DE2612000A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von so tief 2 - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von so tief 2Info
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Description
76-16O6A 20. März 1976
ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION El Segundo, California, U.S.A.
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von SOp
Zusammenfassung
Schwefeldioxid wird mit Sirbernitrit bei Zimmertemperatur
umgesetzt, wobei Stickstoffdioxid in einem "bekannten Verhältnis freigesetzt und die Menge des Stickstoffdioxids dient
als Anzeichen für die Anwesenheit des Schwefeldioxids und als Maß für die Menge des Schwefeldioxids.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Messung von Luftverunreinigungsstoffen und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur direkten Bestimmung
von Schwefeldioxid.
In jüngster Zeit kommt es dem Menschen mehr und mehr zum Bewußtsein,
daß essentielle natürliche Resourcen, wie Luft und Wasser nicht in unbegrenztem Maße zur Verfugung stehen und
daß das Überleben nur gesichert ist, wenn eine weitere Verschmutzung dieser Resourcen beseitigt wird und wenn falls
möglich bereits zuvor freigesetzte verunreinigende Stoffe wieder beseitigt werden können.
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m ■■■"■■ ■
Zu den wichtigsten Verschmutzungsstoffen der Luft gehören Stickstoffoxide und Schwefeloxide. Es wurden "bereits zahlreiche
Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung der verschiedenen einzelnen Verschmutzungsstoffe vorgeschlagen.
Keine dieser herkömmlichen Einrichtungen eignet sich jedoch zur Messung von sowohl Stickstoffdioxid als auch Schwefeldioxid.
Es sind getrennte Einrichtungen zur Durchführung dieser beiden Messungen erforderlich, wodurch die Kosten
für Luftverschmutzungs-Überwachungssysteme stark erhöht werden. Darüber hinaus erfordern die meisten gebräuchlichen
Geräte zur Messung von Schwefeldioxid, daß die verschmutzte Luft entweder durch eine wässrige Lösung geblasen wird oder
daß das Schwefeldioxid der verschmutzten Luft mit einer Wasserstoff-Flamme zur Reaktion gebracht wird. Das erstere
Verfahren erfordert einen Flüssigkeitsbehälter und es kann zu einem Entweichen der Flüssigkeit aus diesem Behälter kommen.
Andererseits erfordert das Wasserstoff-Flammenverfahren eine Wasserstoffquelle und es ist daher teuer und eine Explosionsgefahr
ist nicht völlig auszuschließen. Darüber hinaus kann die Flamme leicht ausgeblasen werden oder auf andere Weise
gelöscht werden, so daß das Gerät unzuverlässig und unbrauchbar ist. Andere herkömmliche Detektoren erlauben nur grobe
Messung oder erfordern eine häufige Eichung.
Diese Nachteile der herkömmlichen Verfahren und der herkömmlichen Geräte werden erfindungsgemäß beseitigt und es wird
ein Verfahren zur Bestimmung von Schwefeldioxid vorgeschlagen, welches einfach,zuverlässig und wirtschaftlich ist und äußerst
genaue Ergebnisse liefert bis hinunter zu Bruchteilen pro Million. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren
bei Umgebungstemperatur durchgeführt werden und es werden nur Festkörperkomponenten eingesetzt. Darüber hinaus erlaubt
die erfindungsgemäße Einrichtung die Bestimmung des Schwefeldioxids
durch Detektoren, welche ursprünglich nur zur Bestim-' mung von Stickstoffoxiden bestimmt waren.
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Diese Vorteile der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise dadurch verwirklicht, daß man eine bestimmte Menge
festes aber poröses Silbernitrit vorsieht und die Luft, welche Schwefeldioxid enthalten kann, durch das Silbernitrit
leitet, so daß es zu einer Reaktion zwischen dem Schwefeldioxid und dem Silbernitrit kommt. Das bei dieser Reaktion
freigesetzte Stickstoffdioxid dient als Indikator für die Anwesenheit und für die Menge von Schwefeldioxid.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine vereinfachte Vorrichtung zur Messung
von Schwefeldioxid zu schaffen, so daß man in wirtschaftlicher Weise einfach und zuverlässig äußerst genaue Ergebnisse bis
hinunter zu Bruchteilen von ppm erzielt. Vorzugsweise arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren bei Umgebungstemperaturen.
Ferner kann man mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Sensoren zur Bestimmung von Stickstoffoxiden an die Aufgabe der
zusätzlichen Bestimmung von Schwefeldioxid anpassen.
Erfindungsgemäß wird eine Silbernitritmenge zu einem festen aber porösen Körper geformt und die Luft, welche Schwefeldioxid
enthalten kann, wird durch den Silbernitritkörper geleitet, so daß das Schwefeldioxid mit dem Silbernitrit
reagiert. Das dabei freigesetzte Stickstoffdioxid dient als Indikator für die Anwesenheit von Schwefeldioxid und
die Menge des Stickstoffdioxids dient als Maß für die Menge des Schwefeldioxids.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise
im Schnitt und
Fig. 2 eine abgewandelte Ausf ührungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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-A-
Fig. 1 zeigt ein Gerät zur Schwefeldioxidmessung welches allgemein
mit 2 "bezeichnet ist. Dieses umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 4, welches an jedem Ende 6 und 8 offen ist. In dem
Gehäuse 4 ist eine zu einer gasdurchlässigen Kapsel 10 geformte
Menge Silbernitrit angeordnet. Die Kapsel 10 kann durch geeignete Einrichtungen geformt werden, z. B. durch
Formen des Silbernitrits zu einer festen aber porösen Scheibe. Ferner kann man zwei kreisförmige siebartige Scheiben aneinander
befestigen, so daß zwischen diesen beiden Scheiben Silbernitritkörner zurückgehalten werden, aber ein
Gasdurchtritt möglich ist. Mit axialem Abstand von der Kapsel 10 ist innerhalb dem Gehäuse 4 ein F.estkörperdetektor 12
zur Messung der Stickstoffoxide vorgesehen. Dieser Detektor 12 hat vorzugsweise den Aufbau gemäß US-Patent 3 764 269
(DT-OS 22 48 002.0). Es sind geeignete Einrichtungen, z. B. eine Batterie 14, vorgesehen, welche den Detektor 12 mit
Energie versorgen. Ferner ist als erwünscht ein Gebläse 16 vorgesehen, um die Luft durch das Gehäuse 2 zu ziehen.
Bei Gebrauch führt das Gebläse 16 oder dgl. dazu, daß das Gehäuse 4 von Luft durchströmt wird. Dabei tritt die Luft
durch die Kapsel 10 und durch den Detektor 12. Wenn sich nun Schwefeldioxid (SOp) in der Luft befindet, so kommt es zu'
einer Umsetzung zwischen dem Schwefeldioxid und dem Silbernitrit (AgNO2) und es werden pro Teil SO2 4,4 - 0,01 Teile
freigesetzt.
Das bei dieser Reaktion freigesetzte Stickstoffdioxid ?
wird sodann mit dem Festkörperdetektor 12 festgestellt und gemessen und die gemessene Stickstoffdioxidmenge wird an einem
Meßgerät 18 angezeigt. Wie bereits erwähnt, werden aus dem AgNOp für jedes Molekül SOp etwa 4 Moleküle MO2 freigesetzt.
Da nun der Detektor 12 die vorhandene N0p-Menge feststellt, entspricht das Ausgangssignal des Detektors 12 etwa dem
Vierfachen der vorhandenen S02~Menge. Falls erwünscht kann
das Meßgerät 18 zur Kompensation dieses Sachverhalts geeicht
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werden, so daß die SOp-Menge direkt angezeigt wird. Es wurde
festgestellt, daß man mit dieser Technik die vorhandene SOp-Menge genau feststellen und messen kann, und zwar bis zu
Bruchteilen von ppm in Luft. Darüber hinaus kann dieses Verfahren bei Umgebungstemperaturen durchgeführt werden und
es wird durch eine relative Feuchtigkeit im Bereich von 30 bis 80 % nicht gestört. Wenn die Luft auch NO oder NO2
enthält, so kann man dieses Verfahren ebenfalls anwenden. Hierzu ordnet man einen zweiten Pestkörperdetektor 12
parallel zur Einrichtung 2 an und dieser zusätzliche Detektor 12 mißt die Menge an NO oder NOp. Sodann wird das Ausgangssignal
des zweiten Detektors 12 von dem Ausgangssignal der Einrichtung 2 elektrisch subtrahiert und man kommt so zu
der Menge an SOp. Alternativ kann man wenn erwünscht eine Öffnung 22 im Gehäuse 4 zwischen der Kapsel 10 und dem
Detektor 12 vorsehen, sowie eine Verschlußeinrichtung, ζ. Β. ein Ventil 24, welches durch ein Solenoid oder dgl. betätigbar
ist und der alternierenden Öffnung und Schließung der Öffnung 22 dient. Diese Vorrichtung ist im geschlossenen
Zustand in Mg. 1 mit ausgezogenen Linien dargestellt und
im geöffneten Zustand mit gestrichelten Linien. Wenn die Öffnung 22 geöffnet ist, so kann die Luft nicht durch die
Kapsel 10 hindurchtreten. Wenn das Ventil 24 sich in der durch ausgezogene Linien dargestellten Position befindet,
so tritt die Luft .durch die Kapsel 10 zum Detektor 12, so daß der Schwefeldioxidgehalt bestimmt werden kann. Wenn nun das
Ventil 24 in die durch gestrichelte Linien angedeutete Position gebracht wird, so kann die Luft nicht durch die
Kapsel 10 strömen und die Luft strömt nunmehr durch die Öffnung 22 zum Detektor 12, so daß nun der Stickstoffdioxidgehalt
gemessen wird.
Gemäß Mg. 2 können herkömmliche Detektoren für NO oder NOp für die Bestimmung von SOp umgerüstet werden. Dies ist
mit herkömmlichen Einrichtungen nicht möglich. Es gelingt jedoch rasch, einfach und billig mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung. Gemäß Fig. 2 hat das Zusatzgerät einen ähnlichen Aufbau wie die Einrichtung gemäß Fig. 1. Es umfaßt ein
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zylindrisches Gehäuse 4 mit offenen Enden in dem eine
gasdurchlässige Kapsel 10 aus Silbernitrit angeordnet ist. Ein Ende 8 des Gehäuses 4 ist derart ausgebildet, daß es
kraftschliissig (durch Reibungsverbindung) an einem Sensor 20 eines herkömmlichen Gerätes zur Bestimmung von NO oder
NO2 "befestigt werden kann. Ferner können, falls erwünscht,
in dem Gehäuse 4 geeignete Einrichtungen, z. B. ein Gebläse 16, vorgesehen sein, um die Luft zwangsmäßig durch das Gehäuse
4 zu führen. Falls erwünscht, kann das Zusatzgerät gemäß Fig. 2 auch mit einer Öffnung 22 und einem Ventil 24
für den anhand der Fig. 1 "beschriebenen Zweck versehen sein.
Wenn der Sensor 20 Teil eines Detektors zur elektrochemischen, colorimetrischen oder konductometrischen Messung von
NOp ist, so kann das NOp des Zusatzgerätes gemäß Fig. 2
unmittelbar ohne vorherige Umwandlung gemessen werden und als Maß für die vorhandene SOp-Menge herangezogen werden.
Wenn der Sensor 20 Teil eines Chemilumineszenz-Detektors ist, so muß das NOp reduziert werden und das dabei gebildete
NO wird bestimmt und dient als Maß für die durch das Zusatzgerät strömende SOp-Menge.
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Claims (9)
- - 7 PATENTANSPRÜCHE1 .J Gerät zur Bestimmung von Schwefeldioxid, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (4), welches einen Gasströmungskanal bildet, einen in dem Gasströmungskanal angeordneten gasdurchlässigen Körper aus Silbernitrit (10), eine Einrichtung (12,20) zur Stickstoffdioxidbestimmung stromab von dem Körper (10) aus Silbernitrit und in strömungsmäßiger Verbindung mit dem Gasströmungskanal undeine Einrichtung (16) zum Hindurchleiten eines Gases durch den Körper aus Silbernitrit (10), so daß in dem Gas vorhandenes Schwefeldioxid mit dem Silbernitrit reagiert und Stickstoffdioxid freisetzt, welches durch die Einrichtung (12,20) bestimmbar ist und als Maß für die Konzentration des Schwefeldioxids in dem Gas dient.
- 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Silbernitritkörper (10) eine selbsttragende poröse Kapsel ist.
- 3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel aus kompaktiertem Silbernitrit gebildet ist.
- 4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Stickstoffdioxidbestimmung ein elektrochemischer Detektor ist.
- 5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Stickstoffdioxidbestimmung ein colorimetrischer Detektor ist.
- 6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Stickstoffdioxidbestimmung ein konductometrischer Detektor ist.609842/ 1011261700(1
- 7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Stickstoffdioxidbestimmung ein Chemilumineszenz-Detektor ist.
- 8. Vorrichtung zur Umrüstung eines Stickstoffdioxiddetektors für die Schwefeldioxidbestimmung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (4), welches einen Gas Strömungskanal "bildet, einen im GasStrömungskanal angeordneten gasdurchlässigen Körper aus Silbernitrit, eine Einrichtung zum Hindurchleiten eines Gases durch den Körper aus Silbernitrit, so daß in dem Gas vorhandenes Schwefeldioxid mit dem Silbernitrit reagiert und Stickstoffdioxid freisetzt und durch eine Einrichtung zum Einleiten des "bei der Reaktion freigesetzten Stickstoffdioxids in den Stickstoffdioxiddetektor.
- 9. Verfahren zur Bestimmung von Schwefeldioxid in Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gas durch einen Körper aus Silhernitrit leitet, so daß in dem Gas enthaltenes Schwefeldioxid mit dem Silhernitrit reagiert und Stickstoffdioxid freisetzt und daß man das "bei der Reaktion gebildete Stickstoffdioxid als Indikator für die Anwesenheit von Schwefeldioxid in dem Gas und als Maß für die Menge des Schwefeldioxids in dem Gas bestimmt.6 Π 9 R /. ο ι ι f· ι ι
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