DE1598088A1

DE1598088A1 - Anordnung zur Bestimmung einer Gaskomponente durch Reduktion von Halogen in einem Elektrolyten

Info

Publication number: DE1598088A1
Application number: DE19661598088
Authority: DE
Inventors: Herrsch Paul Andre; Rudolf Deuringer
Original assignee: Beckman Instruments Inc
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 1965-02-18
Filing date: 1966-02-16
Publication date: 1971-01-21
Also published as: GB1098653A; US3523872A; DE1598088C3; DE1598088B2

Description

BM 1755 München, den H. Februar 1966

Dr.H. /HM

Beckman Instruments, Ino. 2500 Harbor Boulevard
lullerton, California,USA

Anordnung zur Bestimmung einer Gaskomponente durch Reduktion von Halogen in einem Elektrolyten

Priorität: 18. Februar 1965;U.S.A. U. S. Ser. Uo. 433 554

Die Erfindung betrifft die Gasanalyse und insbesondere einen auf galvanischem Prinzip beruhenden analytischen Apparat zur kontinuierlichen Analyse von Spuren einer reduzierenden Komponente in einer Gasströmung.

Die Erfindung wird im nachstehenden für die Zwecke der Analyse von Sohwefeldioxyd beschrieben, es ist jedoch zu beachten, daß die Erfindung auch zur Bestimmung anderer Komponenten geeignet ist, die ein freies Halogen verzehren, beispielsweise zur Analyse von Wasserstoffsulfid, Mercaptan,

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Bayer!·*« Vereinebank München 82OSSQ

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Hydrazin, Aldehyden, Olefinen und ferner zur Analyse einer Gaskomponente, die ein Reagenz in einem wässerigen Elektrolyten reduziert.

Is ist bekannt, daß Schwefeldioxyd ein sehr gefährliches, wenn nicht giftiges Reizmittel ist, welches die Luft vergiftet. Schwefeldioxyd bildet ferner einen wichtigen korrodierenden Bestandteil der bei der Verbrennung auftretenden Gase, da viele Brennstoffe Schwefel enthalten. Es besteht daher ein Bedürfnis, in billiger und wirksamer Weise das Auftreten von Schwefeldioxyd anzuzeigen.

Es gibt zur Zeit drei von Hand ausführbare oder halbautomatische Verfahren zur Bestimmung von Schwefeldioxyd, von denen die meisten Verfahren auf einem kolorimetrischen Prozeß beruhen und intermittieren, jedoch nicht kontinuierlich arbeiten. Es stehen wenig Instrumente zur Verfugung, die kontinuierlich eine solche Bestimmung durchführen, solche Instrumente sind jedoch kostspielig und sie verlangen eine komplizierte Zuführung des Reagenzes und Durchspülung des Instrumentes. Weitere bekannte Anordnungen benutzen Verstärkermittel und komplizierte rückgekoppelte bzw. gegengekoppelte Kreise und ferner servomechanische Schaltungsanordnungen. Die Erfindung bezweckt ein verhältnismäßig einfaohes Gerät zur Bestimmung reduzierender Komponenten

mit
wie Schwefeldioxyd/einer kontinuierlichen Arbeitsweise und

bei niedrigen Konzentrationen.

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Die Erfindung betrifft ein coulometrisches Meßgerät zur Bestimmung einer reduzierenden Komponente, wobei das Gerät keine Eichung erforderlich macht und auch nicht die Anwendung von Standard-Substanzen der zu bestimmenden Komponente voraussetzt. Ein analytisches Gerät zur Bestimmung einer Gasströmungs-Komponente, die ein Halogen in einem Elektrolyten reduziert, der in einer einen Halogenid-Elektrolyten enthaltenden Zelle vorgesehen ist, beispielsweise zur Bestimmung von SOp> unter Anwendung einer Reduktion eines Halogenes in einer Elektrolytenzelle, die einen Halogenid-Elektrolyten und, zwecks Erzeugung eines für das Halogen-Niveau in dem Elektrolyten maßgeblichen Stromes, eine erste Elektrode bestehend aus einem inerten leitenden Material und eine zweite Elektrode der Aktivkohle, Silberchlorid und Kalomel umfassenden Materialgruppe enthält, unter Anwendung eines an die Elektroden angeschlossenen Strommeßinstrumentes kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß in der Elektrolytenzelle Mittel vorgesehen sind, die elektrolytisch ein konstantes Halogen-Niveau erzeugen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren erörtert. Von den Figuren zeigen ι

Figur 1 eine graphische Darstellung des Ausgangssignales eines erfindungsgemäßen Meßgerätes;

Figur 2 eine teilweise geschnitten· bevorzugte Ausführungsiorni der Erfindung.

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Die Erfindung beruht auf der bekannten Tatsache, daß ein Halogen in einer Gasströmung dadurch bestimmt werden kann, daß die Strömung einer galvanischen Zelle zugeführt wird, in der sich eine Anode aus Aktivkohle oder, in einigen Fällen, Silber oder Quecksilber, und ferner eine Kathode aus einem inerten leitenden Material befinden, wobei die Elektroden durch eine neutralgepufferte HaIogenid-Elektrolytenlösung verbunden sind. Wenn die das Halogen enthaltende Gasströmung sich in dem Elektrolyten lösen kann und über die Kathode geleitet wird, so wird dieaus Kohle bestehende Anode elektrochemisch oxydiert. Die freie Oxydationsenergie der aus Kohlenstoff bestehenden Anode und die Reduktion des Halogenes zu einem Halogenid wird in elektrische Energie umgewandelt. Der zwischen den Elektroden erzeugte Strom ist ein Maß für die Zuführungsgeschwindigkeit des Halogenes und steht mit der Zuführungsgeschwindigkeit durch das Faraday - Gesetz in Zusammenhang. Um SOp oder andere reduzierende Komponente zu bestimmen, wird gemäß der Erfindung ein konstantes Halogen-Niveau in der Zelle erzeugt und dadurch ein konstanter Ausgangsstrom hergestellt. Wenn eine SO₂ oder eine andere reduzierende Komponente enthaltende Gasströmung den Elektrolyten der Zelle durchsetzt, so wird das Halogen-Niveau des Elektrolyten in der Zelle reduziert und es ergibt sioh eine Verringerung des von der galvanischen Zelle erzeugten Stromes. Die Abnahme bildet ein Maß für die Einfiirungsgeschwindigkeit der reduzierenden Komponente in den Elektrolyten und wenn daher die Strömungsgeschwindigkeit der Gas-

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strömung bekannt ist, so ist die Abnahme des Stromes auch ein Maß für die Konzentration der gesuchten Komponenten in der Gasströmung,

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind drei Elektroden in einer Zelle vorgesehen und durch eine neutralgepufferte Halogenidlösung verbunden. Eine der Elektroden ist zweckmäßigerweise ein Platindraht und die zweite Elektrode ist eine bipolare Elektrode, vorzugsweise Aktivkohle, und die dritte Elektrode besteht aus einem inerten leitenden Material wie Graphit (nioht aktiver Kohlenstoff). An den Platindraht und die aus Aktivkohle bestehende bipolare Elektrode ist eine Stromquelle angeschlossen, die eine coulometische Generatorzelle zur Erzeugung eines konstanten Niveaus an freiem Halogen in dem Elektrolyten bildet, Der Platindraht bildet die Anode und die Aktivkohle die Kathode der elektrolytischen Zelle. Die aus Aktivkohle bestehende Elektrode bildet auch die Anode einer galvanischen Meßzelle, deren Kathode aus Graphit besteht.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wickeln sich drei Prozesse ab, nämlich ein elektrolytischer Prozeß,ein chemischer Prozeß und ein galvanisoher Prozeß, von denen jeder stöchiometriach ist. Der elektrolytische Prozeß besteht darin, daß tin Gtneratoretrom i_Q zwischen der aus einen Platindraht bestehenden Anode und der aus Aktivkohle bestehenden bipolaren Elektrode erzeugt wird, der mit einer Erzeugung eines freien Halogenes verbunden ist. Der Strom i_Q

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muß mindestens ebenso groß sein oder größer sein als das Äquivalent der Zuführungsgeschwindigkeit von SO₂ oder der anderen reduzierenden Komponente der Gasströmung. Der zweite Prozeß ist eine chemische Reaktion, bei der S0_?, das in die Zelle eingeführt wird, einen Teil des Halogenes verzehrt, das durch den elektrolytischen Prozeß geliefert wird, so daß sich ein Rest eines freien Halogenes in dem Elektrolyten weiter befindet. Der dritte Prozeß besteht darin, daß der Halogenrest an der Graphit-Kathode der galvanischen Zelle reduziert wird und auf diese Weise vollständig der Halogenrest verbraucht wird und ein galvanischer Strom i erzeugt wird. Der Unterschied zwischen i_Q und i ist proportional der Geschwindigkeit, mit der SOp der elektrolytischen Zelle zugeführt wird und daher ein Maß für die Konzentration von SOp in der Gasströmung.

Die sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergebenden chemischen und elektrochemischen Reaktionen können, unter der Annahme, daß der Elektrolyt ein Jodid als Halogenid enthält, wie folgt dargestellt werden:

Chemische Reaktion: S0₂+I₂+ 2H₂O ^HgSO, + 2HI

i_Q elektrolytischeri+Anode (Platindraht) 2 I" * I₂

Prozeß: l-bipolare Aktivkohle C+H₂0^=5 " CO»·+2H⁺ i galvanischer <

Prozeß: +Kathode Graphit 2I" I«

In der vorstehenden Gleiohung bedeutet ¹¹CO¹¹ nicht Kohlen-

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monoxyd, sondern ein Oberflächenoxyd von Kohlenstoff von einer schlecht definierbaren Formel, die sich durch Reduktion in dem elektrolytischen Prozeß zu Aktivkohle zurück ergifrfc. 3Da sämtliche drei Prozesse, der elektrolytische Prozeß, der chemische Prozeß und der galvanische Prozeß stöchiometrisch verlaufen, ergibt sich eine quantitative Beziehung für den Gesamtprozeß. Entsprechend dem Faraday'sehen Gesetz besteht die nachfolgende Beziehung:

I₀ - i = 0,134 F X (1)

In der vorstehenden Gleichung ist F die Strömungsgeschwindigkeit der Gasströmung in ml/Minuten, gemessen bei 20⁰O und einer Atmosphäre, und X die die Konzentration der reduzierenden Komponente in der Gasströmung, gemessen in Volum-Einheiten pro.einer Million. Man sieht daher, daß bei Abwesenheit von SOp, wenn X gleich 0 ist, i_Q gleich i ist. Daher ist die Größe des galvanischen Grundlinienstromes identisch mit der elektrolytischen Eingabemenge. Mit anderen Worten wird das gesamte in der elektrolytischen ■ Zelle erzeugte Jod zu Jodid in der galvanischen Zelle zurückgebildet oder, mit anderen Worten, die elektrolytisch eingegebene Menge wird vollkommen als galvanische Ausgangsmenge wiedergewonnen. Wenn indessen SOp in der Gasströmung vorhanden ist, wird ein Teil des freien Jodes in dem elektrolyten chemisch reduziert und dementsprechend der galvanische Strom verringert.- Diese Ströäv-eriixgerung i_Q - i des Grundlinienstromes i_Q stellt coulometrisch die Zugabegeschwindig-

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keit von SO₂ in der Zelle dar. Wenn man daher lediglich die Strömungsgeschwindigkeit der Gasströmung durch die Apparatur beachtet und die Stromabnahme i_Q - i ist, so ergibt sich ein direktes Maß der Konzentration der reduzierenden Gaskomponente in der Gasströmung. Eine typische Aufzeichnung des Ausgangsstromes der galvanischen Zelle einer erfindungsgemäßen Anordnung, bei der SO einer Gasströmung

2 zugegeben wurde, ist in Figur 1 wiedergegeben. Man sieht, daß in der erfindungsgemäßen Anordnung SOp oder eine andere reduzierende Komponente einer Gasströmung, die im Stande ist ein Halogen in einem Elektrolyten zu reduzieren, kontinuierlich angezeigt werden kann, ohne daß eine Eichung der Meßanordnung erforderlich ist oder daß Vergleichsubstanzen oder eine komplizierte Rückkopplungsschaltung Anwendung findet. Es ist bekannt, daß galvanische analytische Anordnungen für die Messung einer Komponente verwendet werden können, die vorübergehend aus einer chromatographischen Trennsäule austreten, und dies gilt auch für die Erfindung. In diesem Fall würde eine negative Spitze aufgezeichnet werden, deren Fläche stöchiometrisch in Beziehung steht zu der Menge der vorübergehend auftretenden reduzierenden Komponente.

In Figur 2 ist eine bevorzugte Ausfuhrungsform einer Anordnung gemäß der Erfindung dargestellt. Das Dreielektroden-System gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung besteht aus einer Kathode 12 einer galvanischen Zelle, einer bipolaren Elektrode H, die die Anode der galvanischen Zelle bildet

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ipilllll

und die Kathode der elektrolytischen Zelle, und einer Anode 16 der elektrolytischen Zelle. Die Kathode 12 der galvanischen Zelle ist in einem nach oben sich erstreckenden Teil 18 untergebracht, an dessen unterem Ende 20 eine weitere Kammer 22 mittels einer Glasverbindung 24 angesetzt ist, wobei der Verbindungsteil 24 mit dem nach oben sich erstreckenden Teil 18 und dem Gefäßraum 22 mittels aus Kunststoff bestehender Muffen 26 und 28 in Verbindung steht. Der obere Teil 18 des Apparates ist an den oberen bzw. unteren Enden mit einer Leitung 29 verbunden, die durch ein schraubenförmig geführtes Rohr 30 gebildet wird, in dem in Blasenform das Gas nach oben steigt. 3?ür die zu untersuchende Gasströmung ist eine Zuleitung 32 in Form eines Kapillarrohres am unteren Ende des zum Aufsteigen des Gases vorgesehenen Steigrohres 30 vorgesehen, gerade oberhalb der Anode 16 der elektrolytischen Zelle, bei der Jod in dem Elektrolyten 34 der Zelle gebildet wird. Der Teil des Apparates oberhalb der Verbindungsstelle des Steigrohres. 30 mit dem oberen Ende des sich nach oben erstreckenden Teiles 18 entölt eine Gastrennkammer 36, die die Trennung der Gasströmung von dem Elektrolyten gestattet, nachdem das SOg in der Gaeströmung vollständig mit dem Elektrolyten in dem Steigrohr 30 reagiert hat. Das obere Ende der Trennkanmer 36 enthält eine Ableitung 38, die zu einen ßtrömungsiueßgerät 40 und einer Saugvorrichtung führt. Sie Treankammer 36 enthält ferner eine öffnung 44,

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die durch eine aus Kunststoff bestehende Kappe 46 verschlossen ist.

Die Kathode 12 des galvanischen Stromkreises kann aus inaktivem, aus Kohlenstoff bestehenden lasermaterial bestehen, beispielsweise Graphittuch oder Graphitfilz oder Graphitfasern, die Elektrode kann auch aus einem Gewebe eines edlen Materiales, beispielsweise Platin bestehen. Besteht die Kathode aus Graphittuch oder Graphitfilz, so können diese Materialien in Form eines Wickels oder eines das Gefäß 18 durchsetzenden porösen Körpers verwendet werden. Es kann auch Graphitmaterial mit einem katalytisch aktiven Material, beispielsweise Platin überzogen werden, um den Arbeitsbereich der Zelle zu vergrößern, Die Graphitfäden, die in der Zeichnung dargestellt sind, sind indessen besonders geeignet, da sie eine große Oberfläche im Kontakt mit dem Elektrolyten bilden, der den Gefäßteil 18 durchsetzt. Das eine Ende eines Platindrahtes 48 ist um das obere Ende der Graphitfäden der Kathode gewickelt und bildet eine Art Quaste. Das andere. Ende des Drahtes 48 ist mit dem Platindraht 50 verbunden, der in die Glaswand an der Nähe der Austrittsstelle der Zelle eingeschmolzen ist. Die Zelle ist hinreichend mit einem Elektrolyten 34 angefüllt, so daß, wenn der Elektrolyt zirkuliert, die Kathode 12 vollständig untergetaucht ist.

Der Teil 22, der die bipolare Elektrode 14 enthält, ist von der ?orm einer Flasche und hVfc einen. Platindraht 52,

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der die G-laswandung des &efäßt@iles durchsetzt. Der Draht ist mit einem zweiten Flätindraht 54 verbunden, der in das Graphittuoh 56 eingewebt ist und in einem Bett bestehend aus Aktivkohle eingetaucht ist, die die bipolare Elektrode 14 bildet, so daß sich ein llekttodenanschluß der Elektrode 14 an den AußenStromkreie ergibt. Die Aktivkohle ist in Form eines Schlammes durch Untermischen feiner Aktivkohle mit dem Elektrolyten der Zelle gebildet. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Kohle 14 Aktivkohle ist, d. h. daß sie an der chemischen Reaktion in der Zelle teilnimmt und nich-teiur elektrisch leitend ist. Zuführungen 58 und 60 verbinden die Platindrähte 52 und 50 mit dem Galvanometer 62, welohes das Strommeßmittel zum Messen des in der galvanischen Zelle erzeugten Stromes bildet, wobei die galvanische Zelle aus der Kathode 12 und der bipolaren Elektrode 14 besteht.

Die Aktivkohle, die die bipolare Elektrode 14 bildet, sollte eine große reaktive Oberfläche haben und die Partikel, die ohne Kompression daß Bett bilden, sollten genügenden Kontakt miteinander haben, so daß eine leitende Kontinuität in dem Bett bee-fe@ht. Sie Elektrode H kann auch von der form βineβ aus Kohlenstoff bestehenden Pasermateriales sein, wobei das laeermaterial aktiv sein kann, es aber nicht sein rauß, jedooh In Kontakt mit der Aktivkohle sein muß.

Eb ist su beachten, dad die Anforderung an die Aktivkohle

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als Kathode für den Strom i_Q des elektrolytischen Kreises nur dann durch die Forderung als Anode für den Strom i des galvanischen Stromes aufgehoben wird, wenn kein SOp oder keine andere reduzierende Komponente in der Gasströmung vorhanden ist. Im anderen Falle ist die Anforderung an die bipolare Kohlenstoffelektrode als Kathode größer als die Anforderung als Anode, so daß im Gesamteffekt die Oxydoberfläche an dem Kohlenstoff sich mit dem Maße i_Q - i verbraucht. Da der Vorrat an Oxydoberfläche nicht unbegrenzt ist, ist im Prinzip die Lebensdauer der bipolaren Elektrode nicht unbegrenzt. Je mehr Oxydoberfläche der Elektrode zu Beginn vorliegt, um so größer ist die Gesamtmenge an reduzierender Komponente, die die Zelle absorbieren kann, bevor sie erschöpft ist. Unter praktischen Verhältnissen ist die Lebensdauer der bipolaren Elektrode mehrere Monate, möglicherweise Jahre.

Statt Aktivkohle zu verwenden, d. h. statt die Systemoberflache Oxyd-Kohlenstoff,auszunutzen, können auch Silber, Silberchlorid-Systeme oder Kalomel-Quecksilber-SjBteme verwendet werden. Wenn keine -reduzierende Komponente in der Gasströmung vorliegt, so wird die elektrolytisch^ Reduktion von Silberchlorid nicht vollständig durch die galvanische Oxydation des Silbermetalles ausgeglichen und ähnlich wird, bei einem Kalomel-Quecksilber-System, mehr Kalomel zu Quecksilber reduziert als Quecksilber zu Kalomel oxydiert wird. Dementsprechend nimmt insgesamt der Salzanteil ab und es nimmt im Verlauf die Metallmenge in der Zelle

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zu. Es ist daher ratsam, um eine hohe Lebensdauer zu erzielen, in der Zelle reichlich Silberchlorid oder Kalomel in innigem Kontakt mit Silber oder Quecksilber vorzusehen. Es ist zu beachten, daß der Teil des Silberchlorides oder des Kalomel, der von den Elektronen des Außenstromkreises eiceicht wird, der maßgebliche Teil ist.

Eine bevorzugte Elektrolytenzusammensetzung der Zelle 10 ist wie folgt:

Mol/Liter der Lösung

NaBr 3

NaI 0,001

NaH₂PO₄ 0,1

Na₉HPO. 0,1

ά 4

Die Natriumsalze können durch entsprechende Kaliumsalze oder Ammoniumsalze ersetzt werden. Die Ammoniumslaze sind stärker in Wasser löslioh und es ergibt eich eine geringere Möglichkeit der Bildung einer Salzkruste an der Seite, wo das Gas in das Gasblasensteigrohr 50 eintritt.

Der Zweck der Phosphate in dem Elektrolyten liegt in einer Pufferwirkung gegenüber der Entwicklung von Säure, die sich als Ergebnis der Gesaatreaktion bei Anwensenheit von SO₂ in der Zelle einstellt und weiter darin, daß in den zirkulierenden ϊβϋ dee Elektrolyten sioh ein örtlich erzeugtes Produkt ergibt. Ein Anwaoheen des Säuregehaltes in dea Kreislauf des Elektrolyten würde zu einem Anatieg

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von Jod infolge von Oxydation von Jodid durch den Luftsauerstoff führen, so daß sich dann ein Störsignal in dem galvanischen Stromkreis ergeben würde.

Die elektrolytische Zelle zur coulometrischen Erzeugung von Jod in dem Elektrolyten umfaßt eine Platinkathode 16 und die "bipolare aus Aktivkohle bestehende Elektrode 14. Die Kathode 16 hat die Form eines Platindrahtes, der in einem Glasrohr 64 eingeschmolzen ist, das mit einem Teil der Zelle 66 verbunden ist, welches vom unteren Ende des Zirkulationskreises 29 unterhalb des Steigrohres 30 sich heraberstreckt. Das Rohr 64 ist mittels einer aus Kunststoff bestehenden Muffe 68 mit dem nach unten sich erstreckenden Teil 66 verbunden. Der Platindraht 16 liegt gerade unterhalb der Stelle, an der das zur Zuführung der zu untersuchenden Strömung vorgesehene Rohr 32 an-das den Kreislauf bildende Rohr 29 angesetzt ist, so daß Jod, welches in der elektrolytischen Zelle gebildet wird, unmittelbar mit der reduzierenden Komponente der Gasströmung, die in die Zelle eintritt, reagieren kann. Die beiden elektrolytischen Elektroden 14 und 16 sind durch einen Leiter miteinander verbunden, in den dne Stromquelle 72 und ein veränderbarer Widerstand 74 und ein Mikroamperemeter 76 eingeschaltet sind. Im Betrieb der Anordnung liefert die Gasströmung, die in die Zelle gerade oberhalb der Generatorelektrode 16 eintritt,, eine Punjpwirkung, die zur Zirkulation des Elektrolyten duroh das Steigrohr 30, wo die reduzierende Komponente der Gasströmung einen Teil des in der elektro-

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lytisohen Zelle gebildeten, freien Jods reduziert, und durch den Kathodenraum 18 der galvanischen Zelle, wo der restliohe Teil Jod an der Graphitelektrode 12 reduziert wird. Das Gas durchsetzt die Leitung 32 in der form eines Gasstrahles, der aufbricht und eine Kette Gasblasen intern Rohr 30 bildet, wobei die Gaßblasen durch kurze Fltissigkeitsmengen gemäß Figur 2 getrennt sind. Bei der Aufwärtsbewegung der Blasenkette erneuert eich ständig unter Wirbelbildung die Berührungsfläche zwischen Gas und Lösung und dadurch wird die vollfltändige Lösung der gesamten SO₂ Kompnente in der Lösung beschleunigt und es ergibt sich dadurch eine vollständige Reaktion mit Jod. Das Rohr 30 soll hinreichende Länge haben, so daß., wenn die Blasen das obere Ende des Steigrohres erreichen, alles SOp durch das Jod in dem Elektrolyten verbraucht ist. Die Gasströmung und die Flüssigkeitsströmung trennen sioh in der Kammer 36, wobei die erstere durch die Ableitung 38 und die Saugvorrichtung 42 geleitet wird, während die Flüssigkeit die Graphitkathode 12 entlang wandert und zu dem Punkt zurückkehrt, wo die Gasströmung durch die Leitung 32 eintritt.

Aus der vorgenannten Gleichung (1) ergibt sich, daß, wenn ein Strom ton ^00 Milliliter Luit pro Minute 0,01 Volumteile pro einer Million SO₂ enthält, und der Zelle 10 zugeführt wird, eine Stromabnahme von 0,134 x 500 χ 0,01 «0,67 Mikroampere erzeugt wird. Bei diesem Gehalt an SO₂ in der Gasströmung, sollte der elektrolytisohe Strom auf ein bie zwei Mikroarapere «ing«at«llt werden, damit eich ein Über-

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schuß an freiem Jod in dem Elektrolyten der Zelle ergibt. Es wurden unter diesen Verhältnissen zahlreiche Versuche durchgeführt und die erwarteten coulometrischen Resultate erhalten, wobei der Unterschied zwischen den theoretischen Resultaten und den Versuchsergebnissen ungefähr - 5 # war.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, wie sie oben beschrieben wurde, verwendet nur drei Elektroden, und eine Elektrode ist bipolar, es ist jedoch zu beachten, daß die reduzierende Gaskomponente auch bestimmt werden kann, wenn man getrennte Elektrodenpaare für das elektrolytische System verwendet und die Anordnung nicht so ausgebildet ist, daß das elektrolytische System und das galvanische System eine Elektrode gemeinsam haben.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Anzeige einer reduzierenden Komponente, sie kann auch angewendet werden zur Bestimmung einer Komponente in einer Gasströmung, die mit einem Reagenz eine Reaktion ausführt, welches durch Elektrolyse in einer elektrolytischen Zelle erzeugt wird, wobei eine Elektrode einer galvanischen Meßzelle zugleich angehört und wobei das Niveau des Reagenzes abnimmt, so daß sich eine Abnahme des Ausgangsstromes in der galvani schen Zelle ergibt.

Bei der Bestimmung von SO₂ in Luft, können andere Verunreinigungen der Luft, wie beispielsweise Ozon, die Bestimmung von SO₂ stören., Um einen Fehler, der auf die Anwesenheit von Ozon zurückgeht, zu vermeiden, kann in der

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Zuführungsleitung eine Aubspülvorrichtung fUr Ozon an elrec Stelle vorgesehen sin, bevor die Gasströmung das Gasaufsteigrohr 30 erreicht. NOp stört die SOp Messung nur wenig, während NO überhaupt keine Störung bewirkt. Dementsprechend ist die Erfindung besonders geeignet für die Messung von SOp in Luft und kann jedoch auch verwendet werden, um andere reduzierende Komponente selektiv anzuzeigen, wenn störende Komponente entfernt sind.

Patentansprüche;

BAD

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Claims

BM 1755 -18- Patentansprüche

1. Meßgerät zur Bestimmung einer GasStrömungskomponente, die ein Halogen in einem Elektrolyten reduziert, der in einer Halogenid-Elektrolytenzelle vorgesehen ist, unter Anwendung von Mitteln zur Erzeugung eines Stromes in der Zelle, der charakteristisch für das Halogenniveau in dem Elektrolyten ist und unter Anwendung einer ersten Elektrode aus einem inerten stromleitenden Material und einer zweiten Elektrode aus einem Material, das die Gruppe • aktive Kohle, Silberchlorid und Kalomel umfaßt, und unter Anwendung von Mitteln zur Messung des erzeugten Stromes, insbesondere zur Bestimmung von SOp, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zelle Mittel vorgesehen sind, die elektrolytisch ein konstantes Halogenniveau in dem Elektrolyten aufrechterhalten.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur elektrolytisehen Aufrechterhaltung des Halogenniveaus aus zwei weiteren Elektrodtn (14, 16) bestehen.

3. Anordnung nach Anspruch. 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnug eine von einer im wesentlichen kontinuierlich strömenden Strömung durchflossen ringförmige leitung, (10, 18) bildet und daß an dieser Leitung eine Anschlußleitung (32) zur Einführung

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der Gasströmung in die Zolle und eine dritte Elektrode (12) vorgesehen sini. und daß tin Reaktioneabsohnitt (30) hinreichender Länge gebildet ist» der eine Reduktion dee Halogenes in dem Elektrolyten au ©ineia Halogenid unter Einwirkung der zu bestimmenden Öaskoaponente vorsieht und ferner in der ringförmig geschlossenen Leitung (18) eine erste Elektrode (12) vorgesehen ist·

4. Anordnung naoh Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß in der geschlossenen Leitung (18, 30)zwischen dem Reaktionsabschnitt (30) und der ersten Elektrode (12) ein Trennungsrauffl (36) zur Abtrennung der Gasströmung von dem Elektrolyten vorgesehen ist.

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daS die zweite Elektrode (14) in einer Kammer außerhalb der ringförmig geschlossenen Leitung (30,18) und stromabwärts von der ersten Elektrode (12) angeordnet ist.

6. Anordnung naoh Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, d a fl die Einführungsstelle der Gasströmung unterhalb der Stelle (36) liegt, an der die Abtrennung des Gases von dem Elektrolyten erfolgt.

7. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet-, daß die dritte Elektrode (16) aus Platin besteht.

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8. .Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (12) aus einem Edelmetall oder aus Graphit "besteht.

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