DE2224408B2 - Einrichtung zum Messen der relativen Konzentration einer Gaskomponente - Google Patents
Einrichtung zum Messen der relativen Konzentration einer GaskomponenteInfo
- 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- Withdrawn
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)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (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)
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
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)
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)
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 |
-
1972
- 1972-05-18 DE DE2224408A patent/DE2224408B2/de not_active Withdrawn
-
1973
- 1973-04-25 US US354307A patent/US3871827A/en not_active Expired - Lifetime
- 1973-04-30 GB GB2039673A patent/GB1432695A/en not_active Expired
- 1973-05-18 JP JP48055457A patent/JPS4952000A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US3871827A (en) | 1975-03-18 |
DE2224408A1 (de) | 1973-11-29 |
JPS4952000A (de) | 1974-05-20 |
GB1432695A (en) | 1976-04-22 |
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 | |
DE102009016848B4 (de) | Gas-Analysegerät mit einer Kombination aus Gasentfeuchter und Gaskonverter | |
AT398003B (de) | Vorrichtung zur bestimmung des materieflusses | |
DE3817732C2 (de) | ||
DE69222287T2 (de) | Verfahren und Gerät zur Messung des Inhalts an in einer flüssigen organischen Phase aufgelöstem Wasser | |
DE3148830A1 (de) | "vorrichtung zur bestimmung der sauerstoffkonzentration in gasen, fluessigkeiten und geweben" | |
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 | |
DE69621502T2 (de) | Elektrochemische Gassensoranordnung | |
DE2261456A1 (de) | Pyrolytische analyse von fluessigkeiten | |
EP0091046B1 (de) | Anordnung zur Messung physikalischer Grössen | |
DE2427655C3 (de) | Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Sauerstoff in organischen Verbindungen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE7218810U1 (de) | Einrichtung zum Messen der Konzentration von Gasen | |
DE69227205T2 (de) | Apparat und Methode zur Zugabe kleiner Mengen einer Gaskomponente | |
DE3729080C2 (de) | ||
DE8711788U1 (de) | Kolorimetrisches Dosimeter mit unterschiedlicher Anzeigeempfindlichkeit | |
DE10130296B4 (de) | Vorrichtung zur Messung des Partialdrucks von Stickstoffmonoxid (NO) im Atemgas | |
DE2362773C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von organisch gebundenem Kohlenstoff in Wasser durch photochemische Oxidation | |
DE4411441A1 (de) | Atomabsorptionsspektrometer | |
DE1498909C (de) | Kolorimetrisches Gasdosimeter | |
DE2644482C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Sauerstoff-Konzentration eines Stoffes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
8239 | Disposal/non-payment of the annual fee |