DE19800887B4 - Scalable, semi-open column device for the detection of chemical, physical and hydraulic parameters of water and mass transport in porous media - Google Patents
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Abstract
Skalierbare,
halboffene Säulenvorrichtung
zur Erfassung chemischer, physikalischer und hydraulischer Parameter
des Wasser- und Stofftransportes in porösen Medien, bestehend aus
einem
Probegutzylinder (5) mit seitlich angebrachten Bohrungen, die Minitensiometer-
(4) und TDR-Sonden (12) aufnehmen,
einem teilbaren Säulenfuß (10),
bestehend aus
einem Deckring (21), der das untere Ende des
Probegutzylinders (5) bündig
und wasserdicht umschließt,
einer
Basisplatte (24) mit einem Säulenauslaß (8) und
einer Entlüftungsschraube
(9), einer porösen
Platte (7), wobei die poröse
Platte (7) von der Basisplatte (24) so aufgenommen wird, dass diese
den unteren Abschluss des Probegutzylinders (5) bildet, wobei die
Basisplatte (24) vom Deckring (21) abgenommen werden kann,
einem
Headspace Begasungs- und Gasprobenahmeraum (3), der horizontale
Gaszutrittsöffnungen
(29) enthält,
so dass eine Begasung und Gasprobenahme ermöglicht wird, wobei der Headspace
Begasungs- und Gasprobenahmeraum (3) dicht mit dem oberen Ende des
Probegutzylinders (5) verbunden werden kann,
einer Sprinklereinheit
(2) mit einem Säuleneinlaß (1) und...Scalable, semi-open column device for the detection of chemical, physical and hydraulic parameters of water and mass transport in porous media, consisting of
a sample cylinder (5) with side-mounted bores that receive mini-tensiometer (4) and TDR probes (12),
a divisible pillar base (10), consisting of
a cover ring (21) which encloses the lower end of the sample cylinder (5) flush and watertight,
a base plate (24) having a column outlet (8) and a bleed screw (9), a porous plate (7), said porous plate (7) being received by said base plate (24) so as to support said lower end of said sample cylinder (24). 5), wherein the base plate (24) can be removed from the cover ring (21),
a headspace fumigation and gas sampling chamber (3) containing horizontal gas inlet ports (29) allowing fumigation and gas sampling whereby the headspace fumigation and gas sampling chamber (3) can be sealed to the top of the sample cylinder (5) .
a sprinkler unit (2) with a column inlet (1) and ...
Description
Laborsäulenexperimente leisten einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Prozesse des Wasser- und Stofftransports und der Identifikation ihrer Koeffizienten und Parameter in porösen Medien. Unter porösen Medien werden dabei ganz generell sowohl Böden, als auch Sedimente und Aquifere verstanden. Insbesondere werden Laborsäulenexperimente zur Bestimmung der Mobilität reaktiver Substanzen unter dynamischen Fließbedingungen durchgeführt (Klute und Dirksen 1986; Kool et al. 1989; Biggar und Nielsen 1962; Schweich und Sardin 1981, Bürgisser et al. 1994). Zukünftig werden Säulenexperimente eine herausragende Rolle bei der Abschätzung und Beurteilung der Gefährdung von Oberflächen- und Grundwässern durch human- und ökotoxikologisch bedenkliche Substanzen erlangen. Neben der Risikoabschätzung werden auf Basis von Säulenexperimenten erhobene Daten vermehrt auch im Rahmen der Interventionsanalyse, der Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) und der Umweltverträglichkeitsuntersuchung (UVU) zur Beurteilung und kritischen Bewertung eingesetzt. Die Einsicht, daß Daten zur Abschätzung der Mobilität von Schadstoffen, die einzig auf Schüttelversuchen beruhen, nicht ausreichend für die Beurteilung der Ausbreitung von Schadstoffen in porösen Medien sind, hat nunmehr dazu geführt, daß auch in den einschlägigen Normen zur Beurteilung der Gefährdung Säulenexperimente festgeschrieben werden (DIN, EN). Aus diesem Grunde werden Säulenanlagen nicht mehr nur den Status reiner Forschungswerkzeuge haben, sondern auch zur täglichen Routine von chemischen Laboratorien, aber auch von Ingenieurbüros im Bereich Altlastenerkundung, Risikoabschätzung, UVP, UVU und Umweltaudit zählen. Da Ergebnisse aus Säulenexperimenten im Rahmen von Beweissicherungsverfahren dadurch auch vor Gericht an Bedeutung gewinnen werden, kommt denjenigen Laborsäulensystemen, die hohen technischen, aber auch qualitativen und praxisorientierten Anforderungen genügen und flexibel, aber personal- und kostenextensiv eingesetzt werden können, eine große Bedeutung zu. So sollte auch die wirtschaftliche Prognose für den kommerziellen Erfolg des hier vorzustellenden Laborsäulensystems durchaus positiv ausfallen.Laboratory column experiments make an important contribution to understanding the processes of water and mass transfer and the identification of their coefficients and Parameter in porous Media. Under porous Media are quite generally both soils, as well as sediments and Aquifers understood. In particular, laboratory column experiments will be used to determine mobility reactive substances under dynamic flow conditions (Klute and Dirksen 1986; Kool et al. 1989; Biggar and Nielsen 1962; Schweich and Sardin 1981, Bürgisser et al. 1994). Future become column experiments a prominent role in the assessment and assessment of endangerment of surface and groundwaters by human and ecotoxicological gain critical substances. Beyond the risk assessment based on column experiments Data collected increasingly also in the framework of the intervention analysis, Environmental Impact Assessment (EIA) and the Environmental Impact Assessment (UVU) for assessment and critical evaluation. The insight, that data for estimation mobility of pollutants that are based solely on shaking experiments, not sufficient for the Assessment of the spread of pollutants in porous media have now led to that too in the relevant Standards for the assessment of hazards Fixed column experiments become (DIN, EN). For this reason, pillars are no longer just have the status of pure research tools, but also on a daily basis Routine of chemical laboratories, but also of engineering firms in the field Contaminated Sites, Risk Assessment, EIA, UVU and environmental audit count. As results from column experiments in the context of litigation proceedings thereby also in court gain in importance comes to those laboratory pillar systems, the high technical, but also qualitative and practical Meet requirements and flexible but can be used extensively in terms of personnel and costs size Meaning too. So should the economic forecast for the commercial The success of the laboratory column system presented here is quite positive fail.
Die Untersuchung der Mobilität von reaktiven Substanzen erfolgt durch die Aufnahme von sogenannten Durchbruchskurven (DBK). DBK sind Konzentrations-Zeitverläufe, die an einem bestimmten, aber festen Ort der einer Bodenprobe (Säule) – meist am Säulenausgang – meßtechnisch bestimmt werden. Die aufgenommene DBK wird anschließend einer mathematisch-numerischen Analyse unterzogen, in deren Verlauf durch Verfahren der nichtlinearen Ausgleichsrechnung die entsprechenden Mobilitätsparameter identifiziert werden (Parameterbestimmung durch inverses Modellieren). Die Gestalt und die Krümmungseigenschaften einer Durchbruchskurve als Folge der gewählten Einflußrandbedingung sind dabei eine Funktion der Charakteristiken und Eigenschaften der Interaktionen der Substanz unter Betracht mit den Bestandteilen des porösen Mediums. Bisher wurde die überwiegende Anzahl von Säulenexperimenten unter folgenden experimentellen Rahmenbedingungen durchgeführt: Stationäre, gesättigte Fließbedingungen, Konvektionsdominiertes Transportregime (Peclet Zahlen » 10). (siehe z. B. Dunnivant et al. 1992; Johnson und Amy 1995; Cernik et al 1994). Diese experimentelle Versuchsführung soll im folgenden als klassisches Experimentdesign bezeichnet werden. Experimente entsprechend des klassischen Versuchsdesigns sind schnell durchzuführen, kostengünstig, und haben nur geringe Anforderungen an die Meß- und Regeleinrichtungen, die zur Durchführung des Experimentes notwendig sind.The Investigation of mobility of reactive substances takes place by the inclusion of so-called Breakthrough curves (DBK). DBK are concentration-time courses that at a certain but fixed location of a soil sample (column) - usually at Column exit - metrological be determined. The recorded DBK then becomes one subjected to mathematical-numerical analysis, in the course of which Method of nonlinear compensation calculation the corresponding mobility parameters be identified (parameter determination by inverse modeling). The shape and the curvature properties a breakthrough curve as a result of the selected influence boundary condition a function of the characteristics and properties of the interactions the substance under consideration with the components of the porous medium. So far, the vast majority Number of column experiments carried out under the following experimental conditions: stationary, saturated flow conditions, Convection-dominated transport regime (Peclet numbers »10). (please refer z. B. Dunnivant et al. 1992; Johnson and Amy 1995; Cernik et al 1994). This experimental test is to be referred to as classic experiment design. Experiments according to classic experimental designs are quick to perform, inexpensive, and have only low requirements for the measuring and control devices, the to carry out of the experiment are necessary.
Aufgrund der relativ simplen Versuchsführung ist die Anwendung des klassischen Experimentdesigns jedoch beschränkt auf die Bestimmung von Parametern für linear und spontan interagierende Substanzen in wassergesättigten Umgebungen. In allen anderen Fällen werden die DBK durch die Überlagerung verschiedener weiterer einander verstärkender oder miteinander konkurrierender Prozesse beeinflußt. Im allgemeinen führt die Überlagerung von Prozessen im klassischen Versuchsdesign zu DBK, deren numerische Analyse nicht in eindeutig identifizierbaren und damit interpretierbaren Ergebnissen resultieren (Totsche, 1995). Eine Lösung des Eindeutigkeits- und Identifikationsproblems stellt die Anwendung komplexerer Experimentdesigns dar (Brusseau et al. 1989; Grolimund et al. 1995, Totsche et al. 1997). Je komplizierter jedoch das experimentelle Design, desto aufwendiger und technisch fortgeschrittener muß die experimentelle Apparatur sein. Laborsäulensysteme, die die Durchführung solch aufwendiger Design unterstützen, sind dementsprechend hoch entwickelte Forschungswerkzeuge mit hohen technischen Anforderungen an das Bedienungsperson. Meist konzentrierte sich die Entwicklung dabei an spezifischen Forschungsanforderungen und Fragestellungen. Weitere wichtige Aspekte wie Robustheit, Praxistauglichkeit und einfache Handhabbarkeit. Aus diesen Gründen ist die Durchführung von Laborsäulenexperimenten auf Forschungseinrichtungen mit geschultem und kompetentem Personal beschränkt.by virtue of the relatively simple experiment However, the application of classic experiment design is limited to the determination of parameters for linear and spontaneously interacting substances in water-saturated Environments. In all other cases be the DBK by the overlay various other mutually reinforcing or competing ones Processes affected. In general leads the overlay of Processes in the classical experimental design to DBK, whose numerical Analysis not in clearly identifiable and therefore interpretable Results result (Totsche, 1995). A solution of uniqueness and Identification problem poses the application of more complex experiment designs (Brusseau et al., 1989; Grolimund et al., 1995, Totsche et al. 1997). However, the more complicated the experimental design, the more more complex and technically advanced must the experimental apparatus be. Laboratory column systems, the carrying support such elaborate design, are accordingly highly sophisticated research tools technical requirements for the operator. Mostly focused the development is based on specific research requirements and questions. Other important aspects such as robustness, practicality and easy handling. For these reasons, the implementation of Laboratory column experiments on research facilities with trained and competent staff limited.
Im folgenden wird ein computer-kontrolliertes halboffenes Labor-Bodensäulensystem (LBSS) zur Erfassung chemischer, physikalischer und hydraulischer Parameter des Wasser- und Stofftransportes in porösen Medien vorgestellt, das die Anwendung und Durchführung von benutzerdefinierten Experimentdesings erlaubt. Die vorzustellende Anlage ermöglicht Experimente unter gesättigten und teilgesättigten Fließbedingungen, wie sie für Aquifere und Sedimentmaterialien auf der einen Seite und Böden auf der anderen Seite zutreffen. Es können stationäre (divergenzlose Strömung) oder transiente (divergente-Strömung) Wasserflußbedingungen realisiert werden. Die Einflußrandbedingungen sind dabei frei wählbar. Die vorzustellende Anlage löste eine Reihe bekannter Probleme bestehender Säulenanlagen: So läßt sich mit der Anlage ein Regenrandbedingung realisieren, die typisch für natürliche Systeme ist. Die Zweiteilung des Säulenfußes erlaubt eine ungestörte, schichtweise Beprobung des Probematerials, da keine destruktive Probenahme durchgeführt werden muß. Der entwickelte Headspace erlaubt eine kontinuierliche Gasraumbeprobung, die besonders bei Experimenten mit flüchtigen Substanzen notwendig ist. Bei der Entwicklung der vorzustellenden Apparatur wurde besonderes Augenmerk auf eine nutzerfreundliche und einfache Handhabbarkeit gelegt, um selbst komplizierte experimentelle Design mit geringem Aufwand umzusetzen.In the following, a computer-controlled semi-open laboratory soil column system (LBSS) for the detection of chemical, physical and hydraulic parameters of water and mass transport in porous media is presented, which describes the application and implementation of user-defined Ex allowed perimentdesings. The facility to be presented allows experiments under saturated and partially saturated flow conditions, as they apply to aquifers and sediment materials on the one hand and soils on the other. Stationary (divergent flow) or transient (divergent flow) water flow conditions can be realized. The influence boundary conditions are freely selectable. The plant to be presented solved a number of known problems of existing column plants: For example, the plant can be used to create a rain boundary condition typical of natural systems. The division of the column foot allows an undisturbed, stratified sampling of the sample material, since no destructive sampling must be performed. The developed headspace allows a continuous gas space sampling, which is especially necessary for experiments with volatile substances. In the development of the apparatus to be presented special attention was paid to a user-friendly and easy handling, to implement even complicated experimental design with little effort.
Die Anlage wurde entwickelt, um unterschiedlichen Forschungs- und Untersuchungsaufgaben zu dienen:The Plant was designed to perform different research and investigation tasks to serve:
Bestimmung von Mobilitätsparametern in gesättigten und teilgesättigten porösen Medien:Determination of mobility parameters in saturated and partially saturated porous Media:
Sorptionsisothermen, Verteilungsgleichgewichte, Austauschprozesse, die folgende Eigenschaften aufweisen können: Lineare und nichtlineare Charakteristiken, Gleichgewicht und Nichtgleichgewicht, Hysterese, sorption isotherms, Distribution equilibria, exchange processes, the following characteristics can have: Linear and nonlinear characteristics, balance and nonequilibrium, hysteresis,
Bestimmung effektiver Stoffkonstanten:Determination more effective Material constants:
Diffusionskoeffizienten, Fugazitätskoeffizienten, Sorptions-AustauschparameterDiffusion coefficient, fugacity, Sorption exchange parameters
Bestimmung von Materialfunktionen für poröse Medien:Determination of material functions for porous media:
Wassergehalts-Wasserspannungscharakteristik unterschiedlich texturierter poröser Medien, hydraulischer Leitfähigkeitsbeiwert kf von Sedimenten und Aquiferen, gesättigte und ungesättigte Wasserleitfähigkeit von Böden, etc.Water content Water voltage characteristic differently textured porous Media, hydraulic conductivity coefficient kf of sediments and aquifers, saturated and unsaturated water conductivity of soils, Etc.
Die Vorrichtung ermöglicht konkret:
- • die ungestörte, schichtenweise Entnahme des Probenmaterials
- • eine kontinuierliche Gasraumbeprobung (z.B. für die Analyse flüchtiger Substanzen)
- • eine teilgesättigte Experimentführung
- • frei wählbare Einflußrandbedingungen (z.B. natürliche Regenrandbedingung durch den Sprinkler)
- • eine computergestützte Datenaufnahme und Steuerung
- • eine Gradientensteuerung der angelegten Randbedingungen (Konzentration in den Lösungen, Druckrandbedingungen)
- • the undisturbed, stratified removal of the sample material
- A continuous gas space sampling (eg for the analysis of volatile substances)
- • a partially saturated experiment
- • freely selectable influence boundary conditions (eg natural rain boundary condition by the sprinkler)
- • a computer-aided data acquisition and control
- A gradient control of the applied boundary conditions (concentration in the solutions, pressure boundary conditions)
Das vorgestellte halboffene Laborsäulensystem enthält folgende technischen Neuerungen:
- • Sprinklereinheit zur Beregnung des pörosen Mediums
- • Headspace-Einheit zur Gasraumbeprobung.
- • Geteilter Säulenfuß zur ungestörten Beprobung des porösen Untersuchungsguts.
- • Schnellverschluß zur einfachen Handhabung.
- • Sprinkler unit for sprinkling the porous medium
- • Headspace unit for gas space sampling.
- • Divided pedestal for undisturbed sampling of the porous specimen.
- • Quick release for easy handling.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.One embodiment The invention is illustrated in the figures and will be described in more detail below.
Es zeigen:It demonstrate:
Der
gesamte experimentelle Aufbau (
Das VorsäulensystemThe guardrail system
Die
einzelnen Komponenten des Vorsäulensystems
sind:
Die Vorratsgefäße (A)
Der
Gradientenformer (L)
Die Transportschläuche (P1)
Die peristaltische
Pumpe (B)The individual components of the guard column system are:
The storage vessels (A)
The gradient former (L)
The transport hoses (P1)
The peristaltic pump (B)
Die Vorratsgefäße (A): Hierbei handelt es sich um handelsübliche Laborware, die im Fachhandel bezogen werden kann. Je nach chemischen Substanzen werden Glas, PE, PTFE oder Stahlflaschen eingesetzt.The Storage vessels (A): These are commercially available laboratory goods that are available from specialist retailers can be obtained. Depending on the chemical substances, glass, PE, PTFE or steel bottles used.
Gradientenformer (L): Der Begriff Gradientenformer bezieht sich auf die chemische Identität der Perkolationslösung, die auf das Probegut aufgegeben wird. Unter besonderen Bedingungen kann es erforderlich sein, chemische Parameter wie pH, elektrolytische Leitfähigkeit oder chemische Zusammensetzung während des Experimentes zu variieren. Diese Aufgabe wird vom Gradientenformer übernommen. Der Gradientenformer (L) besteht im Wesentlichen aus computergesteuerten 24V-DC Magnetventilen (Labokron, Sinsheim, Deutschland), die mit einer computergesteuerten peristaltischen Pumpe (B) kombiniert werden. Ein glatter chemischer Gradient kann damit durch die Mischung zweier Lösungen, die unterschiedlichen Vorratsgefäßen entstammen, hergestellt werden.gradient former (L): The term gradient former refers to the chemical identity the percolation solution, which is given up on the sample. In special conditions It may be necessary to use chemical parameters such as pH, electrolytic conductivity or chemical composition during of the experiment to vary. This task is taken over by the gradient former. The gradient former (L) consists essentially of computer-controlled 24V DC solenoid valves (Labokron, Sinsheim, Germany), which with a computer-controlled peristaltic pump (B) are combined. A smooth chemical gradient can thus be achieved by mixing two Solutions, come from the different storage vessels, getting produced.
Vakuumkammer-Problem und peristaltische Pumpe (B). Die peristaltische Pumpe (B) wird sowohl für die Zufuhr der Perkolationslösung als auch für die Abfuhr des Eluates eingesetzt. Es kommt eine handelsübliche peristaltische Pumpe zum Einsatz (Minipuls 3, Gilson, Middleton, WI, USA).Vacuum chamber problem and peristaltic pump (B). The peristaltic pump (B) will as well as the supply of percolation solution as well as for the removal of the eluate used. There is a commercial peristaltic Pump used (Minipuls 3, Gilson, Middleton, WI, USA).
Durch den Einsatz der peristaltischen Pumpe am Säulenausgang wurde eine einfache Lösung des Vakuumkammer-Problems gefunden: Ein wesentliches Problem bei der Durchführung ungesättigter Säulenexperimente liegt darin begründet, das zur Aufrechterhaltung der ungesättigten Fließbedingungen ein Unterdruck am Säulenausgang angelegt werden muß, gleichzeitig aber die ausfließende Effluentlösung zu den Durchflußzellen und weiter zum Fraktionensammler geleitet werden muß. Handelsübliche Fraktionensammler sind jedoch offene System, die dem atmosphärischen Außendruck unterliegen. Zur Aufrechterhaltung des Unterdruckes muß demzufolge eine komplette Einkapselung des Säulenausganges, der Durchflußzellen und des Fraktionensammlers in eine evakuierbare Kammer vorgenommen werden (Zurmühl et al. 1995). Dies erfordert jedoch eine robuste und solide Konstruktion einer verhältnismäßig großen Vakuumkammer, da die partielle evakuierte Kammer hohen Umgebungsdrücken aufgrund des Druckgradienten Atmosphäre-Vakuumkammer widerstehen muß. Solche Konstruktionen sind anfällig und meist sehr teuer. Ein einfache und praktikable Lösung des Problems stellt dabei die Verwendung einer weiteren peristaltischen Pumpe am Säulenausgang dar. Der Pumpenkopf dient dabei als Druckwiderstand, der den Unterdruck, der am Säulenausgang angelegt wird, vom atmosphärischen Druck entkoppelt. Auch hier kommt die peristaltische Pumpe Minipuls 3 zum Einsatz, da sie Druckgradienten von bis zu 0.5 Mpa widerstehen kann.By the use of the peristaltic pump at the column exit was a simple Solution of the Vacuum chamber problem found: A major problem with the execution unsaturated column experiments lies in it, that to maintain the unsaturated flow conditions a negative pressure at the column outlet must be created but at the same time the outflowing Effluentlösung to the flow cells and must be forwarded to the fraction collector. Commercially available fraction collectors However, they are open systems that are subject to the atmospheric pressure. To maintain the negative pressure must therefore a complete encapsulation of the column exit, the flow cells and the fraction collector into an evacuable chamber be (Zurmühl et al. 1995). However, this requires a robust and solid construction a relatively large vacuum chamber, because the partial evacuated chamber due to high ambient pressures the pressure gradient atmosphere-vacuum chamber must resist. Such constructions are vulnerable and usually very expensive. A simple and workable solution of the The problem is the use of another peristaltic Pump at the column outlet The pump head serves as a pressure resistor, the negative pressure, at the column exit is applied, from the atmospheric pressure decoupled. Again, the peristaltic pump Minipulse 3 comes They resist pressure gradients of up to 0.5 MPa can.
Transport-Schlauchsystem (P1). Die Wahl der Transportschläuche hängt von den chemischen Eigenschaften der Substanzen ab. Für hydrophobe Substanzen werden geglühte, kohlenstoffreie, Edelstahlkapillaren verwendet (Chromatography Handel Müller GmbH, Fridolfing). PTFE-Elastomer Schlauche werden für die Peristaltische Pumpe verwendet. (Isoversinic, Gilson Middleton, WI, USA ). Anorganische Lösungen werden in medizinischen Schlauchsystemen transportiert (Malinckrodt, Hennef-Sieg).Transport hose system (P1). The choice of transport hoses depends on the chemical properties of the substances. For hydrophobic substances are annealed, carbon-free, stainless steel capillaries used (Chromatography trade Müller GmbH, Fridolfing). PTFE elastomer tubes are for the peristaltic pump used. (Isoversinic, Gilson Middleton, WI, USA). inorganic solutions are transported in medical tubing systems (Malinckrodt, Hennef-Sieg).
Halboffenes Laborbodensäulensystemsemi-open Laboratory soil column system
Wesentliches Ziel der Entwicklungsarbeiten war die Konstruktion eines praxistauglichen und einfach zu handhabenden Säulensystems, das die Durchführung sowohl von Forschungsexperimenten als auch von Routineuntersuchungen ermöglicht. Besondere Aufmerksamkeit wurde dabei der Konstruktion (i) der Lösungsapplikationsvorrichung, (ii) der Unterstützung eines schnellen und einfachen Säulenein- und Zusammenbau ohne Verwendung von Schrauben, (iii) der Konstruktion eines Säulenausflußsystems zur Vermeidung des Vakuumkammernproblemsessential The aim of the development work was the construction of a practicable and easy-to-use column system, that's the implementation both from research experiments and routine examinations allows. Particular attention has been paid to the construction of (i) the solution application device, (ii) the support a quick and easy column insertion and assembly without the use of screws, (iii) the construction a column outflow system to avoid the vacuum chamber problem
Die
einzelnen Komponenten des halboffenen Laborbodensäulenssystems
sind:
die Sprinklereinheit (
der Headspace
(
der Probegutzylinder (
der Säulenfuß (
the sprinkler unit (
the headspace (
the sample cylinder (
the pedestal (
Die
einzelnen Teile werden zusammengesteckt und durch drei Schnappverschlüsse (
Sprinklereinheit:
Die Sprinklereinheit (
Die
Glaskapillaren (
Headspace
(
Probegutzylinder:
Der Probegutzylinder (
Teilbarer
Säulenfuß (
AD/DA Konversions- und DatenerfassungseinheitAD / DA conversion and data acquisition unit
Die
einzelnen Komponenten der AD/DA Konversions- und Datenerfassungseinheit
sind:
die Multi-Volt Spannungsversorgung
der MeßrechnerThe individual components of the AD / DA conversion and data acquisition unit are:
the multi-volt power supply
the measuring computer
Ein
handelsüblicher
IBM-kompatibler Computer (Intel 80486DX Processor, 66MHz, 16 MByte Memory,
1 GByte Festplatte) stellt das Herzstück der AD/DA Konversions- und
Datenerfassungseinheit dar. Der Computer wird unter Microsoft MS-DOS
6.22 und Windows 95 betrieben (Microsoft Inc., Redmont, WA, USA).
Als Datenerfassungssoftware wird Testpoint, Version 2.0, der Capital
Equipment Corporation verwendet (CEC, Burlington, Massachusetts, USA).
Weiter wird eine CIO DAS 16/F AD/DA Computer Karte und ein CIO-EXP32/16 Multiplexer-Board verwendet
(Computer Boards Inc., Mansfield, Ma, USA). Zur Versorgung der Sensoren
(TDR (
NachsäulensystemNachsäulensystem
Die
einzelnen Komponenten des Nachsäulensystems
sind:
das Unterdruckreservoir und Unterdruckpumpe (D)
die
Durchflusszellen (E, F)
der Fraktionensammler (G)
die
peristaltische Pumpe (B)The individual components of the post column system are:
the vacuum reservoir and vacuum pump (D)
the flow cells (E, F)
the fraction collector (G)
the peristaltic pump (B)
Unferdruckreservoir und Unterdruckpumpe (D): Als Unterdruckreservoir dient ein 50 Liter Aluminium Faß (Fa. Maisel, Bayreuth), das mit 6 Flanschen zur Ankopplung von Unterdruckschläuchen ausgestattet worden ist. Eine handelsübliche Membran-Pumpe (KNF Neuberger, Laborcenter, Nürnberg, Vakuumleistung 100 mbar abs., Flußrate 15 L min–1) dient zur Bereitstellung des Vakuums. Unterdruckschwankungen aufgrund der Regelung werden über das 50 Liter Aluminiumfaß kompensiert. Die Unterdruckmessung erfolgt unter Verwendung zweier Honeywell 176PC14HG2 Druckaufnehmer (IBA, Forchheim), von denen einer im Unterdruckreservoir, ein Zweiter am Säulenfuß angebracht ist. Als Vakuumschläuche (P2) wird handelsübliche PVC-Vakuum-Schlauchware verwendet (Laborcenter, Nürnberg).Unferdruckreservoir and vacuum pump (D): As a vacuum reservoir is a 50 liter aluminum drum (Maisel, Bayreuth), which has been equipped with 6 flanges for coupling vacuum hoses. A commercially available membrane pump (KNF Neuberger, Laborcenter, Nuremberg, vacuum capacity 100 mbar abs., Flow rate 15 L min -1 ) serves to provide the vacuum. Vacuum fluctuations due to the regulation are compensated by the 50 liter aluminum barrel. The vacuum measurement is carried out using two Honeywell 176PC14HG2 pressure transducers (IBA, Forchheim), one of which is mounted in the vacuum reservoir and a second one on the pedestal. As vacuum hoses (P2) commercially available PVC vacuum hose fabric is used (Labor Center, Nuremberg).
Die Durchflußzellen (E, F): Die Messung von Temperatur und elektrochemischen Parametern im Perkolat der Säule erfolgt über elektrochemische Sensoren (pH, elektrolytische Leitfähigkeit, Elektroden, etc.), die in Durchflußzellen (E, F) eingebracht werden. Um eine gegenseitige Beeinflussung der Sensoren zu vermeiden, wurde für jede Meßgröße eine spezifische Durchflußzelle konstruiert, die an die Sensorengeometrie angepaßt wurde. Das Einstromniveau der Durchflußzelle liegt unterhalb des Ausflußniveau um ein Trockenfallen der Sensoren und damit verbundene Fehlmessungen zu verhindern. Die Durchflußzellen (E, F) sind aus unterschiedlichen Materialien gefertigt, und damit sowohl für organische als auch für anorganische Substanzen geeignet.The flow-through (E, F): The measurement of temperature and electrochemical parameters in the percolate of the column over electrochemical sensors (pH, electrolytic conductivity, Electrodes, etc.), which are introduced into flow cells (E, F). In order to avoid a mutual interference of the sensors, was for every Measured variable one specific flow cell constructed, which was adapted to the geometry of the sensor. The influx level the flow cell is below the outflow level to a dry falling of the sensors and associated erroneous measurements to prevent. The flow cells (E, F) are made of different materials, and thus as well as organic as well inorganic substances suitable.
Fraktionensammler (G): Ein handelsüblicher Fraktionensammler (Foxy, Isco Inc., Nebraska, USA) wird zur Separation einzelner Effluentfraktionen genutzt.fraction collector (G): A commercial fraction collector (Foxy, Isco Inc., Nebraska, USA) becomes the separation of individual effluent fractions used.
Literaturliterature
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