DE2556483B2 - Vorrichtung zum Nachweis gasförmiger Anhydride in einem sauerstoff haltigen Gas nach dem Prinzip der Potentialdifferenzmessung - Google Patents

Vorrichtung zum Nachweis gasförmiger Anhydride in einem sauerstoff haltigen Gas nach dem Prinzip der Potentialdifferenzmessung

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DE2556483B2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nach-
ϊ w sis gasförmiger Anhydride in einem sauerstoffhaltigen Gas nach dem Prinzip der Potentialdifferenzmessung mittels einer heizbaren Festelektrolyt-Elektrode.
Zum Stand der Technik ist die DD-Pater<tschrift 61 367 zu nennen, die eine galvanische Sauerstoffmeß-
.'0 zelle mit Festelektrolyt und strömendem Bezugsgas zur Messung von Sauerstoff- und Wasserdsmpfspuren in Gasen oder zur Messung des Oxidgehalts von Metallschmelzen beschreibt bei der als Bezugsgas ein sauerstoffpufferndes Gasgemisch dient
->". Unter dem Begriff »sauerstoffpufferndes Gasgemisch« versteht man ein solches Gasgemisch, das aus einem homogenen Gasgleichsgewichtssystem mit niedrigem Sauerstoffpartialdruck, wie z. B. aus Wasserstoff-Wasserdampf oder aus Kohlenmonoxid-Kohlendioxid
«ι oder aus Ammoniak-Sauerstoff, jeweils als Gemisch, besteht Diese sauerstoffpuffernden Gasgemische werden lediglich zu dem Zweck verwendet, den Partialdruck des Sauerstoffs an der Referenzelektrode auf einem festen Wert zu halten. Das in der DD-PS 61 367
π beschriebene Meßinstrument kann nicht dazu dienen, ein Anhydrid, das in einem sauerstoffhaltigen Gas, wie z. B. in der Luft vorhanden ist, nachzuweisen.
Während es einerseits bei der galvanischen Sauerstoffmeßzelle, gemäß DD-PS 61 3^7 nicht auf die
4<> chemische Zusammensetzung des Festelektrolyts ankommt spielt andererseits die chemische Natur des Referenzgases ( = Bezugsgases) bei der Vorrichtung gemäß vorliegender Offenbarung keine Rolle.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß mit der
•τ. galvanischen Sauerstoffmeßzelle gemäß DD-PS 61 367 bestimmungsgemäß nur Spuren von Sauerstoff und Wasserdampf festgestellt werden können, während die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Nachweis gasförmiger Anhydride beliebig hohe Konzentrationen an
■ο diesen gasförmigen Anhydriden als Bestandteile von Gasen anzuzeigen in der Lage ist
Schwefel enthaltende Verbindungen und Stickstoffoxide werden zu den schädlichsten atmosphärischen Verunreinigungen gezählt. In Anbetracht der großen
Vi Konzentrationsschwankungen dieser Luftverunreiniger beispielsweise zwischen industriellen Abgasen einerseits und der normalen Umgebungsluft andererseits war es bisher problematisch eine Anzeige- bzw. Nachweisvorrichtung zu bauen, die in der Lage ist, sowohl die
M' Konzentration an verunreinigenden Gasen in der Umgebungsluft als auch in stark verschmutzter Lufi zu messen.
Zum Stand der Technik ist ferner auf die US-PS 37 18 546 hinzuweisen, die nach dem Prinzip der
(ι. Konzentrationszelle arbeitet. Diese Anordnung verwendet geschmolzene Salze aus Elektrolyten und ist somit umständlich und recht schwierig zu transportieren. Darüber hinaus ist bei dieser Anzeigevorrichtung
des Standes der Technik ein sehr konstanter Gasfluß erforderlich, um realistische Messungen zu erzielen.
Zum ferneren Stand der Technik ist schließlich noch auf die DE-OS 19 54 663 hinzuweisen, die einen polarografischen Sauerstoff-Meßwertfühler beschreibt, der dadurch gekennzeichnet ist, daß ein zwischen einer ersten und einer zweiten F.lektrode angeordneter und mit größeren Flächenteilen dieser Elektroden in elektrischem Kontakt stehender fester Elektrolytkörper vorgesehen ist, wobei die erste Elektrode der Strömung einer Gasprobe und die zweite Elektrode der Strömung eines Bezugsgases aussetzbar ist und die Elektroden über einen den Stromfluß zwischen den beiden Elektroden und durch den Elektrolytkörper hindurch erfassenden Strommesser an eine Spannungsquelle angeschlossen sind. Es handelt sich hier also um ein solches Sauerstoff-Meßinstrument, das nach der polarografischen Meßmethode und nicht, wie der Erfindungsgegenstand, nach der potentiometrischen Meßmethode arbeitet Würde man beim Gegenstand vorliegender Erfindung nach dem poiarografischen Methode arbeiten, so würde sehr rasch eine Zerstöiung des Elektrolyt-Elements stattfinden.
Vorliegender Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung zum Nachweis gasförmiger Anhydride in einem sauerstoffhaltigen Gas nach dem Prinzip der Potential-Differenzmessung mittels einer heizbaren Festelektrolytelektrode zu schaffen, mit der sowohl die quantitative Bestimmung besonders kleiner und auch besonders großer Konzentrationen von gasförmigen Anhydriden, beispielsweise von schwefelhaltigen Verbindungen in der Luft leicht und sicher möglich ist, wobei die Funktion der Nachweisvorrichtung unabhängig ist von dem Fluß des als Referenzquelle dienenden Gases und vom Fluß des Gases, dessen Konzentration gemessen werden soll.
Eine weitere Teilaufgabe besteht darin, eine Nachweisvorrichtung der genannten Art zu schaffen, die in einem relativ kleinen, kompakten und tragbaren Apparat angeordnet werden kann, der an jedem beliebigen Ort leicht einsetzbar ist.
Schließlich besteht eine weitere Teilaufgcbe vorliegender Erfindung darin, eine solche Nachweisvorrichtung anzugeben, die ohne gestört zu werden, schwefelhaltige Verbindungen in Mischung mit anderen Dämpfen oder Gasen nachzuweisen ir, der Lage ist.
Erfindungsgemäß wird die vorgenannte technische Aufgabe bzw. werden die genannten Teilaufgaben bei einer Vorrichtung zum Nachweis gasförmiger Anhydride der eingangs genanntem Gattung dadurch gelöst, daß der Festelektrolyt Oxyanionen des Elements enthält, die dem nachzuweisenden Anhydrid entsprechen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Festelektrolyt mindestens ein Schwefeloxyanion enthält, wobei das nachzuweisende Anhydrid aus Schwefligsäureanhydrid besteht.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Festelektrolyt mindestens ein Kohlenstoffoxyanion enthält, wobei das nachzuweisende Anhydrid aus Kohlensäureanhydrid besteht.
Schließlich ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, daß der Festelektrolyt mindestens ein Siickstoffoxyanion enthält, wobei das nachzuweisende Anhydrid aus Stickstoffdioxid besteht.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Festelektrolyt aus zwei Teilen besteht, wobei der eine Teil aus einem Alkalimetallsalz oder einem Erdalkalimetallsalz besteht welches das Oxyanion desjenigen Anhydrids enthält, das nachzuweisen ist und der andere Teil des Festelektrolyts aus einer Mischung dieses genannten Alkalimetallsalzes oder Erdalkalimetallsalzes mit einem Salz des Metalls besteht, aus dem die zweite Elektrode besteht mit der der genannte andere Teil der Mischung in Berührung steht.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Festelektrolyt aus zwei Teilen besteht, wobei der eine Teil aus einem Alkalimetallsalz oder einem Erdalkalimetallsalz besteht, welches das Oxyanion desjenigen Anhydrids enthält, das nachzuweisen ist und der andere Teil des Festelektrolyts aus einem sauerstoffhaltigen Elektrolyten in Luft besteht, wobei diese Referenzelektrode in Berührung mit dem zweiten Teil des Elektrolyts steht.
Eine weüere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Fest?'>:ktrolyt aus zwei Teilen besteht, wobei der eine Teil aus einem Alkalimetallsalz oder einem Erdalkalimetallsalz besteht, welches das Oxyanion desjenigen Anhydrids enthält, das nachzuweisen ist und der andere Teil des Festelektrolyts aus einer Mischung des genannten Salzes und einem Metallsalz besteht, daß ferner eine erste Elektrode angeordnet ist die mit dem Alkalimetallsalz oder dem Erdalkalimetallsalz in Berührung steht, sowie eine zweite Elektrode vorhanden ist, die von der ersten Elektrode entfernt angeordnet ist und mit der Mischung in Berührung steht, und daß diese zweite Elektrode aus dem Metall dieses Metallsalzes in dieser Mischung besteht.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform, wobei das nachzuweisende Anhydrid Schwefligsäureanhydrid ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalimetallsalz oder das Erdalkalimetallsalz mindestens ein Schwefeloxyanion enthält
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform, wobei das nachzuweisende Anhydrid Kohlensäureanhydrid ist, ist dadi.xh gekennzeichnet, daß das Alkalimetallsalz oder das Erdalkalimetallsalz mindestens ein Kohlenstoffoxyanion enthält.
Schließlich ist eine weitere bevorzugte Ausfuhrungsform, wobei das nachzuweisende Anhydrid SticKstoffdioxyd ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Festelektrolyt mindestens ein Stickstoffoxyanion enthält
Das Wesen vorliegender Erfindung wird nun anhand der F i g. 1 bis 6c, weiterhin erläutert:
F i g. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Nachweisvorrichtung mit einer Standardgasmischung als Refer enzgas;
Fig 2 zeigt eine erfindungsgemäße Nachweisvorrientung unter Verwendung des Dampfdruckes, der sich aus der Wärmeze-setzung eines Metallizes des nachzuweisenden Anhydrids ergibt, um den thermodynamischen Partialdruck eines Referenzanhydrids festzulegen;
Fig.3 zeigt eint weitere erfindungsgemäße Nachweisvorrichtung mit einer Festelektrode als Referenzelektrode;
Fig.4 zeigt eine weitere erfindungsge.näße Nachweisvorrichtung, die zwei aneinanderliegende Verbindungen enthält, wobei eine Verbindung an der Anhydridmeßelektrooo Oxyanionen aufweist, die andere Verbindungen an der Referenzelektrode einen sauerstoffhaltigen Elektrolyten enthält, und ein bekanntes Potential erzeugt, wenn sie Luft oder Saucistoff
vorgegebenem Partialdruck ausgesetzt wird;
F- i g. 5 zeigt eine graphische Darstellung der experimentell unter Verwendung der in F i g. 3 dargestellten Nachweisvorrichtung bei verschiedenen Konzentrationen von SO2-Luft-, NO2-LuR-, CO2-Luft-, COS-LuftumcI H2S-Luft-Mischungen erhaltenen EMK.
F i g. 6a, 6b und 6c zeigen schematisch drei bevorzugte Ausführungen der erfindungsgemäßen Nachweisvorriehtung. Innerhalb einer Quarz- oder Aluminiumstange bildet ein System paralleler Löcher mit geringem Durchmesser Gasströmkammern. Ein Ende dieses Stabes wird mechanisch derart gegen den Festelektrolyten gedrückt, daß die Gaskammern durch thermische Verformung des Festelektrolyten fest verschlossen werden. Zwischen der Eintrittskammer und der Austrittskammer erhält man einen Durchgang für den Gasstrom, indem man die gemeinsame Wand dieser Kammer nahe dem Festelektrolyten durchbohrt.
Fig. t zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Nachweisvorrichtung. Diese weist ein Detektorelement 1 auf, das aus dem Elektrolyten besteht, welcher ein Oxyanion des zu analysierenden gasförmigen Anhydrids enthält. Das Element 1 besteht aus einem Alkalimetallsalz oder einem Erdalkalimetallsalz.
Das Element 1 ist vorteilhaft granalienförmig, doch sind auch andere Formen brauchbar. Jedes Ende des Detektors 1 berührt ein elektrisch leitfähiges poröses Material oder Elektroden 2 und 3, wie Silber, Platin oder Gold. Das Elektrolytelement 1 ist dicht in einem Rohr 4 aus Aluminium eingesetzt, um einen Meßbereich »A« hermetisch von einem Referenzbereich »B« abzuschließen. Die Enden des Rohres 4 sind mit einem geeigneten Material verschlossen.
Von dem Anhydrid, dessen Konzentration zu bestimmen ist, wird eine Probe »C« in den Meßbereich »A«durch eine Leitung 5 eingeführt. In ähnlich ir Weise wird ein entsprechendes Anhydrid »D« bekannter Konzentration in den Referenzbereich »B« über die Leitung 6 zugeführt. Diese Gaszuführungsleitungen 5 und 6 sind vorteilhaft axial und in der Mitte des Aljminiumrohres 4 angeordnet, damit die beiden Gase besser die entsprechende Metalloberfläche und den Elektrolyten berühren. Die Anhydridgase werden anschließend durch Auslaßrohre 7 und 8 ausgeblasen, die sich jeweils von den beiden Bereichen nach außen erstrecken.
Die Oberflächen 2 und 3 aus porösem Metall sind mit den Anschlüssen eines Spannungsmeßinstrumentes 9, wie einem Voltmeter, über leitende Drähte 10 und 11 verbunden. Das. Meßinstrument 9 zeigt die Potentialdifferenz zwischen den elektromotorischen Kräften (EMK, in den Zeichnungen als EAfFbezeichnet) an, welche von den beiden Oberflächen 2 und 3 aus porösem Material dann aufgebaut werden, wenn sie mit dem Probengas bzw. Referenzgas in Berührung stehen.
Das Rohr 4 wird in einen elektrischen (nicht dargestellten) Ofen eingeführt, um die Anzeigeempfindlichkeit des Elements 1 dadurch zu erhöhen, daß seine lonenleitfähigkeit und die entsprechende Geschwindigkeit der Einstellung des chemischen Gleichgewichts zwischen einem Anhydrid und einem Oxyanion erhöht wird. Die Heiztemperatur des Ofens darf jedoch nicht über dem Schmelzpunkt des Elektrolytelements Hegen.
Eine gegenüber F i g. 1 geänderte Anordnung ist in F i g. 2 dargestellt. Ein Block Y-. aus dem Oxid oder aus einem beliebigen Metallsalz des nachzuweisenden Anhydrids ist im hier geschlossenen Referenzbereich
»B« angeordnet. Bei Erwärmung entwickelt das Metallsalz 12 ein Metalloxyd und ein Anhydrid, welches mit dem zu analysierenden identisch ist. Wird beispielsweise als Anhydrid bei »C« CO2 Kohlendioxid eingegeben, so wählt man als entsprechendes Metallsalz MCOj, welches bei Erwärmung MO + CO2 ergibt, wobei das letztere einen Partialdruck aufbaut und ein festes Referenzpotential an der porösen Referenzelektrode 3 festlegt. Auf diese Weise definiert die Wärmezersetzung eines Salzes des nachzuweisenden Anhydrids an der Referenzelektrode einen festen Partialdruck und somit ein festes Potential, wodurch der Nachweis und die Messung der zu untersuchenden Anhydride möglich wird. Die Anordnung der Fig. 2 ermöglicht es, die Referenzgasströmanordnung der Fig. 1 zu vermeiden. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Konzentration des Referenzanhydrids, welches vom Metallsalz-Block 12 entwickelt wird, stabil bleibt, wenn man den Metallsalzblock 12 nahe der Referenzelektrode 3 anordnet; in diesem Fall braucht der Bereich »B« nicht hermetisch geschlossen zu sein, sondern er ist tatsächlich zur Atmosphäre hin offen.
Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der in F i g. I dargestellten Anordnung. Die Referenzgasquelle »D« der Fig. I ist durch ein Festkörper-Referenzelemcnt ersetzt. In diesem Fall werden die Leitungen 6 und 8. die in Fig. I für die Zufuhr und das Ausblasen des Referenzgases aus dem Bereich »β« dienten, überflüssig und werden weggelassen. Die Verwendung einer Festkörperelektrode 12 aus Metall wird durch die Verwendung eines Detektorelementes Γ möglich. Die Darstellung dieses Elements Γ erfolgt durch Sintern einerseits einer reinen Elektrolytverbindung la aus einem Alkalimetallsalz oder einem Erdalkalimetallsalz welches Metallsalz dem Oxyanion des nachzuweisenden Anhydrids entspricht, und andererseits einer zweiten Verbindung 1 b, welche aus der Verbindung 1 a mit einem kleinen Zusatz eines Metallsalzes besteht. Die Elektrode 12 wird dann aus ?inem Metall hergestellt, welches dem Metallsalz entspricht, welches durch Mischen zugeführt ist oder umgekehrt. Verwendet man beispielsweise K2SO4 als Verbindung la. so besteht die Verbindung Ib aus K2SO4 mit einem Zusatz von etwa 1% Ag2SO4 oder AgCl, wenn die Elektrode 12 aus Silber besteht. Die sonstigen in Fig. 2 angegebenen Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Elemente wie in F i g. 1.
Fig.4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nachweisvorrichtung mit gasförmiger Referenz. Hierbei ist unmittelbar neben der Oxyanionen tragenden Verbindung 1 (aus einem Alkalimetallsalz oder einem Erdalkalimetallsalz) eine Sauerstoffionen tragende Elektrolytverbindung 13 angeordnet. Auf diese Weise wird ein stabiles Referenzpotential an der porösen Referenzelektrode 3 geschaffen, sobald diese Elektrode Umgebungsluft oder Sauerstoff ausgesetzt ist, vorausgesetzt daß der Sauerstoffpartialdruck in der Luft konstant ist
Wie erwähnt werden die in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Nachweisvorrichtungen in einen (nicht dargestellten) elektrischen Ofen eingebracht, um die Empfindlichkeit des elektrolytischen Elementes zu erhöhen. Die Temperatur des Ofens sollte jedoch nicht über der Schmelztemperatur des Elektrolyts liegen.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Fühler Potentialdifferenzen erzeugen können, die von einigen wenigen Millivolt bis zu einigen hundert Millivolt liegen, wenn eine gasförmige Verbindung den nachweisenden Teil der Fühler berührt.
Die F i g. 6a, 6b und 6c zeigen besondere Anordnungen der Ein- und Austrittsleitungen, um das nachzuweisende Anhydrid und/oder das Referenzgas in nahen Kontakt mit der entsprechenden Elektrode zu bringen. Obgleich diese Ausführungsbeispiele ganz einfach erscheinen, haben sie sich als sehr wirksam beim hermetischen Abschließen der Berührungsstellen mit der Oberfläche der Festkörperfühler erwiesen.
Gemäß Fig.6a und 6b sind zwei im wesentlichen parallele Kanäle 22 in ein stabförmiges Material 21 gebohrt. Danach wurde das äußerste hnde 23 des Stabes, d. h. das der Meßelektrode 2 gegenüberstehende Ende, abgeschnitten, um einen freien Gasfluß der Probe Czwischen den beiden Kanälen 22 zu ermöglichen. Die Abdichtung wird dadurch c· reicht, daß das Elektrolytelement 1 auf eine seiner Sintertemperatur nahe Temperatur erwärmt wird und daß dann das mit der öffnung 23 versehene Ende des stabförmigen Materials derart gegen die Oberfläche des Eiekiroiyieiemenies i gedrückt wird, daß es rundherum leicht in das Elektrolytelement 1 eindringt. Auf diese Weise wird eine hohe hermetische Abdichtung erzielt. In den Fig.(ia und 6b ist die spezielle Leitungsanordnung in Verbindung mit Fühlern der F i g. 4 bzw. 3 dargestellt; es versteht sich, daß die beschriebene Abdichtungsmethode ebensogut auf andere Typen von Festkörperfühlern, insbesondere auf die der Fig. I und 2, angewendet werden kann.
In diesem Zusammenhang ist die Verwendung eines Festkörperfühlers der Fig. I, welche eine besonders interessante Anordnung in äußerst kompakter Bauweise darstellt, in Fig.6c dargestellt. Gemäß Fig.6c wurde eine Anzahl von im wesentlichen parallelen Kanälen 22' durch ein stabförmiges Material 21' gebohrt, öffnungen 23, 23' sind am Ende des Stabes längs der Meßelektrode 2 und der Referenzelektrode 3 vorgesehen, um das Probengas C und das Referenzgas D in intimen Kontakt mit den entsprechenden Elektroden zu bringen. Es ist darauf hinzuweisen, daß bei einer derartigen Anordnung beide Elektroden 2, 3 auf dergleichen Seite des Festkörper-Elektrolytelementes 1 angeordnet werden können, wodurch der Detektor erheblich kleiner wird. Eine Trennwand 24 verhindert die Vermischung der Gasprobe mit dem Referenzgas und ist ebenfalls in das Element 1 gedruckt, wie sich dies aus der oben erwähnten Abdichtmethode ergibt. Auf diese Weise ist der Probengaskanal dicht vom Referenzgaskanal abgetrennt.
Das stabförmige Material kann aus einer Keramik, aus Aluminium, aus Mullit, aus einem Quarz und sogar aus einer abriebfesten Legierung bestehen.
Die in Fig.6 (den Fig.6a, 6b und 6c) dargestellte Anordnung hat einige Vorteile gegenüber bekannten Gaseinlaßleitungen und Gasauslaßleitungen. Sie gestattet einen direkten Kontakt der Gase mit den verschiedenen Festkörper-Elektrolytelektroden und bringt eine vollkommene Abdichtung der verschiedenen Kanäle gegenüber der Umgebung und gegeneinander. Da die Durchmesser der Kanäle relativ gering sind, sind ihre Volumina auf ein äußerstes Minimum beschränkt und die Gase werden, nachdem sie die Elektrode berührt haben, unverzüglich ausgeblasen. Auf diese Weise ist die Ansprechzeit des Systems, die immer durch Gas-Toträume beeinflußt ist, wesentlich verbessert und die wahren Potentialwerte, entsprechend der Anhydridkonzentration im Probengas, werden zur Analyse bereits am äußersten Beginn der Messungen verfügbar. Es ist darüber hinaus zu erwähnen, daß
zusätzliche hermetisch abgeschlossene Kanäle für die Leitungen verwendet werden können, welche die verschiedenen Elektroden mit dem Voltmeter 9 verbinden, anstatt durch die Gaskanäle zu verlaufen, wie dies beispielsweise in F i g. 6c dargestellt ist.
Nachfolgend werden einige Beispiele von Experimenten angegeben, welche mit den in den vorstehend beschriebenen Figuren dargestellten Nachweisvorrichtungen durchgeführt wurden.
Beispiel 1
Mit der Anordnung der F i g. I und 2 wurden eine Anzahl von Messungen durchgeführt, um die Menge SO2 in Luft zu überwachen. Verschiedene SO2-Luft-Mischungen wurden hergestellt und untersucht. Im Konzentrationsbereich von 0,1 bis 20 000 ppm wurde eine lineare Beziehung zwischen dem Logarithmus des SO2-Gehalts des Probengases und der am Voltmeter gemessenen eiektromoiorisuhen Krafi ermiiieii.
Beispiel 2
Eine Reihe von Messungen wurde mit der Anordnung der Fig.3 für Proben wie SO2, H2S, CH3 und COS in Luft durchgeführt.
r, Eine Kugel ähnlich der in F i g. 3 dargestellten wurde als Fühler verwendet. Die Kugel bestand aus reinem K2SO4 in Berührung mit einer porösen Platinelektrode und aus K2SO4 mit einem Zusatz von 1% Ag2SO4. in Berührung mit einer Silberelektrode.
in Jede Meßreihe ergibt für ein schwefelhaltiges Molekül in Luft bei verschiedenen Konzentrationen eine lineare Abhängigkeit zwischen dem Logarithmus der Konzentration der schwefelhaltigen Verbindung und der am Voltmeter abgelesenen elektromotorischen
)·ί Kraft. Die für Proben von SO2-Luft, H2S-Luft und COS-Luft erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 5 dargestellt.
Auch wurde gezeigt, daß das Vorhandensein einer hohen NO2-Konzentration in einer untersuchten Probe
4M die Messung von SO2 nicht berührt. Der Detektor der Fig. 3 wurde mehr als fünf Wochen lang benutzt; er erwies sich als stabil und seine Ergebnisse als reproduzierbar.
4_ Bs ispi el 3
Andere Testreihen wurden unter Verwendung der Anordnung der F ι g. 3 durchgeführt, um den Gehalt an CO2, CO, COS, HCHO, CH3OH. (CH3J2CO. CH4, C2H6. C2H4 und C2H2 in Luftproben zu bestimmen.
in Das für diese Messungen verwendete Fühlerelement bestand aus reinem K2COj in Berührung mit einer Platinelektrode und aus mit einem Zusatz von 1% Ag^SO4 in Berührung mit einer Silberelektrode. Die mit verschiedenen CO2-Luft-Mischungen erhaltenen Ergeb nisse sind in F i g. 5 zusammengestellt und zeigen gut die Linearität der erhaltenen Werte.
Beispiel 4
Unter Verwendung einer Nitratgranalie wurde eine Reihe von Messungen mit N2O-Luft-Mischungen, NO-Luft-Mischungen und NOrLuft-Mischungen durchgeführt jede Granalie bestand aus reinem Ba(NOj)2 nahe einer Platinelektrode und aus Ba(NO3)2 mit einem Zusatz von 1% AgCl nahe einer Silberelektrode. Die Arbeitstemperatur lag im Bereich von 4500C
Die von verschiedenen Mischungen von Stickstoffdioxyd in Luft erhaltenen Resultate zeigen, daß die NO2-Luft-Mischungen durch die Nitratgranalie eine
lineare EMK-Anzeige ergeben. Mit Stickstoffdioxyd-Luft-Mischungen erhaltene Resultate sind in Fig.5 dargestellt.
Beispiel 5
Mit verschiedenen SO2-Luft-Proben und unter Verwendung der Anordnung der F i g. ba wurden verschiedene Messungen durchgeführt.
Als Fühler wurde ein Fühlerelement ähnlich dem in F i g. 4 dargestellten verwendet Der Fühler bestand aus reinem K2SO*, welches nahe neben einem
10
(ZrO2).85(CaO).; «-Elektrolyten angeordnet wurde, welcher seinerseits in Luft mit einer porösen Platinelektrode in Berührung stand.
Die mit dem Detektor der Fig.4 erhaltenen Testreihen, unter Verwendung des Luftsauerstoffs als Referenzgas, ergaben eine lineare Beziehung zwischen dem Logarithmus der SO2-Konzentration und der im Voltmeter gemessenen elektromotorischen Kraft.
Der Anhydriddetektor der F i g. 2 erwies sich als sehr stabil und als reproduzierbar bei dauerndem Betrieb während mehr als einem Monat.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche;
1. Vorrichtung zum Nachweis gasförmiger Anhydride in einem sauerstoffhaltigen Gas nach dem Prinzip der Potentialdifferenzmessung mittels einer heizbaren Festelektrolytelelctrode, dadurch gekennzeichnet, daß der Festelektrolyt Oxyanionen des Elements enthält, die dem nachzuweisenden Anhydrid entsprechen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das nachzuweisende Anhydrid Schwefligsäureanhydirid ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Festelektrolyt mindestens ein Schwefeloxyanion enthält
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das nachzuweisende Anhydrid Kohlensäureanhydrid! ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Festelektrolyt mindestens ein Kohlenstoffoxyanion enthält.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das nachzuweisende Anhydrid Stickstoffdioxid ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Festelektroiyt mindestens ein Stickstoffoxyanion enthält
5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der Festelektrolyt aus zwei Teilen besteht, wobei der eine Teil aus einem Alkalimetallsalz oder einem Erdalkalimetallsalz besteht welches das Oxyanion desjenigen Anhydrids enthält, das nachzuweisen ist und der andere Teil des Festelektrolyts aus einer Mischung dieses genannten Alkalymetallsalzes oder ErdalkalimetaJlsalzes mit einem Salz des Metalls besteht, aus dem die zweite Elektrode besteht mit der der genannte andere TeJ der Mischung in Berührung steht.
6. Vorrichtung nach minde^ens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der Festelektrolyt aus zwei Teilen besteht, wobei der eine Teil aus einem Alkalimetallsalz oder einem Erdalkalimetallsalz besteht, welches das Oxyanion desjenigen Anhydrids enthält, das nachzuweisen ist und der andere Teil des Festelektrolyts aus einem sauerstoffhaltigen Elektrolyten in Luft besteht, wobei diese Referenzelektrode in Berührung mit dem zweiten Teil des Elektrolyts steht.
7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Festelektrolyt aus zwei Teilen besteht, wobei der eine Teil aus einem Alkalimetallsalz oder einem Erdalkalimetallsalz besteht, welches das Oxyancn desjenigen Anhydrids enthält, das nachzuweisen ist, und der andere Teil des Festelektrolyts aus einer Mischung des genannten Salzes und einem Metallsalz besteht, daß ferner eine erste Elektrode angeordnet ist die mit dem Alkalimetallsalz oder dem Erdalkalimetallsalz in Berührung steht sowie eine zweite Elektrode vorhanden ist, die von eier ersten Elektrode entfernt angeordnet ist und mit der Mischung in Berührung steht, und daß diese zweite Elektrode aus dem Metall dieses Metallsalzes in dieser Mischung besteht.
8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das nachzuweisende Anhydrid Schwefligsäureanhydrid ist, dadurch i;okennzeichnet, daß das Alkalimetallsalz oder (Isis Erdalkalimetallsalz mindestens ein Schwefelouyanion enthält.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das nachzuweisende Anhydrid Kohlensäureanhydrid ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalimetallsalz oder das Erdalkalimetallsalz mindestens ein Kohlenstoffoxyanion enthält
10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das nachzuweisende Anhydrid Stickstoffdioxid ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Festelektrolyt mindestens ein Stickstoffoxyanion enthält
DE2556483A 1975-08-29 1975-12-16 Vorrichtung zum Nachweis gasförmiger Anhydride in einem sauerstoffhaltigen Gas nach dem Prinzip der Potentialdifferenzmessung Expired DE2556483C3 (de)

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