DE19962381A1 - Process for measuring ethylene comprises subjecting a measuring gas containing ethylene and ozone in excess to a homogeneous gas phase reaction in a reaction chamber - Google Patents
Process for measuring ethylene comprises subjecting a measuring gas containing ethylene and ozone in excess to a homogeneous gas phase reaction in a reaction chamberInfo
- Publication number
- DE19962381A1 DE19962381A1 DE1999162381 DE19962381A DE19962381A1 DE 19962381 A1 DE19962381 A1 DE 19962381A1 DE 1999162381 DE1999162381 DE 1999162381 DE 19962381 A DE19962381 A DE 19962381A DE 19962381 A1 DE19962381 A1 DE 19962381A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- ethylene
- measuring
- ozone
- radiation
- reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 title claims abstract description 42
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 title abstract description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 32
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 21
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 25
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 abstract 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 4
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000234295 Musa Species 0.000 description 2
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000021015 bananas Nutrition 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009615 fourier-transform spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000004867 photoacoustic spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 230000005070 ripening Effects 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- ODUCDPQEXGNKDN-UHFFFAOYSA-N Nitrogen oxide(NO) Natural products O=N ODUCDPQEXGNKDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004847 absorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 238000010420 art technique Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012306 spectroscopic technique Methods 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/76—Chemiluminescence; Bioluminescence
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von Ethylen. Die betrifft weiterhin eine dafür besonders geeignete Vorrichtung.The invention relates to a method for measuring ethylene. It still affects one for it particularly suitable device.
Ethylen (C2H4) gehört chemisch zu den Alkenen und ist ein farbloses, erdölartig riechendes Gas. Es ist gekennzeichnet durch eine ungesättigte Kohlenstoff - Kohlenstoff - Bindung, die verantwortlich ist für seine hohe Reaktivität. Ethylen kommt in der Atmosphäre in einem Mischungsverhältnis vor, dessen Bereich sich von der Nachweisgrenze bei ca. 2 ppb in eher ländlichen Gebieten bis zur Spitzenkonzentration von mehr als 50 ppb in Stadtkernen erstreckt. Seine Herkunft ist sowohl natürlicher als auch anthropogener Natur. Natürlich entsteht Ethylen als Reifegas beim normalen Stoffwechselvorgang in Früchten und Pflanzen. Anthropogen wird es in die Atmosphäre als Hauptkomponente der Abgase von Verbrennungsmotoren emittiert.Ethylene (C2H4) belongs chemically to the alkenes and is a colorless, petroleum-like smelling gas. It is characterized by an unsaturated carbon - carbon bond, which is responsible for its high reactivity. Ethylene is a mixture in the atmosphere whose range extends from the detection limit at approx. 2 ppb in more rural areas to Peak concentration spans more than 50 ppb in city centers. Its origin is both natural as well as anthropogenic. Of course, ethylene is produced as a ripening gas in normal Metabolism in fruits and plants. It is considered anthropogenic in the atmosphere Main component of the exhaust gases emitted by internal combustion engines.
Wirtschaftlich kommt der Messung von Ethylen eine besonders große Bedeutung im Zusammenhang mit dem Transport von Früchten zu, da das beim Stoffwechselvorgang entstehende und frei werdende Ethylen den Reifungsprozess der Früchte beschleunigt und damit einen Vorgang beeinflusst, der während des unter Umständen langen Transportes nur bedingt erwünscht ist. Bananen z. B. werden im grünen Zustand gepflückt und mit Ethylen gereift, sollen jedoch während des Transportes vom Ursprungsland zum Verbraucherland weitestgehend grün bleiben. Da aber auch grüne Bananen während des Transportes einem Stoffwechsel unterliegen und Ethylen erzeugen, ist eine Kühlung zur Minderung dieses natürlichen Stoffwechsels und damit zur Herabsetzung der Reifung und Alterung des Transportierten Gutes notwendig.Economically, the measurement of ethylene is particularly important in connection with the transportation of fruits because the metabolic process creates and releases Ethylene accelerates the ripening process of the fruit and thus influences a process that is only conditionally desired during the possibly long transport. Bananas e.g. B. are in picked green and ripened with ethylene, but should be transported from Country of origin to the consumer country remain largely green. But there are also green bananas are subject to a metabolism during transport and produce ethylene, is a cooling for Reduce this natural metabolism and thus reduce maturation and aging of the transported goods necessary.
Zur Messung von Ethylen sind bereits verschiedene Verfahren bekannt.
Aus der Veröffentlichung von P. L. Hanst, "Air pollution measurement by Fourier transform
spectroscopy", Appl. Opt. 17, 1360-1366, 1978, ist es bekannt, die Absorptionsbande von Ethylen im
mittleren IR-Bereich bei 10,5 µm (950 cm-1) zu nutzen, um mit Langwegmessungen oder mit Hilfe
von Langweg-Multireflexionszellen Ethylen in der Atmosphäre zu bestimmen. Als Messmethode ist
es dabei aus der Veröffentlichung von R. H. Partridge und LH. Curtis "Long-path diode laser
measurement of industrial air pollution", Kluwer Academic, NL bekannt, die
Absorptionsspektroskopie zu nutzen. Aus der Veröffentlichung von P. L. Hanst und S. T. Hanst "Gas
measurement in the fundamental infrared region", Air monitoring by Spectroscopic Techniques,
John Wiley & Sons, 1994, ist ferner dafür die Fourier-Transformationsspektroskopie im IR bekannt.
Beide bekannte Methoden haben eine Nachweisgrenze von etwa 1 ppb.Various methods are already known for measuring ethylene.
From the publication by PL Hanst, "Air pollution measurement by Fourier transform spectroscopy", Appl. Opt. 17, 1360-1366, 1978, it is known to use the absorption band of ethylene in the medium IR range at 10.5 µm (950 cm -1 ) in order to measure ethylene with long-path measurements or with the help of long-path multi-reflection cells To determine atmosphere. As a measurement method, it is from the publication of RH Partridge and LH. Curtis "Long-path diode laser measurement of industrial air pollution", Kluwer Academic, NL known to use absorption spectroscopy. Fourier transform spectroscopy in IR is also known for this from the publication by PL Hanst and ST Hanst "Gas measurement in the fundamental infrared region", Air monitoring by Spectroscopic Techniques, John Wiley & Sons, 1994. Both known methods have a detection limit of approximately 1 ppb.
Als weitere spektroskopische Methode ist für Bestimmungen von Ethylen das Differentielle Absorptionslidar (DIAL) bekannt. Diese Methode ist jedoch als "remote sensing"-Methode nur für atmosphärische Anwendungen geeignet.Another spectroscopic method is the differential for the determination of ethylene Absorption lidar (DIAL) known. However, this method is only for remote sensing suitable for atmospheric applications.
Mit der weiterhin bekannten Methode der photoakustischen Spektroskopie (PAS) wurden bereits Konzentrationen unter 1 ppb nachgewiesen. Allerdings ist auch diese Methode experimentell sehr aufwendig und für Messungen unter industriellen Bedingungen nicht geeignet.With the still known method of photoacoustic spectroscopy (PAS) have already been Concentrations below 1 ppb detected. However, this method is also very experimental complex and not suitable for measurements under industrial conditions.
Die schließlich ebenfalls bekannte Methode der Gaschromatographie in Verbindung mit einem geeigneten Detektor ist für Bestimmungen von Ethylen in der Atmosphäre geeignet. Die Anwendung der Gaschromatographie setzt jedoch sehr viel Erfahrung beim Bedienenden voraus und ist praktisch nicht anwendbar für Personal, das für Arbeiten an solchen Gaschromatographen nicht speziell geschult ist. Zudem kann die Analyse der Proben nur über eine Probenentnahme vor Ort mit anschließender Analyse im Labor erfolgen. Damit ist auch diese bekannte Messmethode für die einleitend aufgeführten industriellen Anwendungsfälle nicht geeignet.The finally known method of gas chromatography in connection with a suitable detector is suitable for determinations of ethylene in the atmosphere. The application However, gas chromatography requires a great deal of experience from the operator and is practical not applicable for personnel who are not specially trained to work on such gas chromatographs is. In addition, the analysis of the samples can only be carried out by taking a sample on site and subsequent Analysis done in the laboratory. This well-known measurement method is therefore an introductory one industrial applications listed are not suitable.
Schließlich ist auch die bekannte Nutzung der UV-Absorption von Ethylen im Bereich von 200 bis 220 nm zur Bestimmung zwar prinzipiell möglich, erfordert aber bei der geringen Größe, der Absorption und der kleinen Bandbreite des Messbereiches eine aufwendige und diffizile Messtechnik. Finally, the well-known use of UV absorption of ethylene is in the range of 200 to In principle, 220 nm for determination is possible, but with the small size it requires the Absorption and the small bandwidth of the measuring range a complex and difficult measuring technique.
Die Messung von Ethylen im Spurenbereich von 1 bis 50 ppb ist insgesamt mit den bekannten Verfahren messtechnisch sehr aufwendig und mit hohen Kosten verbunden. Die gegenwärtig zur Verfügung stehenden Messmethoden bzw. -verfahren sind nur für die atmosphärische bzw. Laborforschung einsetzbar.The measurement of ethylene in the trace range from 1 to 50 ppb is in total with the known The process is very complex in terms of measurement technology and associated with high costs. The currently for Available measurement methods and procedures are only for atmospheric or Laboratory research can be used.
Aufgabe der Erfindung ist es demnach, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine dafür geeignete Vorrichtung anzugeben, die es gestattet, unter Betriebsbedingungen, insbesondere auch unter rauhen Transportbedingungen auf Kühl- und Kühlcontainerschiffen auf einfache Weise Ethylenmessungen durchzuführen.The object of the invention is therefore a generic method and a suitable method Specify device that allows under operating conditions, especially under rough Transport conditions on reefer and reefer container ships in a simple way ethylene measurements perform.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches sowie eine entsprechende Vorrichtung mit den Merkmalen des dritten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by a method with the features of the first claim and corresponding device with the features of the third claim solved. The Subclaims relate to particularly advantageous developments of the invention.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass eine kontinuierliche bzw. quasi kontinuierliche Messung der Ethylenkonzentration der Kühlcontainerluft bzw. der Atmosphäre in den Kühlschiffen erfolgen kann. Die Erfindung vermittelt dabei eine Messtechnik, die kontinuierlich im Spurenbereich Messdaten liefert. Diese erfindungsgemäße Messtechnik ist außerdem robust und unter extremen Bedingungen, wie z. B. hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchte, einsatzfähig und dazu noch von Personal bedienbar, das nicht besonders dafür ausgebildet sein muss. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die gesamte Messtechnik auch über einen längeren Zeitraum wartungsfrei und zuverlässig im Rahmen der erforderlichen Genauigkeit funktioniert.A particular advantage of the invention is that it is continuous or quasi-continuous Measurement of the ethylene concentration in the refrigerated container air or the atmosphere in the refrigerated ships can be done. The invention conveys a measurement technique that is continuously in the trace range Provides measurement data. This measurement technique according to the invention is also robust and under extreme Conditions such as B. high temperatures and high humidity, operational and in addition from Operable personnel who do not have to be specially trained for this. Another advantage of Invention consists in the fact that the entire measuring technique also over a longer period of time works maintenance-free and reliably within the required accuracy.
Die Erfindung basiert auf dem per se bekannten Prinzip der Chemilumineszenz und gestattet selektiv und kontinuierlich die Messung der Ethylenkonzentration. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dabei besonders vorteilhaft an die auf Kühlschiffen herrschenden Bedingungen angepasst werden. Das genutzte bekannte Verfahren der homogenen Gasphasen-Chemilumineszenz wird nach dem Stand der Technik zum Nachweis von Ozon angewandt. Das Ethylen ist dabei das Reaktionsgas und muss in hinreichend hoher Konzentration beigegeben werden.The invention is based on the principle of chemiluminescence known per se and allows selective and continuously measuring the ethylene concentration. The device according to the invention can are particularly advantageously adapted to the conditions prevailing on refrigerated ships. The known methods of homogeneous gas phase chemiluminescence used according to the prior art Technique used to detect ozone. The ethylene is the reaction gas and must be in sufficiently high concentration can be added.
Es hat sich nun überraschend gezeigt, dass eine Umkehr des Verfahrens möglich ist, die eine Ethylenmessung gestattet. Eine solche Umkehr ist durch die bekannte Veröffentlichung nicht nahegelegt. Sie ist auch nicht ohne weiteres möglich, da eine schematische Umkehr allein nicht zum Erfolg führt. Insbesondere müssen Änderungen des Bereiches und der Empfindlichkeit der Messung vorgenommen werden, der Messaufbau muss anders konzipiert werden, und es müssen insbesondere neue Lösungen zur Gaszuführung, Ozonerzeugung und -beseitigung gefunden werden, die nach dem Stand der Technik bekannt sind.It has now surprisingly been found that the process can be reversed, one Ethylene measurement allowed. Such a reversal is not due to the known publication suggested. It is also not possible without further ado because a schematic reversal alone does not lead to Success leads. In particular, changes in the range and sensitivity of the measurement be carried out, the measurement setup must be designed differently, and it must in particular new solutions for gas supply, ozone generation and removal are found, which after the State of the art are known.
Bekannt ist, dass bei der Chemilumineszenz als Folge der Reaktion zwischen Ozon und Ethylen
angeregtes Formaldehyd entsteht, das beim Übergang in den Grundzustand Strahlung emittiert. Es
ergibt sich:
It is known that chemiluminescence produces excited formaldehyde as a result of the reaction between ozone and ethylene, which emits radiation upon transition to the ground state. The result is:
O3 + C2H4 → HCHO* + andere Produkte
HCHO → HCHO + hν (300 bis 550 nm)O 3 + C 2 H 4 → HCHO * + other products
HCHO → HCHO + hν (300 to 550 nm)
Diese Reaktion läuft unter Normaldruck ab. Die Erfindung nutzt die überraschend gefundene Erkenntnis, dass sich die oben beschriebene Reaktion sowohl zur Bestimmung von Ozon als auch zur Bestimmung von Ethylen verwenden lässt. Wichtig bei der Bestimmung von Ethylen ist dabei, dass in dem Reaktionsraum Ozon im Überschuss eingeführt wird. Dann stellt die entstehende Strahlungsmenge ein Maß für die vorhandene Ethylenkonzentration dar.This reaction takes place under normal pressure. The invention uses the surprisingly found Recognition that the reaction described above can be used both for determining ozone and for Determination of ethylene can be used. When determining ethylene, it is important that in the reaction space is introduced in excess ozone. Then the emerging one Radiation amount is a measure of the existing ethylene concentration.
Im Beisein von Stickoxid (NO) läuft die folgende chemilumineszente Reaktion ab:
The following chemiluminescent reaction takes place in the presence of nitrogen oxide (NO):
O3 + NO → NO2* + O2
NO2* → NO2 + hν (590 bis 3000 nm)O3 + NO → NO2 * + O2
NO2 * → NO2 + hν (590 to 3000 nm)
Da sich der nach dieser Reaktion entstehende Spektralbereich der Chemilumineszenzstrahlung ohne Überlappung an den nach der weiter oben beschriebenen ersten Reaktion entstehenden Spektralbereich anschließt, ist es möglich, durch Wahl eines geeigneten Filters die entstehende Strahlung gegenüber der Messstrahlung abzublocken.Since the spectral range of the chemiluminescent radiation arising after this reaction is without Overlap on the spectral range arising after the first reaction described above then it is possible, by choosing a suitable filter, to compare the radiation block the measuring radiation.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sollen an Hand von Zeichnungen nachfolgend beispielhaft noch näher erläutert werden.The method according to the invention and the device according to the invention are intended to be based on Drawings are explained in more detail below by way of example.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 den schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 1 shows the schematic sequence of the inventive method;
Fig. 2 den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 2 shows the schematic structure of a device according to the invention;
Fig. 3 die Transmissionscharakteristik des Filters einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung; FIG. 3 shows the transmission characteristic of the filter of such a device according to the invention;
Fig. 4 eine Signalkette einer Photonenzähleinheit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 4 shows a signal chain of a photon counting unit of a device according to the invention.
Zunächst soll das in Fig. 1 schematisch dargestellte Verfahren näher erläutert werden. Die homogene Gasphasenreaktion zwischen dem Ethylen enthaltenden Messgas und dem Ozon findet in einer Reaktionskammer statt. Die bei der Reaktion entstehende chemilumineszente Strahlung wird nachfolgend durch eine Photomultiplier (SEV) gemessen. Die durch den Photomultiplier gemessene Strahlung ist dann ein Maß für die im Messgas enthaltene Ethylenkonzentration. Der Messgasstrom und der das Ozon enthaltende Reaktionsgasstrom werden durch eine Gaspumpe angetrieben. Die durchfließende Messgasmenge beträgt besonders vorteilhaft etwa 0,3 l/min. Für diese Gasmenge ist ein hinreichend hohes Ozonmischungsverhältnis von größer als 5000 ppm gegenüber der zu messenden Ethylenkonzentration von etwa 0,1 bis 10 ppm gewährleistet. Das gesamte Verfahren wird bei Normaldruck betrieben. Auf besonders vorteilhafte Weise wird im Anschluss an das Verfahren der Abgasstrom über einen Ozonscrubber geleitet, bevor er an die Umgebungsatmosphäre abgegeben wird. Auf diese Weise wird das überschüssige Ozon abgebaut, so dass die an die Atmosphäre abgegebene Abluft praktisch ozonfrei ist.First, the method shown schematically in FIG. 1 will be explained in more detail. The homogeneous gas phase reaction between the measurement gas containing ethylene and the ozone takes place in a reaction chamber. The chemiluminescent radiation generated during the reaction is subsequently measured by a photomultiplier (SEV). The radiation measured by the photomultiplier is then a measure of the ethylene concentration contained in the measuring gas. The sample gas stream and the reaction gas stream containing the ozone are driven by a gas pump. The quantity of sample gas flowing through is particularly advantageously about 0.3 l / min. A sufficiently high ozone mixture ratio of greater than 5000 ppm compared to the ethylene concentration to be measured of approximately 0.1 to 10 ppm is ensured for this amount of gas. The entire process is carried out at normal pressure. In a particularly advantageous manner, the exhaust gas stream is passed over an ozone scrubber after the method before it is released into the ambient atmosphere. In this way, the excess ozone is broken down, so that the exhaust air released into the atmosphere is practically ozone-free.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Sie besteht, wie der
Figur zu entnehmen, im Wesentlichen aus folgenden Elementen:
Fig. 2 shows an apparatus according to the invention in a schematic representation. As can be seen in the figure, it essentially consists of the following elements:
- - einer Reaktionskammer- a reaction chamber
- - einem Strahlungsempfänger- a radiation receiver
- - einem Ozongenerator- an ozone generator
- - einer Pumpe- a pump
- - einem Ozonscrubber- an ozone scrubber
- - und einem Elektronikteil.- and an electronic part.
Nachfolgend sollen die wichtigsten Elemente noch näher erläutert werden.
Die Reaktionskammer und der Strahlungsempfänger bilden eine Baueinheit in der Weise, dass der
Strahlungsempfänger lichtdicht an die Reaktionskammer angeflanscht ist. Die Reaktionskammer und
der Strahlungsempfänger sind dabei durch ein Fenster getrennt. Dieses Fenster ist eine Kombination
aus einer geeigneten, vakuumdicht eingeklebten Kunststoffscheibe und einem BG-28-Filter. Diese
Kombination ergibt ein Strahlungsfilter, dessen typische Transmissionscharakteristik in Fig. 3 näher
dargestellt ist. Strahlung der Wellenlänge λ ≧ 580 nm kann dieses Filter nicht passieren, wodurch
gewährleistet ist, dass Lumineszenzstrahlung aus einer möglichen Reaktion zwischen Ozon und
Stickoxid, die das Messergebnis verfälschen könnte, nicht auf den Strahlungsempfänger fallen kann.
Als Strahlungsempfänger wird entsprechend der Strahlungsverteilung der Lumineszenzstrahlung ein
blauempfindlicher Photomultiplier, z. B. vom Typ R 6095 P der Firma Hamamatsu, verwendet, der
sich bei einer Saugspannung von -1000 V durch eine sehr niedrige Dunkelzählrate von nur 10
Impulsenls auszeichnet. Seine spektrale Empfindlichkeitsverteilung erstreckt sich über den Bereich
von 300 bis 650 nm.
The most important elements are explained in more detail below.
The reaction chamber and the radiation receiver form a structural unit in such a way that the radiation receiver is flanged to the reaction chamber in a light-tight manner. The reaction chamber and the radiation receiver are separated by a window. This window is a combination of a suitable, vacuum-tight glued-in plastic pane and a BG-28 filter. This combination results in a radiation filter, the typical transmission characteristic of which is shown in more detail in FIG. 3. Radiation of the wavelength λ ≧ 580 nm cannot pass through this filter, which ensures that luminescent radiation from a possible reaction between ozone and nitrogen oxide, which could falsify the measurement result, cannot fall on the radiation receiver. As a radiation receiver, a blue-sensitive photomultiplier, for example, is used in accordance with the radiation distribution of the luminescent radiation. B. of the type R 6095 P from Hamamatsu used, which is characterized by a very low dark count rate of only 10 pulse pulses at a suction voltage of -1000 V. Its spectral sensitivity distribution extends over the range from 300 to 650 nm.
Das Empfindlichkeitsmaximum zwischen 390 und 420 nm liegt dicht beim Maximum der emittierten Lumineszenzstrahlung von 430 nm und dem Maximum der Transmissionskurve des verwendeten Strahlungsfilters, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Kombination aus der spektralen Empfindlichkeitsverteilung des Photomultipliers und der Transmissionskurve des Strahlungsfilters bewirkt eine besonders hohe Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.The sensitivity maximum between 390 and 420 nm is close to the maximum of the emitted luminescent radiation of 430 nm and the maximum of the transmission curve of the radiation filter used, as shown in FIG. 3. The combination of the spectral sensitivity distribution of the photomultiplier and the transmission curve of the radiation filter brings about a particularly high sensitivity of the device according to the invention.
Der Ozongenerator stellt die für die homogene Gasreaktion zwischen dem zu messenden Ethylen und Ozon als Reaktionsgas erforderliche Ozongasmenge zur Verfügung. Hierzu sind kommerziell sogenannte Ozonatoren verfügbar, die sowohl trockene Luft als auch Sauerstoff als Versorgungsgas verwenden können. In einem solchen Ozonator wird der molekulare Sauerstoff dissoziiert. Der entstehende atomare Sauerstoff reagiert mit dem im Versorgungsgas vorhandenen molekularen Sauerstoff unter Bildung von Ozon. Der Gasstrom wird besonders vorteilhaft mit etwa 0,3 l/min so gewählt, dass sich ein Ozonmischungsverhältnis von etwa 5,2 × 10-3 ergibt. Damit ist das Verhältnis zwischen dem Ozon und der nachzuweisenden Ethylenmenge ausreichend groß, so dass Schwankungen ohne Einfluss auf das Messergebnis sind.The ozone generator provides the amount of ozone gas required for the homogeneous gas reaction between the ethylene to be measured and ozone as the reaction gas. For this purpose, so-called ozonators are commercially available, which can use both dry air and oxygen as the supply gas. Molecular oxygen is dissociated in such an ozonator. The resulting atomic oxygen reacts with the molecular oxygen present in the supply gas to form ozone. The gas flow is selected particularly advantageously at about 0.3 l / min so that an ozone mixing ratio of about 5.2 × 10 -3 results. This means that the ratio between the ozone and the amount of ethylene to be detected is sufficiently large that fluctuations have no influence on the measurement result.
Die Pumpe und der Ozonscrubber befinden sich am Ausgang der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei wird der Messgasstrom durch die Vorrichtung gesaugt, so wird verhindert, dass sich in der Reaktionskammer ein Druck aufbaut, der die chemische Reaktion beeinflussen könnte. Die Förderleistung der Pumpe wird besonders vorteilhaft so eingestellt, dass der bereits weiter oben erwähnte Messgasstrom von 0,3 l/min aufrechterhalten wird. Vor dem Verlassen des Gerätes wird der Messgasstrom besonders vorteilhaft noch durch den bereits beschriebenen Ozonscrubber geleitet. Das Elektronikteil hat die Aufgabe, die notwendigen Versorgungsspannungen zu liefern, die vom Photomultiplier kommenden Messsignale zu verstärken und zu formen und die solcherart geformten Messdaten weiter zu verarbeiten.The pump and the ozone scrubber are located at the outlet of the device according to the invention. The sample gas flow is sucked through the device, thus preventing the Reaction chamber builds up a pressure that could influence the chemical reaction. The The delivery rate of the pump is particularly advantageously set so that it is already above mentioned sample gas flow of 0.3 l / min is maintained. Before leaving the device, the Sample gas stream is particularly advantageously passed through the ozone scrubber already described. The electronic part has the task of supplying the necessary supply voltages, which are from Photomultiplier to amplify and shape incoming measurement signals and the shaped in this way Further processing of measurement data.
Die Hochspannung für den Betrieb des Photomultipliers wird über ein einstellbares, kommerziell verfügbares Hochspannungsmodul bereitgestellt.The high voltage for operating the photomultiplier is adjustable via a commercial available high-voltage module.
Der Photomultiplier selbst wird im sogenannten Zählmodus betrieben, wobei die Zahl der Ausgangsimpulse proportional zur Intensität der Chemilumineszensstrahlung ist. Damit ergibt sich auch bei sehr niedriger Intensität eine gute Strahlungsmessung bei günstigem Signal-Rausch- Verhältnis und hoher Stabilität.The photomultiplier itself is operated in the so-called counting mode, the number of Output pulses is proportional to the intensity of the chemiluminescent radiation. This results in good radiation measurement with low signal-noise even at very low intensity Ratio and high stability.
In Fig. 4 ist eine entsprechende Signalkette dargestellt. Danach werden in der Zähleinheit die vom Photomultiplier kommenden Signalimpulse durch einen Impulsverstärker/Diskriminator auf ein 5 V Digitalsignal konvertiert und anschließend einem Impulszähler zugeführt. Die vom Zähler kommenden Daten können anschließend weiter verarbeitet werden.A corresponding signal chain is shown in FIG . The signal pulses coming from the photomultiplier are then converted into a 5 V digital signal by a pulse amplifier / discriminator and then fed to a pulse counter. The data coming from the meter can then be processed further.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung stehen einfache, wartungsarme Möglichkeiten auf der Basis der Chemilumineszenz zur Verfügung, mit denen spezifisch die Ethylenkonzentration im ppb- und ppm-Bereich bestimmt werden kann. Die Erfindung ist besonders für den Einsatz beim Früchtetransport geeignet.With the method and the device according to the invention, simple, low maintenance options available on the basis of chemiluminescence with which specifically the ethylene concentration in the ppb and ppm range can be determined. The invention is particularly suitable for use in fruit transport.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1999162381 DE19962381A1 (en) | 1999-12-23 | 1999-12-23 | Process for measuring ethylene comprises subjecting a measuring gas containing ethylene and ozone in excess to a homogeneous gas phase reaction in a reaction chamber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1999162381 DE19962381A1 (en) | 1999-12-23 | 1999-12-23 | Process for measuring ethylene comprises subjecting a measuring gas containing ethylene and ozone in excess to a homogeneous gas phase reaction in a reaction chamber |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19962381A1 true DE19962381A1 (en) | 2001-06-28 |
Family
ID=7934073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1999162381 Withdrawn DE19962381A1 (en) | 1999-12-23 | 1999-12-23 | Process for measuring ethylene comprises subjecting a measuring gas containing ethylene and ozone in excess to a homogeneous gas phase reaction in a reaction chamber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19962381A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2256485A1 (en) * | 2009-05-29 | 2010-12-01 | Kjærulf Pedersen A/S | System for controlling and sensing ethylene concentration in a controlled atmosphere storage and transport environment |
-
1999
- 1999-12-23 DE DE1999162381 patent/DE19962381A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2256485A1 (en) * | 2009-05-29 | 2010-12-01 | Kjærulf Pedersen A/S | System for controlling and sensing ethylene concentration in a controlled atmosphere storage and transport environment |
| WO2010136563A1 (en) * | 2009-05-29 | 2010-12-02 | Kjærulf Pedersen A/S | System for controlling and sensing ethylene concentration in a controlled atmosphere storage and transport environment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2225802C3 (en) | Method and device for determining the concentration of a component in a gaseous sample mixture | |
| DE2416997A1 (en) | GAS ANALYZER | |
| EP0512238A1 (en) | Method for measuring total organic carbon and nitrogen content in water | |
| DE19853049C2 (en) | Device and method for detecting a leak and use of such a device for leak detection | |
| DE19509822C2 (en) | Oil concentration measuring device | |
| WO2017220189A1 (en) | Method and device for monitoring the quality of gaseous media | |
| DE4231620A1 (en) | Device for measuring the total content of organic carbon and nitrogen in water | |
| WO2006002740A1 (en) | Non-dispersive infrared gas analyzer | |
| DE102009017932B4 (en) | A method for the continuous quantitative determination of an oxidizable chemical compound in an assay medium | |
| DE19962381A1 (en) | Process for measuring ethylene comprises subjecting a measuring gas containing ethylene and ozone in excess to a homogeneous gas phase reaction in a reaction chamber | |
| DE3116344C2 (en) | ||
| AT521017A4 (en) | Method for calibrating a mass flow meter in a Constant Volume Sampling (CVS) exhaust analysis system | |
| DE3525700A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR CHEMILUMINESCENCE ANALYSIS | |
| DE19819192C1 (en) | Gas mixture analyzer determining oxygen and a further component, simultaneously, accurately, independently and compactly | |
| AT503665A4 (en) | Determination of the concentration of hydrocarbons in samples e.g. water, comprises extracting the hydrocarbons from the sample with a solvent, and quantitatively measuring the hydrocarbons by infrared or near-infrared absorption | |
| DE102007054157A1 (en) | Gas/gas mixture analyzing device for use in beverage and foodstuffs industry, has gas line connected with another gas line using bypass line that branches-off from former gas line at branching point, where valve is arranged in bypass line | |
| EP0388589B1 (en) | Method for determining degradable organic matter in water | |
| DE4443142A1 (en) | Procedure for determining the alcohol concentration in exhaled air | |
| DE19815273A1 (en) | Investigating vehicle exhaust gas | |
| DE2546727C3 (en) | Method for measuring the total concentration of NO and NO2 in a gas sample and apparatus for carrying out the method | |
| AT527295B1 (en) | Measuring device for determining the ion concentration in a sample liquid stream, as well as measuring system for assessing the degradation of a fuel cell and measuring system for an electrolyzer with such a measuring device | |
| DE3144769A1 (en) | Method of automatically correcting continuously measuring process analysers | |
| AT524839B1 (en) | Procedure for determining emissions | |
| DE1149923B (en) | Method for determining the proportion of a component in a gas or vapor mixture | |
| DE102004035916B4 (en) | Method for the isotope-selective determination of nitrogen monoxide concentrations |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |