DE1956211A1 - Verfahren und Vorrichtung zur UEberwachung des Gehalts eines Gasgemischs an einer bestimmten Gaskomponente - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur UEberwachung des Gehalts eines Gasgemischs an einer bestimmten Gaskomponente

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Description

Patenten**«*
DIpL Ing. α WMmIi Dipl. Ing. G. Koch Dr. T. Halbach - 7. HOV. 1969
8 München 2 fcufingerair. 8, TA 240275
12294 - H/We
BECXMO INSTRUMENTS, INC., Pullerton /California (USA)
Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des Gehaita eines Gasgemischs an einer bestimmten Gaskomponente
Die Erfindung betrifft allgemein die Gasanalyse und näherhin ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung des Gehalts eines Gasgemischs an einer bestimmten Gaskomponente, wobei das Gasgemisch neben dieser Komponente weitere Gasarten aufweist, welche die Analyse der zu überwachenden Gaskomponente störend beeinträchtigen können.
Es befinden sich derzeit auf dem Markte eine Reihe analytischer Instrumente zur Bestimmung das Anteils gewisser schädlicher Gasarten in verunreinigter Luft. Zwei der am häufigsten in verunreinigter Luft vorkommenden schädlichen Komponenten si.nd Ozon und Schwefeldioxyd. Ein bekanntes Instrument zur Überwachung des Ozongehaita der Luft ist in der US-Patentschrift 3 3514 864 beschrieben. Dieses Instrument weist eine elektrochemieone Zelle mit eine»
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Halogenid-Elektrolyten auf, in den eine Kathode aus einem inerten Leitermaterial, wie beispielsweise Platin oder Graphit, sowie eine Anode aus aktivem Kohlenstoff, Kalomel oder Silberchlorid eintauchen. Die zu analysierende Luft wird in den Elektrolyten der Zelle eingeführt, derart, daß in der Luft enthaltenes Ozon die Halogenidionen des Elektrolyten unter Bildung eines Halogens oxydiert. Der auf diese Weise halogen-haltige Elektrolyt wird über die Kathode geleitet, wo das Halogen wieder zu, Halogenidionen reduziert wird; zwischen den beiden Elektroden wird auf diese Weise ein galvanischer Strom erzeugt, der eine Funktion der Menge und Zufuhrgeschwindigkeit des in den Zellelektrolyten gelangenden Ozons und damit ein Maß für den Ozon-Spiegel In der zu analysierenden Luft 1st.
Es 1st auch ein Instrument zur Bestimmung des SO2-Gehalte der Luft auf den Markt, das der vorstehend erwähnten Ozon-Zelle nach der US-Patentschrift 3 314 864 weitgehend ähnelt, mit dem Unterschied, daß für die SO2-Bestimmung in der Zelle «Ine dritte Elektrode vorgesehen ist und die aus aktiven Kohlenstoff bestehende Elektrode der Zelle als Bipolar-Elektrode dient, die parallel zu der Inerten leitenden Kathode und der erwähnten dritten Elektrode der Zelle geschaltet ist. Dieser dritten Elektrode wird ein konstanter Anodenstrom zugeführt, derart, daß an dieser Elektrode durch Elektsiyse des Halogenid-Elektrolyten ein konstanter Halogen-Pegel erzeugt wird. Wird der Zelle im Bereich der Halogen-Erzeugungaelektrode eine Luftprobe zugeführt, die kein SO2 enthält, so bleibt der Halogen-Gehalt des Elektrolyten unverändert, derart, daß durch den Über die Kathode geleiteten halogenhaltigen Elektrolyten ein konstanter Kathodenausgangsstrom erzeugt wird. Falls jedoch die der Zelle zügeführtθ Luft SO2 enthält, so ver braucht das SO2 chemisch einen Teil des durch den Elektrolyse· prozess an der dritten Elektrode erzeugten Halogens, und
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die hierdurch bewirkte Änderung des Halogengehalts des Elektrolyten äußert sich in einer Änderung des Kathodenausgangsstroms der Zelle« Diese resultierende Stromänderung ist ein MaS für den SO2-Gehalt der überwachten Luft.
Die vorstehend erwähnten, bekannten analytischen Instrumente besitzen keine apezifieohc|Anepreoheiapfindlichkelt für den jeweils überwachten speziellen Bestandteil des Gasgemisches. Mit anderen Worten, die Instrumente sprechen auch auf andere Gasarten als SO2 und Ozon in der Luft an, soweit diese freies Halogen erzeugen oder verbrauchen. So beeinträchtigt beispielsweise SO2 störend die Ozonmessung und umgekehrt, und die Messungen dieser beiden Komponenten werden störend f durch andere, häufig in der Luft vorkommende Gasarten, wie beispielsweise Schwefelwasserstoff, Merkaptane, Stickstoffdioxyd, Chlor, Brom, Halogensäuren und Ammoniak, beeinflußt. Um daher die Spezifizität der Messung, beispielsweise für Ozon, zu gewährleisten, wird der zu überwachende Luftstrom normalerweise durch einen Gaswäscher bzw. Abscheider geleitet, der die störenden Gaskomponenten aus dem Gasstrom entfernt bzw. abscheidet, bevor der Gasstrom der Analysezelle zugeführt wird. Ein geeigneter Gaswäscher bzw. Abscheider zur Entfernung von störenden Gaskomponenten aus einem Luftstrom, der auf seinen Ozongehalt überwacht werden soll, ist
in der US-Patentschrift (US-Patentanmeldung .
Ser.No. 5D-1045 vom 25. Juli 1966) beschrieben. Entsprechend " müssen bei der Überwachung des Luftstroms auf SO2-Gehalt die diese Überwachung störenden Gasarten einschließlich Ozon aus dem Luftstrom entfernt werden, bevor dieser der SO2-Analysezelle zugeführt wird. Ein Gaswäscher bzw. Abscheider für diesen Zweck ist beispielsweise in der US-Patentschrift (US-Patentanmeldung Ser.No. 649 675
vom 28. Juni I967) beschrieben.
Zwar sind die erwähnten bekannten Gaswäscher bzw. Abscheider
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allgemein zufriedenstellend für die Entfernung störender Gaskomponenten aus Luftströmen, die auf ihren Ozon- oder SO2-Gehalt analysiert werden; jedoch sind die Gaswäscher bzw. Abscheider nicht 100 #ig wirksam, insbesondere wenn die Konzentration der störenden Gaskomponenten in der Luft verhältnismäßig hoch im Vergleich zur Konzentration der Gasart, deren Gehalt Überwacht werden soll, ist. Dies kann einen Fehler bis zu etwa 10 #, bezogen auf äquivalente Konzentration, in den Ausgangssignalen derartiger Analysenzellen als Folge der in der untersuchten Luft enthaltenen störenden Komponenten zur Folge haben; dieser Fehler ist dabei je nach der Konzentration der in der Luft in einem bestimmten Zeitpunkt enthaltenen störenden Komponenten veränderlich. Da die selektive Abscheidung sämtlicher Störkomponenten aus einem auf eine bestimmte Gaskomponente zu überwachenden Luftstrom recht schwierig ist« besteht ein Bedürfnis, die Spezifizität der Messung der Jeweils speziell überwachten Gasart auf andere Weise zu gewährleisten.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum. Nachweis einer Gaskomponente in einem Oasgemisch, das neben dieser Komponente weitere, den NachweisVorgang störende Komponenten enthält, bei dem das zu untersuchende Gasgemisch zur Ausschaltung des Einflusses der Störkomponenten vor der Zufuhr zu einem Analyse- bzw. Nachweisgerät durch einen Gaswäscher bzw. Abscheider geleitet wird.
Durch die Erfindung soll ein einfaches, wirksames und genaues Verfahren dieser Art zur selektiven Bestimmung einer gegebeic Komponente eines Gasgemischs, welches daneben störende Komponenten aufweisen kann, geschaffen werden, bei welchem die Selektivität des Überwachungsvorgangs für die betreffende Meßkomponente nicht von der Verfügbarkeit eines alle potentiellen Störkomponenten aus dem zu überwacheuden Gasgemisch entfernenden Gaswäschers bzw. Abscheiders abhängt.
Zu diesem Zweck ist nach dem Grundgedanken der Erfindung vorgesehen, daß das zu überwachende Gasgemisch in zwei Teilgas-009836/1106 ./.
ströme unterteilt wird, von welchen der eine unmittelbar einem auf die Meßkomponente und ggf. eine oder mehrere Störkomponente(n) ansprechenden ersten Oasanalysator zugeführt wird, während der zweite Teilgasstrora einem gleichartigen Oasanalysator über einen Gaswäscher bzw. Abscheider zugeführt wird, welcher ausschließlich die Meßkomponente aus diesem zweiten Teilgasstrora entfernt, und daß die Differenz der Ausgangsgrößen der beiden Gasanalysatoren als Maß für das Vorliegen der Me Bicomponent e in dem zu überwachenden Gasgemisch dient.
Auf diese Welse wird durch die Erfindung erreicht, daß der ν zur Ausschaltung des den Nachweisvorgang beeinträchtigenden ™ Einflusses der Störkomponenten dienende Gaswäscher bzw. Abscheider jeweils nur eine Oaskomponente, nämlich die ,jeweilige Meßkomponente, aus dem Gasgemisch abzuscheiden braucht, statt, wie bisher eine größere Anzahl verschiedener Störkomponenten, deren gleichzeitige, vollständige und die Konzentration der Mefikomponente unverändert lassende Abscheidung Schwierigkeiten bereitet.
Vorzugswelse, wenngleich nicht ausschließlich, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Verwendung in Verbindung mit elektrochemisch arbeitenden Oasanalysatoren. Nach zweckmäßigen Ausgestaltungen kann dabei vorgesehen sein, daß der erste Teilgasstrom in dem ersten Oasanalysator unmittelbar mit einer ersten Elektrolytmenge zur Reaktion gebraoht und in Abhängigkeit hiervon ein Ausgangssignal erzeugt wird, das ein Maß der durch die Meßkomponente und die Störkomponenten bewirkten Änderung der Zusammensetzung der Elektrolytmenge ist, daß der zweite Teilgasstrom nach Durchlaufen dea Gaswäschers bzw. Abscheiders, der im wesentlichen nur die Meßicomponente aus dem Teilgasstrom entfernt, in dem zweiten gleichartigen Oasanalysator mit einer zweiten Eiektrolytnienge zur Reaktion gebracht und In Abhängigkeit hiervon ein Ausgangs-
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signal erzeugt wird, daß ein Maß für die durch den von der Meßkomponente befreiten Teilgasstrom bewirkte Zusammensetzunge« änderung der zweiten Elektrolytmenge 1st, und daß die Differenz der beiden Ausgangssignale als Maß für den Anteil der Meßkomponente in der überwachten Oasmischung dient, wobei als Elektrolytlösung eine wässrige Halogenidlösung verwendet wird und die Ausgangssignale der Gasanalysatoren Jeweils durch in den betreffenden Elektrolytmengen vorgesehene elektrolytische Halogen-Nachweisvorrichtungen erzeugt werden.
Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich insbesondere zur überwachung der Luft auf bestimmte Verunreinigungskomponenten« wie beispielsweise SOp oder Ozon, die nebeneinander und/oder neben weiteren Störkomponenten vorliegen können.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgeaftSen Überwachungs- und Naohwelsverfahrens. Gemäß einem bevorzugten AuafUhrungsbelspiel kennzeichnet eich eine derartige Vorrichtung durch einen la Strömungeweg des zweiten Teilgasetroes Tor des Oasanalysator vorgesehenen Oaswäscher bzw. Abscheider, welcher die NeBgaskomponente aus dem zweiten TefLgasstrom entfernt, durch zwer/öasanaT.ysatoren, deren jeder jeweils einen Behälter mit einer Halogenid-Elektrolytlösung sowie elektrolytische Halogen-Nachweisvorrichtungen zur Erzeugung eines Ausgangssignals in Abhängigkeit vom jeweiligen Halogengehalt des Elektrolyten in dem betreffenden Behälter aufweist, durch Vorrichtungen mittels welcher die beiden Teilgasströme jeweils durch den zugeordneten Oasanalysator bzw. den Gaswäscher und den Oasanalysator hindurchgeleitet werden, sowie durch Vorrichtungen zur Anzeige der Ausgangssignale der beiden Halogen-Naohweisvorrichtungen.
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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser
Fig. 1 das Blockschema einer Apparatur gemäß einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung zur kontinuierlichen überwachung bzw. Messung einer bestimmten Gaskomponente eines Gasgemischs, das weitere, störende Gasarten enthält;
Fig. 2 in teilweise geschnittener Ansicht einen Analysator zur Verwendung in der Apparatur aus Fig. 1.
Die in Fig. 1 schematisch gezeigte Apparatur gemäß der Er- ([ findung ist als Ganzes mit 10 bezeichnet. Die Apparatur wird zunächst für die Überwachungsmessung des SOg-Gehalts von Luft beschrieben. Sie weist zwei SOg-Analysatoren 12 und auf« die weiter unten noch im einzelnen beschrieben werden. Die zu untersuchende bzw· zu überwachende Luftprobe wird In zwei Ströme unterteilt· Der eine Strom tritt durch einen Einlaß 16 in den Analysator 12 ein und wird aus dem Analysator durch die Entlüftung 20 an die Umgebungsatmosphäre abgelassen. Der zweite Luftstrom tritt durch einen Einlaß 24 in einen für SOp-selektiven Gaswäscher 26 ein. Der Abfluß aus dem Gaswäscher gelangt über eine Leitung 28 in einen Analysator 14, aus welchem er über eine Entlüftung bzw. Austrittsöffnung 30 austritt. Die Ausgangssignale der Analysatoren 12 * und 14 werden einem Differentialverstärker 52 zugeführt, dessen Ausgang mit einer Aufzeichnungs- bzw. Registriervorrichtung 54 verbunden ist.
Die Apparatur 10 arbeitet kurz gesagt wie folgt: Der erste Luftstrom, der SO2 und daneben störende Gasarten, wie beispielsweise Ozon, Schwefelwasserstoff, Stickstoffdloxyd, Merkaptane und die anderen eingangs erwähnten Komponenten enthält, wird dem Analysator 12 zugeführt; dieser erzeugt ein Ausgangesignal, das eine Funktion der Konzentration sowohl
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des SOg-Gehalts und der störenden Gaskomponenten in der analysierten Luftprobe ist. Der zweite Luftstrom wird zunächst durch den Gaswäscher 26 geführt, in welchem das S0p aus dem Gasstrom quantitativ abgeschieden wird, ohne Schwächung der durchgelassenen Störkomponenten. Somit enthält das aus dem Gaswäscher austretende Abgas nur die störenden Gasarten, die in dem Analysator 14 nachgewiesen werden. Dieser Analysator erzeugt daher ein Ausgangssignal, das ein Maß für die Konzentration dieser störenden Gaskomponenten in der Luftprobe darstellt. Der Differentialverstärker 22 erzeugt ein Ausgangssignal, das ein Maß für die Differenz der Beträge der beiden von den Analysatoren 12, 14 zugeführten Signale und damit ein Maß des SO2-Gehalts der analysierten Luftprobe darstellt. Die von der Registriervorrichtung 34 gelieferte Aufzeichnung stellt daher ein kontinuierliches und direktes Maß des S02-Gehalts der Luft dar.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß mit Hilfe der vorliegenden Erfindung eine SOg-Uberwachungsmessung mit verhältnismäßig hoher Spezifizität möglich ist, und zwar durch Verwendung eines Gaswäschers,' der nur einen Bestandteil, nämlich SOp, aus dem überwachten Gasgemisch abzuscheiden braucht.
Als Material zur Verwendung in dem Gaswäscher 26 zur selektiven Abscheidung von SOp aus dem Luftstrom ohne nennenswerte Beeinträchtigung der Konzentration der anderen, störenden Gaskomponenten des Luftstroms, eignet sich Silberoxyd. Es sefi idoch darauf hingewiesen, daß Silberoxyd auch Chlor auswäscht. Falls daher der Luftstrom Chlor in nennenswerter Konzentration enthält, was allgemein nicht der Fall ist, müßte als für SOg-selektiver Gaswäscher eine andere Ausführung gewählt werden.
Fig. 2 zeigt einen, als Ganzes mit 36 bezeichneten, SOg-Analysator, der*sich zur Verwendung als Analysator 12 bzw.
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in der Apparatur 10 aus Fig. 1 eignet. Der Analysator ist eine Abwandlung des in der eingangs erwähnten US-Patentschrift J5 314 864 erwähnten elektrochemischen Ozon-Aiialysators* Er besteht aus einer Glaszelle bzw. einem Glasbehälter, mit einer Eintrittsleitung 38, ejner geschlossenen Schleife aus einem vertikalen Gasheberrohr 42 und einem vertikalen Kathodenabschnitt 44, die an ihren oberen und unteren Enden miteinander verbunden sind, mit einem sich von dem Gasheberrohr 42 abwärts erstreckenden Rohrstutzen 46 sowie mit einem mit der Schleife 40 verbundenen Fittingrohr 48. Die Zelle enthält einen Halogonid-Elektrolyten 49, der vorzugsweise aus 0,001-molarem KJ und 3-raolarem KBr in einem Puffer vom pH 6,8 besteht. In diesen Elektrolyten tauchen drei J
Elektroden ein, nämlich eine Kathode 50, eine Anode 52 und eine Bipolar-Elektrode 54. Die Kathode ist in dem vertikalen Stück 44 der Zelle und die Anode in dem Rohrstutzen 46 angeordnet. Die Kathode 50 besteht aus einem Inerten Leitermaterial, beispielsweise dem gezeigten Platinnetz oder Graphit in Gewebe- oder Fadenform. Die Anode 52 besteht ebenfalls aus einem inerten Leitermaterial, wie beispielsweise Platin, während die Bipolarelektrode 54 entweder eine Kalomelelektrode, eine Silberchloridelektrode oder, wie gezeigt, eine Elektrode aus aktivem Kohlenstoff sein kann. Diese Elektrode 54 besteht aus einem an dem Rohrfitting 48 angebrachten, am oberen Ende offenen Rohr 56. Dieses Rohr
enthält aktiven Kohlenstoff 58, der mit dem Elektrolyten '
bzw« einem Brei
zu einer Aufschl&nmung^gemisent ist. Zur elektrischen Kontaktierung 1st ein Platindraht 60 In den aktiven Kohlenstoff eingebetttt.
Ein Platindraht 62, der an einer Verschlußkappe 64 am oberen End· dee RohrstUcks 40 der Zelle aufgehängt ist, 1st an seinen unteren Ende mit dem Platinnetz 50 verbunden. Der Draht 62 und die Platinanode 52 sind über einen Leiter 66 und eine Reihenschaltung aus einem veränderbaren Widerstand und einer Stromquellt 70 miteinander verbunden. Der Platindraht
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60 der Bipolar-Elektrorie 54 ist über ein Galvanometer 74 und einen Leiter 72 rait dem Leiter 66 verbunden.
In der Verschlußkappe 64 sind eine Elektrolyt-Einlaßöffnung 76 und eine Gasentlüftungsöffnung 78 vorgesehen« Die Entlüftungsöffnung 78 liegt ia Reihe mit einem Strömungsraeßgerät 80 und einem Gebläse 82, das in eine Entlüftung 84 mündet, welche den Entlüftung^- bzw. Austrittsleitungen bzw. 30 der Analysatoren 12 bzw. 14 in Fig. 1 entspricht. Im Betrieb arbeitet der Analysator 36wie folgt; Die Stromquelle 72 liefert einen konstanten Anodenstrom an die Anode 52, derart, daß ein konstanter Vorrat an freiem Halogen an der Anode erzeugt wird. Durch das Gebläse 82 wird die zu untersuchende Luft mit konstanter Geschwindigkeit durch die Leitung 38 In die Zelle angesaugt, und zwar im Bereich der Anode. Falls die Luftprobe keine Komponenten enthält, die Halogen erzeugen oder verbrauchen, so bleibt der Halogenld-Gehalt des Elektrolyten konstant. Da der Elektrolyt im Kreislauf durch das Gasheberrohr 42 nach oben und über die Kathode 50 abwärts strömt, wird daher das Halogen an der Kathode mit konstanter Geschwindigkeit reduziert, und der kathodische Ausgangsstrom in dem Leiter wird gleich dem der Anode 52 zugeführten Anodenstrom. Falls jedoch der untersuchte Luftprobenstrom Gasarten enthält, die Halogen erzeugen oder verbrauchen, wird durch dieae Oasarten, falls es sich um reduzierende Komponenten, wie beispielsweise SO2* Schwefelwasserstoff oder Merkaptan handelt, an der Anode erzeugtes Halogen zu Halogenidiqnen reduziert, oder diese Gasarten, falls es sich um oxydierende Komponenten, wie beispielsweise Stiokstoffdioxyd, Ozon oder Halogensäuren handelt, werden in dem Elektrolyten vorhandene Halogenidlonen oxydleren. Als Folge hiervon ändert sieh der Halogen-Pegel indem In dem Gasblaaenrohr 42 enthaltenen Elektrolyten« was Infolge des Über die Kathode «tröeenden Elektrolyten zu einem Ungleiohgeirioht »flachen de« Kathoden« Auegangsetrom und dem Anoden-Eingangaetroe führt. Dies··
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Ungleichgewicht wird durch das Galvanometer ?4 visuell angezeigt.
Falls die in dem Analysator j)6 zu untersuchende Luft sowohl SO2 als auch störende Qaskomponenten daneben enthält„ wie dies bei dem dem Analysator 12 in Pig. I zugeführten Luftstrom der Fall ist, so bildet die Differenz zwischen dem Kathodenausgangsstrom und dem Anodeneingangsstrom In der Zelle ein Maß für die Zufuhrgeschwindigkeit dieser Komponenten zu der Zelle, und damit eine Funktion der Konzentration des Gehalts der Luftprobe an SO« und den Störkoraponenten. Falls der in die Zelle eintretende Luftstrom nur die Störkomponenten enthält, jedoch frei von SO2 ist, bo wie dies bei dem ä
Analysator 14 in Fig. 1 der Fall ist, so 1st die Differenz zwischen dem Kathodenausgangsstrom und dem Anodeneingangsstrom der Zelle ein Maß für die Zufuhrgeschwindigkeit der Störkomponenten und damit eine Funktion der Konsentration dieser Störkomponenten in der untersuchten Luft. Werden daher zwei derartige Analysatoren 36 parallel zueinander in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise vorgesehen und werden durch die Gebläse die entsprechenden Luftprobeströme mit derselben Strömungsgeschwindigkeit durch dia Analysatoren gesogen, so ist die Differenz der.Ausgangssignale der beiden Analysatoren eine Funktion des SOp~Gehalts a&r Luftprobe.
Die Erfindung eignet sich auch zur Anwendung bei der Über- % wachung des Ozongehalts der Luft. In diesem Falle dient der Gaswäscher 26 zur selektiven Abscheidung des Ozons aus der das Ozon und die störenden Gasarten enthaltenen Luftprobe, und der Analysator 36 wird hierbei ohne Zufuhr eines Anodenstroms zu der Elektrode 32 betrieben. Die Zelle arbeitet dann in der im einzelnen in der US-Patentschrift 2 514 864 beschriebenen Welse, wobei der zwischen den Elektroden 50 und 54 fließende galvanische Strom ein Maß für den Ozongehalt des Gasstroms darstellt.
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Als Ozon-Abscheider kann eine erhitzte Reaktionskammer dienen, die einen Katalysator, beispielsweise Silber, enthält. Wird das Silber auf etwa 100° C erhitzt, so wird in einem über das Silber geleiteten Gasstrom enthaltenes Ozon zerstört, d.h. lh zweiatomigen Sauerstoff umgewandelt und damit wirksam aus dem Gasstrom entfernt. Alternativ kann, falls der Luftstrom nur wenig oder gar kein NO2 enthält, zur Ozon-Abscheidung ein Material in Form einer Vielzahl kleiner Kügelchen verwendet werden, die mit Alkylthiο-Quecksilberchlorid, Dialkylthio-Queckailber, Alkylthio-Bleichlorid oder Dialkylthlo-Blei Überzogen sind. Die KUgelchen bestehen aus einem pulverförmigen polyhalogenierten Kohlenwasserstoff polymeren, wie beispielsweise Teflon, das zuerst mit Quecksilberchlorid oder Bleichlorid überzogen wird, indem man es mit einer Lösung mischt, die durch Auflösen von sechs Gew.^, bezogen auf das Gewicht des Pulvers einer der beiden Salze, in einem Lösungsmittel erhalten wird. Geeignete Lösungsmittel sind Methanlol, Diäthyläther oder Wasser. Danach wird ein Stickstoff-Gasstrom, der Xthlymerkaptan enthält, über das überzogene Teflon-Granulat geleitet, und zwar hinreichend lang und mit genügender Strömungsgeschwindigkeit, bis der Quecksilberchlorid- oder Bleichloridüberzug der Kügelchen chemisch in Äthylthio-Quecksilberchlorid und/oder Diäthylthto-Quecksilber, bzw. in Xthylthio-Bleichlorid und/oder Diäthylthio-Blei umgewandelt ist. Danach wird das Granulat zum Verdampfen des Lösungsmittels getrocknet; nach der Trocknung bleiben Teflonkügelchen mit einem überzug zurück, der die selektive Abscheidung von Ozon aus einem Gasstrom durch Bildung eines Sulfonsäure-Derivats ermöglicht.
Es sei besonders betont, daß auch andere als die hier beschriebenen elektrochemischen Zellen für die Analysatoren und 14 in der Apparatur gemäß Flg. 1 verwendet werden können. Des weiteren ist di^Erfindung nicht auf elektrochemische
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Analyse beschränkt, sondern eignet sich auch zur Anwendung bei anderen Verfahren, wie etwa dein West« und Gaeke-Verfahren, einem Standardverfahren zur Bestimmung von SO2 in Luft. Ein derartiges Verfahren ist im einzelnen in U.S. Public Health Service publication No. 999-AP-ll beschrieben. Allgemein gesagt, wird bei diesem Verfahren in der Luftprobe ent haltenes Schwefeldioxyd in 0,1-molarem Natriumtetrachlor- merkurat absorbiert. Hierbei wird ein nicht flüchtiges Dichlorsulfitomercurat-Ion gebildet. Zu dem Komplexion wird säuregebleichtes Pararosanilin und Formaldehyd zugefügt, wodurch purpurrote Pararosanilinmethylsulfonsäure erhalten wird, die spektrophotometrisch bestimmt|wird. Auch dieses Verfahren unterliegt, wie die oben beschriebenen elektro- | chemischen Verfahren, einem Fehler bei Vorliegen störender Oasarten, wie beispielsweise Ozon oder Stickstoffdioxyd. Daher könnte in der Apparatur 10 gemäß Fig, 1 ein Gerät zur Durchführung des West- und Gaeke-Verfahrens anstelle der Analysatoren 12 und 14 verwendet werden, wobei der Wäscherbzw. Abscheider 26, der dem Analysator 14 zugeordnet ist, die selektive Abscheidung von SO2 aus dem durohgeleiteten Gas gestattet.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben, die in mannigfacher V/eise abgewandelt werden können, ohne daß hierdurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird. "
- Patentansprüche -
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BAD ORIGINAL

Claims (1)

  1. - 14 -Patentansprüche
    y Verfahren zum Nachweis einer Qaskoiaponente in einem Gasgemisoh, das neben dieser Komponente weitere, den Naohweiavorgang störende Komponenten enthält, bei dem das zu untersuchende Gasgemisch zur Ausschaltung des Einflusses der Störkomponenten vor der Zufuhr zu einem Analyse- bzw. Nachweisgerät durch einen Gaswäscher bzw. Abscheider geleitet wird, dadurch gekennzeichnet , daß das zu überwachende Oasgemisch in zwei Teilgasströme (16, 24, Fig. l)unterteilt wird, von welchen der eine (16) unmittelbar einem auf die Meßkomponente und ggf. eine oder mehrere Störkomponente ansprechenden ersten Gasanalysator (12) zugeführt wird, während der zweite Teilgasstrom (24) einem gleichartigen Gasanalysator (14) über einen Gaswäscher bzw. Abscheider (26) zugeführt wird, welcher ausschließlich die Meßkomponente aus diesem zweiten Teilgasstrom entfernt/und daß die Differenz (32) der Ausgangsgrößen der beiden Gasanalysatoren (12., 14) als Maß für das Vorliegen der Meßkomponente in dem zu überwachenden Gasgemisch dient (bei 32, 34, Fig. l).
    2. Verfahren nach Anspruch 1 unter Anwendung eines elektrochemischen Analyseverfahrens in den Gasanalysatoren, wobei die Meßkomponente und die Störkomponenten die Zusammensetzung einer Elektrolytlösung verändern, dadurch g e -kennzeichnet, daß der erste Teilgasstrom (16) in dem ersten Gasanalysator (12) unmittelbar mit einer ersten Elektrolytmenge zur Reaktion gebracht und in Abhängigkeit hiervon ein Ausgangssignal erzeugt wird, das ein Maß der durch die Meßkomponente und die Störkomponenten bewirkten Änderung der Zusammensetzung der Elektrolytmenge ist, daß der zweite Teilgasstrom (24) nach Durchlaufen des
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    Gaswäschers bzw. Abscheiders (26), der im wesentlichen nur die Me Bicomponent e aus dem Te i !gasstrom entfernt, in dem zweiten gleichartigen Gasanalysator (14) mit einer zweiten Elektrolyteenge zur Reaktion gebracht und in Abhängigkeit hiervon ein Ausgangssignal erzeugt wird« das ein Maß für die durch den von der Meßkomponente befreiten Teilgasstrom bewirkte Zusanmensetzungaänderung der zweiten Elektrolytmenge ist« und daß die Differenz der beiden Ausgangssignale als Maß für den Anteil der Meßkomponente in der Überwachten Oasmischung dient.
    3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolytlösung eine wässrige Halogenidlösung verwendet wird und die Ausgangssignale der Gasanalysatoren Jeweils durch in den betreffenden Elektrolytmengen (49, Fig. 2) vorgesehene elektrolytische Halogen-Nachweisvorrichtungen erzeugt werden.
    4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das überwachte Oasgemisch Luft 1st und die in dieser enthaltenen Meßgaskomponente und Störgaskomponenten bei Reaktion mit der Halogenid-Elektrolytlösung entweder Halogen erzeugen oder verbrauchen.
    5· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche l bis 4, gekennzeichnet durch einen im Strömungsweg des zweiten Teilgasstroms (24) vor dem Gasanalysator vorgesehenen Gaswäscher bzw. Abscheider (26), welcher die Meßgaskomponente
    gleichartige aus dem zweiten Teilgasstrom entfernt, durch zwei/Gas-
    analysatoren (12, 14, Fig. 1), deren jeder jeweils einen Behälter (40. Fig. 2) mit einer Halogenid-Elektrolytlösung sowie elektrolytische Halogen-Nachweisvorrichtungen zur Erzeugung eines Ausgangssignals in Abhängigkeit vom je-
    .A
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    weiligen Halogengehalt des Elektrolyten in dem betreffenden Behälter aufweist, durch Vorrichtungen (82) mittels welcher die beiden Teilgasströme jeweils durch den zugeordneten Gasanalysator bzw* den Gaswäscher und den Gasanalysator hindurchgeleitet werden, sowie durch Vorrichtungen zur Anzeige der Ausgangssignale der beiden Halogen-Naohweisvorrichtungen.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung eine Vorrichtung {j>2) zur Differenzbildung aus den beiden AusgangsSignalen der Gasanalysatoren aufweist.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g e fc e η η •zeichnet, daß in den Elektrolyt behältern (40) der beiden Gasanalysatoren jeweils eine Vorrichtung (46, 52, 70) zur Erzeugung eines konstanten Halogen-Pegels in der Elektrolytlösung vorgesehen ist.
    8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halogen-Nachweisvorriohtung in den beiden Gasanalysatoren jeweils* eine erste Elektrode (5ö) aus einem inerten Leitermaterial sowie eine zweite Elektrode (58, 60) aus der Gruppe aktiver Kohlenstoff, Silberehlörid bzw« Kalomel aufweist.
    9. Vorrichtung nach Anspruch ?, dadurch g e k β η η ζ β i eh η e t , daß in jedem der Gasanalysatoren die elektrolytisch* Halogen-Naehweisvorriöhtung ein Elektrodenpaar (50, 58) und die Halogen-Erzeugungsvorrichtung ebenfalls ein Elektrodenpaar (52, 5Ö> aufweist, wobei die beiden ElefctrodenpÄÄr* eine Elektrode (50) gemeinsam haben.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2554803A1 (de) * 1975-06-12 1977-03-10 Beckman Instruments Inc Elektrochemisches analyseverfahren und vorrichtung hierfuer
FR2641080A1 (de) * 1988-12-26 1990-06-29 Centre Nat Rech Scient
CN106133518A (zh) * 2014-03-26 2016-11-16 Aeroqual有限公司 无干扰气体测量

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4839143A (en) * 1985-02-15 1989-06-13 Allied-Signal Inc. Selective ionization of gas constituents using electrolytic reactions
US8349260B2 (en) 2006-05-19 2013-01-08 Microsensor Systems, Inc. System and method for limiting sensor exposure to ozone
US10509007B1 (en) 2014-12-18 2019-12-17 Aeroqual Limited Measurement of gases

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2554803A1 (de) * 1975-06-12 1977-03-10 Beckman Instruments Inc Elektrochemisches analyseverfahren und vorrichtung hierfuer
FR2641080A1 (de) * 1988-12-26 1990-06-29 Centre Nat Rech Scient
WO1990007709A1 (fr) * 1988-12-26 1990-07-12 Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) Procede et dispositif de dosage d'un gaz oxydant tel qu'oxygene
CN106133518A (zh) * 2014-03-26 2016-11-16 Aeroqual有限公司 无干扰气体测量

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