DE2224408B2 - Einrichtung zum Messen der relativen Konzentration einer Gaskomponente - Google Patents

Einrichtung zum Messen der relativen Konzentration einer Gaskomponente

Info

Publication number
DE2224408B2
DE2224408B2 DE2224408A DE2224408A DE2224408B2 DE 2224408 B2 DE2224408 B2 DE 2224408B2 DE 2224408 A DE2224408 A DE 2224408A DE 2224408 A DE2224408 A DE 2224408A DE 2224408 B2 DE2224408 B2 DE 2224408B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
measuring
gas
mercury
reaction
reaction chamber
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Withdrawn
Application number
DE2224408A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2224408A1 (de
Inventor
Ulrich Schmidt
Wolfgang Dr. Seiler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Original Assignee
Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV filed Critical Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority to DE2224408A priority Critical patent/DE2224408B2/de
Priority to US354307A priority patent/US3871827A/en
Priority to GB2039673A priority patent/GB1432695A/en
Priority to JP48055457A priority patent/JPS4952000A/ja
Publication of DE2224408A1 publication Critical patent/DE2224408A1/de
Publication of DE2224408B2 publication Critical patent/DE2224408B2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/005—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods investigating the presence of an element by oxidation
    • 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
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/3103—Atomic absorption analysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/20—Oxygen containing
    • Y10T436/204998—Inorganic carbon compounds
    • Y10T436/205831—Carbon monoxide only
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/22—Hydrogen, per se

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen der relativen Konzentration einer mir Quecksilberoxid unter Bildung von Quecksilber chemisch reagierenden Gaskomponente in einem Gasgemisch.
Solche Gaskomponenten sind z. B. Kohlenmonoxid (CO) oder Wasserstoff (Hj). Sie treten unter anderem als Spurengase in der Atmosphäre auf und dienen als Tracer zur Erforschung d·-.? Zirkulation der Atmosphäre, sowie der Austauschprozesse zv/ischen Stratosphäre und Troposphäre. Messungen ihrer Konzentration in industriellen Ballungsgebieten dienen der Untersuchung der Luftverschmutzung.
Es ist bekannt, hierzu die Reduktionswirkung von Gasen auf Quecksilberoxid zur Bestimmung ihrer Konzentration auszunützen. Die Menge des gebildeten elementaren Quecksilbers ist ein Maß für die Konzentration des Gases. Bekannte, nach diesem Prinzip arbeitende Einrichtungen haben geringe Empfindlichkeit, eine Querempfindlichkeit anderen Gasen gegenüber (z. B. Kohlenwasserstoff) und sind bezüglich Nullpunkt und Eichung nicht stabil.
Eine bekannte Einrichtung zur Mengenbestimmung des gebildeten Quecksilbers nützt die Absorption von UV-Licht in Quecksilberdampf aus, ist jedoch fefnpefälurempfindlich, benötigt viel Zeit /ur Einstellung des Nullpunkts der Messung und ist querempfindlich gegenüber anderen Gasen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hinrichtung aufzuzeigen, die es gestattet, seihst geringste Konzentrationen der Gaskomponente, insbesondere von CO oder Hj, mit hoher Genauigkeit und über längere
Zeiträume hinweg zu messen. Die Einrichtung soll zur Ausbildung als vollautomatisch eichender und messender Feldaufbau geeignet stein und der Nullpunkt soll sich schnell einstellen lassen. Die Querempfindlichkeit anderen Gasen gegenüber soll unterbunden werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine für die Gaskomponente durchlassige Reinigungseinrichtung zur Reinigung des Gasgemisches wenigstens von gleichartig reagierenden und ihre Konzentration im Verlauf einer Messung ändernden Gasen und durch eine Meßeinheit, in der das gereinigte Gasgemisch zuerst durch einen Gaserhitzer zur Erhitzung des Gasgemisches auf eine Reaktionstemperatur, dann bei der Reaktionstemperatur durch eine Reaktionskammer zur quantitativen Reaktion der Gaskomponente mit Quecksilberoxid und dann zur atomabsorptionsmäßigen Bestimmung des gebildeten Quecksilbers durch eine optische Meßzelle mit einer gegenüber der Reaktionstemperatur gleichen oder höheren Temperatur strömt.
Die Reinigungseinrichtung hat den Vorteil, alle nicht durch eine NuHpunktskorrektur der Messung ausgleichbaren und das Meßergebnis damit verfälschenden Einflüsse reduzierender Gase auf einfache Weise sicher zu unterdrücken. Durch die Einhaltung einer konstanten Reaktionstemperatur und die Durchführung einer quantitativen Reaktion zwischen der zu messenden Gaskomponente und dem Quecksilberoxid werden besonders genaue Ergebnisse erzielt Die gegenüber der Reaktionstemperatur gleiche oder höhere Temperatur der optischen Meßzelle ermöglicht eine besonders schnelle Einstellbarkeit des Nullpunkts der Messung.
Eine besonders einfache Ausführung, die die höhere Temperatur der optischen Meßzelle gewährleistet und damit die Zeitdauer zur Einstellung des Nullpunkts verkürzt, hat einen den Gaserhitzer, die Reaktionskammer und die optische Meßzelle umschließenden Metallblock, der auf einer der Reaktionskammer gegenüberliegenden Seite der optischen Meßzelle eine Heizeinrichtung zum Heizen des Metallblocks aufweist.
Die Meßger.auigkeit ist: besonders hoch, wenn eine chemische Reaktion des Gasgemisches mit den Wänden der Meßeinheit vermieden wird. In einer einfachen und gasdichte Verbindungen zulassenden Ausführungsform bestehen der Gaserhitzer, die Reaktionskammer und die optische Meßzelle aus Quarzglas.
Der Nullpunkt der erfindungsgemäßen Einrichtung läßt sich besonders schnell einstellen, wenn die optische Meßzelle eine zylinderförmige Meßkammer aufweist, deren Stirnseiten mit je einer von zwei parallelen Beobachtungsfenstern begrenzten, wärmeisolierenden Isolationskammer verschlossen sind.
Die Verteiüng des Quecksilberdampfes innerhalb cLt optischen Meßzelle ist besonders gleichmäßig, wenn die Meßkammer an zwei sich diagonal gegenüberliegenden Stellen zur Zu- und Abführung des Gasgemisches ausgebildet ist. Diese Maßnahme steigert auf einfache Weise die Meßgenauigkeit der Einrichtung.
Die Meßgenauigkeit ist besonders hoch, wenn das zur Messung der Atomabsorption verwendete Licht auf eine spezifische Spektrallinie beschränkt ist, die einer Wellenlänge von 253,7 nm entspricht. Damit werden eine Ozonbildung in der optischen Meßzelle und eine Reaktion des Quecksilberclampfes mit Sauerstoff unter Bildung von Quecksilberoxid vermieden. In einer /weckmäßigen Ausführungsform bestehen die Beobachtungsfenster aus einem für Licht mit einer Wellenlänge kleiner als etwa 220 ,im undurchlässigen Filterglas.
Eine konstruktionsmäßig besonders einfache Möglichkeit zum Erhitzen des Gasgemisches ist ein als wendeiförmiges Rohr ausgebildeter Gaserhitzer.
Die Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist höher und die Temperaturabhängigkeit ist geringer, wenn die Reaktionskammer Quecksilberoxid der gelben Modifikation enthält
Der Strömungswiderstand der Reaktionskammer bei Durchführung einer quantitativen Reaktion zwischen der Gaskomponente und dem Quecksilberoxid ist am geringsten, wenn das Quecksilberoxid ein Granulat mit einer Korngröße von 0,5 bis 0,8 mm ist
Die erfindungsgemäße Einrichtung kann außer Betrieb gesetzt werden, ohne über eine Abluftöffnung ungereinigtes Gasgemisch anzusaugen, wenn eine als Druckpumpe ausgebildete Pumpe das Gasgemisch in die Reinigungseinrichtung fördert
Eine besonders einfache Reinigungseinrichtung bei Messung einer CO-Gaskomponente umfaßt eine Trokkeneinrichtung zur Trocknung des G'!gemisches von Wasserdampf und ein nachfolgendes Molekularsieb mit einer durchschnittlichen Porenweite von etwa 1 nm.
Die Empfindlichkeit der Einrichtung bei Messung der Konzentration einer CO-Gaskomponente ist am größten, wenn die Reaktionstemperatur etwa 180° bis 2200C, vorzugsweise 2200C, beträgt
Bei Messung einer HrGaskomponente umfaßt eine vorteilhafte, besonders einfache Ausführung der Reinigungseinrichtung die Trockeneinrichtung zur Trocknung des Gasgemisches von Wasserdampf, das nachfolgende Molekularsieb mit einer durchschnittlichen Porenweite von etwa 03 nm und eine Stufe zur quantitativen Oxidation von CO-Gas zu CO2.
Die Empfindlichkeit der Einrichtung bei Messung der Konzentration einer H2-Gaskomponente ist am größten, wenn die Reaktionstemperatur etwa 200° bis 2500C, vorzugsweise 25O0C, beträgt
Eine konstruktionsmäßig besonders einfache und eine kontinuierliche Messung zulassende Ausführungsform hat zur Einstellung des Nullpunkts eine Justiereinrichtung mit einer Oxidationsstufe zur quantitativen Oxidation der Gaskomponente und einer durch einen Dreiwegehahn anstelle der Oxidationsstufe einschaltbaren Umwegleitung, die zur Nachbildung des Strömungswiderstands der Oxidationsstufe ein Drosselventil aufweist.
Die Meßgenauigkeit bleibt auch bei längerer Meßdauer gleich, wenn die Einrichtung als vollautomatisch messender Feldaufbau mit einem wenigstens den Dreiwegehahn zur Bestimmung des Nullpunkts periodisch betätigenden Zeitgeber und einem Schreiber zur Aufzeichnung der Meßergebnisse ausgeführt ist
Im folgenden soll die Erfindung anhand von Austührungsbeispielen erläutert weiden. In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zum Messen der Konzentration von CO-Gas,
Fig.2 eine schematisch dargestellte Meßeinheit in der erfindungsgemäß.n Einrichtung nach F i g. 1 und
Fig.3 einen Längsschnitt durch eine optische Meßzelle.
Die Erfindung soll zuerst an einer Finrichtung zum Messen der Konzentration von CO Gas erläutert werden.
In F: 1 g. I fördert eine Pumpe 1 Meßluft, deren Gehalt .in CO-Gas zu bestimmen ist, über einen Dreiwegehahn 2 und über ein die Meßluft drosselndes Nadelventil 3 in eine Reinigungseinrichtung 4 für das Gasgemisch der
Meßluft. Um beim Abüchalten des Geräts nicht ungereinigte Meßluft durch eine Abluftöffnung S in eine Meßeinheit 6 einzusaugen, arbeitet die Pumpe 1 als Druckpumpe und erzeugt in der Reinigungseinrichtung 4 und der Meßeinheit 6 einen Überdruck. Die Pumpe 1 selbst ist als Membranpumpe ausgeführt. Sie besteht aus Materialien, die keine die Messung störenden Gase abgeben.
Die Reinigungseinrichtung 4 besteht aus einer Trockeneinrichtung 7 und einem nachfolgenden ersten Molekularsieb 8. Die Trockeneinrichtung 7 enthält in üblicher Weise Calciumchlorid (CaCb) und/oder Phosphorpentoxid (P2O5) zum Trocknen der Meßluft und adsorbiert den sonst die Poren des 1. Molekularsiebs 8 schnell belegenden Wasserdampf. Das 1. Molekularsieb 8 hat bei Messung der CO-Konzentration eine durchschnittliche Porenweite von I nm. Porenweiten < 1 nm des 1. Molekularsiebs 8 sollten nicht verwendet werden, da dann kurzfristige Schwankungen wegen einer hohen Retentionszeit des CC) am 1. Molekularsieb 8 nicht mehr meßbar sind. Das 1. Molekularsieb 8 entfernt alle anderen ebenfalls reduzierend wirkenden Gase, wie Schwefeldioxid, Formaldehyd, Ammoniak, Kohlenwasserstoff, Schwefelwasserstoff u. a., die mit Quecksilberoxid unter Bildung von Quecksilberdampf reagieren und damit eine erhöhte CO-Konzentration vortäuschen. Der in atmosphärischer Meßluft ebenfalls enthaltene, reduzierend wirkende Wasserstoff und Methan werden durch ein solches I. Molekularsieb 8 nicht zurückgehalten. Kohlenoxid und Methan gelangen damit unverändert in ihrer Konzentration in eine Reaktionskammer 16, in der das Kohlenoxid bei 2!O0C mit Quecksilberoxid quantitativ, der Wasserstoff jedoch nur zu 10% reagiert. Methan setzt bei diesen Temperaturen noch keine meßbaren Mengen an Quecksilber frei.
Bei einer Temperatur der Reaktionskammer 16 von 21O0C dissoziiert das Quecksilberoxid bereits merklich zu Quecksilberdampf und O2. Auch ohne Anwesenheit von H2 oder CO gelangt dadurch eine gewisse Quecksilbermenge in eine optische Meßzelle 17 und täuscht eine CO-Konzentration vor (Nullpunkt). Diese Quecksilbermenge wird dadurch bestimmt, daß die auf den CO-Gehalt zu untersuchende Meßluft in einer Justiereinrichtung 9 durch eine Oxidationsstufe 10 mit Silberoxid geleitet wird, das bei Zimmertemperatur mit CO quantitativ reagiert. Der in der Meßluft enthaltene Wasserstoff wird dagegen durch das Silberoxid der Oxidationsstufe 10 in seiner Konzentration nicht verändert. Der durch die Reaktion von H2 mit HgO entstehende Quecksilberdampf ist damit im Nullpunkt enthalten und der Einfluß des H2 auf die CO-Messung eliminiert Während einer CO-Messung ist die Oxidationsstufe 10 durch einen Dreiwegehahn 11 abgeschaltet Die Meßluft strömt dann über eine Umwegleitung 12 zur Meßeinheit 6. Die Differenz zwischen einem dabei registrierten Meßausschlag und dem Nullpunkt ist damit ausschließlich ein Maß für die CO-Konzentration der Meßluft.
Eine Querempfindlichkeit der CO-Messung gegenüber Methan, Wasserstoff und anderen reduzierend wirkenden Gasen ist ausgeschlossen. Um den Strömungswiderstand der Oxidationsstufe 10 auch während der CO-Messung nachzubilden, ist ein Drosselventil 13 zur Drosselung in die Umwegleitung 12 geschaltet.
Ein zweites Molekularsieb 14 reinigt noch einmal die Meßluft vor dem Eintritt in die Meßeinheit 6 von Verunreinigungen durch Leitungen und Ventile. Auch
dieses Molekularsieb 14 weist eine durchschnittliche Porenweite von I nmauf.
Die Meßeinheit 6 umfaßt einen Gaserhitzer 15, die Reaktionskammer 16 und die optische Meßzelle 17. Die gereinigte Meßluft strömt zuerst durch den Gaserhitzer 15, der sie auf eine Reaktionstemperatur von etwa 220°C aufheizt. In der an den Ausgang des Gaserhitzers 15 angeschlossenen Reaktionskammer 16 reagiert das in der Meßluft enthaltene CO-Gas quantitativ mit Quecksilberoxid.
Der nach der Formel
HgO ->- CO
220 C
Hg + CO2
gebildete Quecksilberdampf gelangt mit der Meßluft in eine an die Reaktionskammer 16 anschließende optische Melizelle 17. Die Menge des gebildeten Quecksilberdampfes ist ein Maß für die Konzentration des CO-Gases und wird wird durch Lichtadsorption von den Atomen des Quecksilberdampfes bei Durchleuchten mit dem Licht einer Quecksilberdampflampe 18 bestimmt. Eine Photozelle 19 empfängt den von der Quecksilberdampflampe 18 ausgestrahlten Lichtstrom nach der teilweisen Adsorption durch den Quecksilberdampf. Es ist zweckmäßig, zur Lichtadsorption des Quecksilberdampf^ ücht mit einer Wellenlänge von 253,7 nm einer Quecksilberniederdrucklampe zu verwenden. Ein Meßverstärker 20 verstärkt das Ausgangssignal der Photozelle 19. Ein an den Ausgang des Meßverstärkers 20 angeschlossener Schreiber Z2 zeichnet die zeitliche Änderung der CO-Konzentration auf. Um Helligkeitsschwankungen der Quecksilberdampflampe 18 auszugleichen und damit Meßfehler zu vermeiden, ist an einen weiteren Eingang des als Differenzverstärker ausgebildeten Meßverstärkers 20 eine Vergleichsphotozelle 21 angeschlossen. Die Vergleichsphotozelle 21 ist so vor der Quecksilberdampflampe angeordnet, daß sie ein der Helligkeit der Quecksilberdampflampe 18 proportionales Ausgangssignal an den Meßverstärker 20 abgibt. Enthält die Meßluft in der optischen Meßzelle 17 keinen Quecksilberdampf, so ist das Ausgangssignal der Photozelle 19 gleich dem Ausgangssignal der Vergleichsphotozelle 21 und die Ausgangsspannung des Meßverstärkers 20 ist Null. Ändert sich die Helligkeit der Quecksilberdampflampe 18, so kompensieren sich die Schwankungen auf diese Weise. Die Quecksilberdampflampe 18, die Photozelle 19 und die Vergleichsphotozelle 21 sind gegen Fremdlichteinfall geschützt angebracht Zur Messung der mit dem Nadelventil 3 eingestellten Strömungsgeschwindigkeit der Meßluft ist an die Meßeinheit 6 ein Durchflußmesser 23 angeschlossen.
Im folgenden soll auf die Meßeinheit 6 eingegangen werden, wie sie schematisch in F i g. 2 dargestellt ist Ein Stahlblock 24-umschließt allseitig den Gaserhitzer 15, die Reaktionskammer 16 und bis auf jeweils sich gegenüberliegende Beobachtungsfenster 25 auch die optische Meßzelle 17. Auf der von der Reaktionskammer 16 abgekehrten Seite der optischen Meßzelle 17 weist der Stahlblock 24 eine elektrische Heizeinrichtung 26 mit zwei Heizwendeln auf. Der Stahlblock 24 ist so konstruiert daß ein Wärmegefälle in Richtung der Reaktionskammer 16 entsteht Die optische Meßzelle 17 hat eine Temperatur von etwa 250° bis 3000C gegenüber der durch eine Temperaturregeleinrichtung konstant gehaltenen Reaktionstemperatur von etwa
2200C in der Reaktionskammer 16. Die höhere Temperatur der optischen Meßzelle 17 bewirkt eine rasche Dissoziation von in der optischen Meßzelle 17 durch Einwirkung Mes UV-Lichts der Quecksilberdampflampe 18 aus dem Quecksilberdampf rückgebildeten Quecksilberoxid. Auf diese Weise benötigt die Einstellung des Nullpunktes einer Messung die im Vergleich zur eigentlichen Meßzeit geringe Zeit von nur einigen Minuten, was bei von Flugzeugen aus durchgeführten Messungen ein Vorteil ist. Der Gaserhitzer 15 hat das Temperaturniveau der Reaktionska^mer 16 und ist als wendeiförmiges Rohr ausgebildet. Die Gesamtlänge dieses Rohres ist so gewählt, daß die Mfißluft bei der gewählten Strömungsgeschwindigkeit sicher auf die Reaktionstemperatur aufheizt und nicht von Temperaturschwankungen eines angesaugten Luftvolumens abhängig ist Die Strömungsgeschwindigkeit ist mit 40 l/h so gewählt, daß keine Chemikalien aus der Reinigungseinrichtung mitgerissen werden. Die Meßlufi verbleibt bei dieser Strömungsgeschwindigkeit etwa 3 see in dem Gaserhitzer 15.
An den Gaserhitzer 15 schließt gasdicht die rohrförmige Reaktionskammer 16 an. Sie besteht wie der Gaserhitzer 15 und die optische Meßzelle 17 aus Quarzglas und ist vorzugsweise mit diesen verschmolzen. Eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung der Reaktionskammer 16 sind mit je einem Filterpfropfen 27 aus Wirrfaserflies verschlossen. Zwischen den beid;n Filterpfropfen 11 enthält die Reaktionskammer 16 etwa 0,4 g gelbes Quecksilberoxid. Bei Verwendung von HgO-Granulat mit einem Korndurchmesser von mindestens 0,5 bis 0,8 mm ist der Strömungswiderstand vernachlässigbar. Um eine quantitative Reaktion des CO-Gases mit HgO sicherzustellen, ist die mittlere Kontaktzeit entsprechend der Gleichung
Qh
(SCCl
zu wählen, h ist die Höhe der Quecksilberoxidfüllung und ν ist die Strömungsgeschwindigkeit der Meßluft durch die Reaktionskammer 16. Q ist der effektive Querschnitt, der dem Meßlufttransport zur Verfügung steht: er berechnet sich nac h der Formel
Q =
Hierbei ist F die tatsächliche Querschnittsfläche der Reaktionskammer 16, Sdie Dichte von Quecksilberoxid und G die Schüttdichte, mit der das Quecksilbergranulat in die Reaktionskammer 16 eingefüllt ist. Bei einer Schüttdichte von C = 2 g/cm3, einer Dichte von 5= 11,14 g/cm3 und einer tatsächlichen Querschnittsfläche von etwa F = 0,8 cm2 ergibt sich eine optimale mittlere Kontaktzeit von t = 0,02 see.
An die Reaktionskammer 16 ist die in F i g. 3 dargestellte optische Meßzelle 17 gasdicht angeschlossen. Sie besteht aus einer rohrförmigen, etwa 70 mm langen Meßkammer 28 aus Quarzglas. Beide Stirnflächen der Meßkammer 28 mit einem Durchmesser von etwa 30 mm sind durch je zwei zueinander parallele Beobachtungsfenster 25 verschlossen. Je zwei zusammengehörige Beobachtungsfenster 25 bilden, zusammen mit einem Teil der Wand der optischen Meßzelle 17 je eine Isolationskammer 29 zur Wärmeisolation. Die Isolationskammer 29 schützt die Meßkammer 28 vor Wärmeverlusten an den Beobachtungsfenstern 25 und verhindert eine unzulässige Erwärmung der Photozelle 19 und der Vergleichsphotozelle 21. Ein Ausgleichsloch 30 ermöglicht die Wärmeausdehnung der darin enthaltenen Luft. Die Beobachtungsfenster 25 bestehen aus planparallelen Filterglasscheiben, die für Licht mit einer Wellenlänge kleiner als 200 nm undurchlässig sind. Die Filterglavscheiben verhindern photochemische Reaktionen des gebildeten Quecksilberdampfes mit der Meßluft.
Die Einrichtung nach Fig. I ist als vollautomatisch messender Feldaufbau ausgeführt. Ein Zeitgeber 32 schaltet nach einem einstellbaren Zeitplan nacheinander die Funktionen der Nullpunkteinstellung, des Eichens und des Messens. Der in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnete Zeitgeber 32 ist hierzu mit dem jeweils als Magnetventil ausgebildeten Dreiwegehahn 2 und 11 verbunden. Beim Einstellen des Nullpunktes sperrt der Dreiwegehahn 11 die Umwegleitung 12. Die Meßluft strömt durch die Oxidationsstufe 10, in der der CO-Anteil quantitativ zu CO2 oxidiert wird. Da die Oxidationsstufe 10 das in der Meßluft ebenfalls enthaltene H2-Gas nicht oxidiert, reagiert das H2-GaS in der Reaktionskammer 16 ebenfalls unter Bildung von Quecksilberdampf, den der Schreiber 22, einer CO-Konzentration entsprechend, anzeigt. Ändert sich die Konzentration nicht oder nur sehr langsam, so ist der angezeigte Wert der Nullpunkt der Messung. Der Zeitgeber überprüft die Einstellung des Nullpunktes im Verlauf einer Messung etwa alle 60 Minuten. Während des Eichens öffnet der Dreiwegehahn H die Umleitung 12. Der Dreiwegehahn 2 ist jetzt so gestellt, daß Eichgas mit bekanntem CO-Mischungsverhältnis aus einem Vorratsbehälter zuströmt und der Schreiber 22 eine Eichmarke schreibt.
In einer anderen Ausführungsform mißt die erfindungsgemäße Einrichtung die Konzentration von HrGas. Die Reinigungseinrichtung 4 ist dann um eine auf das 1. Molekularsieb 8 folgende Stufe zur Oxidation von CO-Gas erweitert. Diese Stufe enthält Ag_>O und oxidiert das in der Meßluft enthaltene CO-Gas vollständig zu CO2. Das erste Molekularsieb 8 ist ebenfalls an die Messung von H2-GaS angepaßt. Wegen der kurzen Retentionszeit des H2 am 1. Molekularsieb 8 kann hier ein Molekularsieb mit einer mittleren Porenweite von 0,5 nm eingesetzt werden. Die Oxidationsstufe 10 ist zur vollständigen Oxidation von H2-Gas bei Zimmertemperatur eingerichtet Sie enthält als Oxidationsmittel eine unter dem Namen »Hopkalit« bekannte Metallmischung aus 50% Mn, 30% CuO, 15% CoO und 5% Ag2O. Das zweite Molekularsieb 14 weist ebenfalls eine mittlere Porenweite von 0,5 nm auf. Die Reaktionstemperatur der Meßluft in der Reaktionskammer 16 beträgt etwa 250° C. Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung während der Einstellung des Nullpunktes, des Eichens und des Messens bleibt ansonsten vollständig erhalten und entspricht derjenigen einer Messung der CO-Gaskonzentration.
Die Erfassungsgrenze der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt bei etwa 0,001 ppm ± 3% CO-Gas und bei etwa 0,01 ppm ± 3% für H2-GaS.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

Patentansprüche;
1. Einrichtung zum Messen der Konzentration einer mit Quecksilberoxid unter Bildung von Quecksilber chemisch reagierenden Gaskomponente in einem Gasgemisch, gekennzeichnet durch eine für die Gaskomponente durchlässige Reinigungseinrichtung (4) zur Reinigung des Gasgemisches wenigstens von gleichartig reagierenden und ihre Konzentration im Verlauf einer Messung ändernden Gasen und durch eine Meßeinheit (6), in der das gereinigte Gasgemisch zuerst durch einen Gaserhitzer (15) zur Erhitzung des Gasgemisches auf eine Reaktionstemperatur, dann bei der Reak- is tionstemperatur durch eine Reaktionskammer (16) zur quantitativen Reaktion der Gaskomponente mit Quecksilberoxid und dann zur atomabsorptionsmä-Bigen Bestimmung des gebildeten Quecksilbers durch eine optische Meßzelle (17) mit einer gegenüber der Reaktionstemperatur gleichen oder höheren Temperatur strömt
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen den Gaserhitzer (15), die Reaktionskammer (16) und die optische Meßzelle (17) umschlie- ßenden Metallblock (24), der auf einer der Reaktionskammer (16) gegenüberliegenden Seite der optischen Meßzelle (17) eine Heizeinrichtung (26) zum Heizen des Metallblocks (24) aufweist
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch jo gekennzeichnet, daß der Gaserhitzer (15), die Reaktionskammer (16) und die optische Meßzelle (17) aus Quarzglas hergestellt sin«/.
4. Einrichtung nach eint.n der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dall die «. ptische Meßzelle 1 > (17) eine zylinderförmige Meßkammer (28) aufweist, deren Stirnseiten mit je einer von zwei parallelen Beobachtungsfenstern (25) begrenzten, wärmeisolierenden Isolationskammer (29) verschlossen sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- ■") zeichnet daß die Meßkammer (28) an zwei sich diagonal gegenüberliegenden Stellen zur Zu- und Abführung des Gasgemisches ausgebildet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtungsfenster (25) aus ■»'» einem für Licht mit einer Wellenlänge kleiner als etwa 220 nm undurchlässigen Filterglas bestehen.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß der Gaserhitzer (15) ein wendelförmig angeordnetes Rohr ist. ">"
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer (16) Quecksilberoxid der gelben Modifikation enthält.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn- >*> zeichnet, daß das Quecksilberoxid ein Granulat mit einer Korngröße von wenigstens 0,5 - 0,8 mm ist.
10. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine als Druckpumpe ausgebildete Pumpe (1) das Gasge- w) misch in die Reinigungseinrichtung (4) fördert.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche I bis 10. dadurch gekennzeichnet, daß die Rcinigungseinrich tung (4) bei Messung einer CO-Gaskomponente eine Trockfieinrichtung (7) zur Trocknung des Gasgcmi- '" sches von Wasserdampf und ein nachfolgendes Molekularsieb (8) mit einer durchschnit'.lichen Porenweiti: von etwa 1 nm umfaß!
IZ Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur bei Messung der Konzentration einer CO-Gaskomponente etwa 180-2200C, vorzugsweise 220° C beträgt
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungseinrichtung (4) bei Messung einer HrGaskompoaente eine Trockeneinrichtung (7) zur Trocknung des Gasgemisches von Wasserdampf, ein nachfolgendes Molekularsieb (8) mit einer durchschnittlichen Porenweite von etwa 0,5 nm und eine Stufe zur quantitativen Oxidation von CO-Gas zu CO2 umfaßt
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur bei Messung der Konzentration einer HrGaskomponente etwa 200-2500C, vorzugsweise 250° C beträgt
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine Justiereinrichtung (9) zur Einstellung des Nullpunkts der Messung mit einer Oxidationsstufe (10) zur quantitativen Oxidation der Gaskomponente und einer durch einen Dreiwegehahn (11) an Stelle der Oxidationsstufe (10) einschaltbaren Umwegleitung (12), die zur Nachbildung des Strömungswiderstands der Oxidationsstufe (10) ein Drosselventil (13) aufweist
16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung als vollautomatisch messender Feldaufbau mit einem wenigstens den Dreiwegehahn (11) zur Bestimmung des Nullpunkts periodisch betätigenden Zeitgeber (32) und einem Schreiber (22) zur Aufzeichnung der Meßergebnisse versehen ist
DE2224408A 1972-05-18 1972-05-18 Einrichtung zum Messen der relativen Konzentration einer Gaskomponente Withdrawn DE2224408B2 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2224408A DE2224408B2 (de) 1972-05-18 1972-05-18 Einrichtung zum Messen der relativen Konzentration einer Gaskomponente
US354307A US3871827A (en) 1972-05-18 1973-04-25 Apparatus for determining small amounts of carbon monoxide or hydrogen in atmospheric air
GB2039673A GB1432695A (en) 1972-05-18 1973-04-30 Apparatus for the measurement of the concentration of a gaseous component of a gas mixture
JP48055457A JPS4952000A (de) 1972-05-18 1973-05-18

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2224408A DE2224408B2 (de) 1972-05-18 1972-05-18 Einrichtung zum Messen der relativen Konzentration einer Gaskomponente

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2224408A1 DE2224408A1 (de) 1973-11-29
DE2224408B2 true DE2224408B2 (de) 1980-09-04

Family

ID=5845307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2224408A Withdrawn DE2224408B2 (de) 1972-05-18 1972-05-18 Einrichtung zum Messen der relativen Konzentration einer Gaskomponente

Country Status (4)

Country Link
US (1) US3871827A (de)
JP (1) JPS4952000A (de)
DE (1) DE2224408B2 (de)
GB (1) GB1432695A (de)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1461891A (en) * 1974-06-05 1977-01-19 Nat Res Dev Detection of carbon monoxide
US4030887A (en) * 1976-06-18 1977-06-21 Mine Safety Appliances Company Carbon monoxide detection apparatus and method
US4786472A (en) * 1986-08-21 1988-11-22 R. J. Reynolds Tobacco Company Air sampling device
IT1205001B (it) * 1987-05-07 1989-03-10 Getters Spa Matodo ed apparechio per rivelare la presenza di tracce di gas come impurezze in azoto o gas rari
JP2607675B2 (ja) * 1989-03-31 1997-05-07 株式会社日立製作所 原子吸光分析装置
DE3931193A1 (de) * 1989-09-19 1991-03-28 Forschungszentrum Juelich Gmbh Verfahren und geraet zur bestimmung der wasserloeslichen oxidantien in luft
DE4309045C2 (de) * 1993-03-20 1997-07-03 Inst Chemo Biosensorik Verfahren zur simultanen Bestimmung von organisch gebundenen Halogeniden in Wasser und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US5551311A (en) * 1994-05-26 1996-09-03 R. J. Reynolds Tobacco Company Air sampling system and flow calibration system for same
US5764150A (en) * 1996-04-10 1998-06-09 Fleury; Byron Gas alarm
US6059859A (en) * 1997-09-19 2000-05-09 Aeronex, Inc. Method, composition and apparatus for water removal from non-corrosive gas streams
US5980832A (en) * 1997-09-23 1999-11-09 The Regents Of The University Of California Ultratrace detector for hand-held gas chromatography
US6368560B1 (en) * 1999-03-06 2002-04-09 Trace Analytical, Inc. Photometric gas detection system and method
US20030012696A1 (en) * 2000-03-09 2003-01-16 Bernard Millancourt Continous analyzer of volatile organic compounds, device and method for continuously assessing the quality of inside ambient air and use of said device for monitoring a ventilation installation
US7140232B2 (en) * 2002-12-16 2006-11-28 Radiodetection Limited Method and apparatus for multiple gas sensor
CN105424866B (zh) * 2015-12-01 2018-05-25 天津师范大学 一种通过测定氢及一氧化碳来对混合气体进行快速分析的方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3150942A (en) * 1959-10-19 1964-09-29 Chemical Construction Corp Method of purifying a hydrogen gas stream by passing said gas in series through 13x and 4a or 5a molecular sieves
US3285701A (en) * 1963-01-18 1966-11-15 Sinclair Research Inc Process and apparatus for separating and analyzing a fluid mixture
US3420636A (en) * 1966-04-28 1969-01-07 Stanford Research Inst Carbon monoxide analyzer
US3650090A (en) * 1970-06-19 1972-03-21 Phillips Petroleum Co Analysis of gaseous mixtures
US3718429A (en) * 1971-03-15 1973-02-27 Du Pont No-no2 analyzer

Also Published As

Publication number Publication date
JPS4952000A (de) 1974-05-20
DE2224408A1 (de) 1973-11-29
GB1432695A (en) 1976-04-22
US3871827A (en) 1975-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69635688T2 (de) Atemgasprobentasche und Gasmessvorrichtung
DE2224408B2 (de) Einrichtung zum Messen der relativen Konzentration einer Gaskomponente
EP2373991B1 (de) Messgerät und verfahren zum erfassen des gehaltes von öl, kohlenwasserstoffen und oxidierbaren gasen in luft oder druckluft
EP2416707B1 (de) Gas-analysegerät mit einer kombination aus gasentfeuchter und gaskonverter
AT398003B (de) Vorrichtung zur bestimmung des materieflusses
DE3817732C2 (de)
DE2225802A1 (de) Chemolumineszenzgerät
DE102013006548B4 (de) Messvorrichtung, Reaktionsträger und Messverfahren
DE3148830A1 (de) &#34;vorrichtung zur bestimmung der sauerstoffkonzentration in gasen, fluessigkeiten und geweben&#34;
DE19806854C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des organischen Kohlenstoffs(TOC)-)Gehaltes in Flüssigkeiten, insbesondere Reinstwasser
DE3534934A1 (de) Kolorimetrisches gasdosimeter
DE1964804A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur fortlaufenden UEberwachung von Kohlendioxid
EP0643827B1 (de) Methansensor
DE2261456A1 (de) Pyrolytische analyse von fluessigkeiten
EP0091046B1 (de) Anordnung zur Messung physikalischer Grössen
DE7218810U1 (de) Einrichtung zum Messen der Konzentration von Gasen
DE1498909B2 (de) Kolorimetrisches Gasdosimeter
DE3729080C2 (de)
DE8711788U1 (de) Kolorimetrisches Dosimeter mit unterschiedlicher Anzeigeempfindlichkeit
DE10130296B4 (de) Vorrichtung zur Messung des Partialdrucks von Stickstoffmonoxid (NO) im Atemgas
DE1598562C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit der thermischen Depolymerisation oder Zersetzung von synthetischen Polymeren
DE2362773C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von organisch gebundenem Kohlenstoff in Wasser durch photochemische Oxidation
DE4411441A1 (de) Atomabsorptionsspektrometer
DE19947123A1 (de) Meßzelle zur Bestimmung eines gasförmigen Bestandteils der Atemluft
DE2455844A1 (de) Vorrichtung zur chemischen umwandlung von gasgemischen

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
8239 Disposal/non-payment of the annual fee