DE2621616A1 - Analytisches verfahren und vorrichtung zur bestimmung des gesamt-stickstoff- und/oder -kohlenstoffgehalts in waessrigen systemen - Google Patents
Analytisches verfahren und vorrichtung zur bestimmung des gesamt-stickstoff- und/oder -kohlenstoffgehalts in waessrigen systemenInfo
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Description
SUMITOMO CHEMICAL COMPANY, LIMITED
Osaka, Japan
Osaka, Japan
11 Analytisches Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des
Gesamt-Stickstoff- und/oder -PCohlenstoffgehalts in wäßrigen
Systemen "
Priorität: 15. Mai 1975, Japan, Nr. 58 339/75
Die Erfindung "betrifft den in den Ansprüchen gekennzeichneten
Gegenstand.
Im Hinblick auf die Umweltprobleme mit Abwässern besteht Bedarf an analytischen Verfahren und Vorrichtungen zur schnellen
und genauen Bestimmung des Gesamtgehalts an Stickstoff, Kohlenstoff, Phosphor, Schwefel etc. in wäßrigen Systemen. Zur
Bestimmung des Gesaint-Stickstoffgehalts von wäßrigen Systemen sind die sogenannten naßchemischen Verfahren bekannt, die jedoch
äußerst zeitraubend sind. Um genaue analytische Werte zu erhalten, ist es darüber hinaus erforderlich, genügende Kenntnis
über die boi der Analyse ablaufenden Reaktionen und den Einfluß gleichzeitig anwesender Komponenten zu besitzen.
Außerdem erfordert die Durchführung der analytischen Verfahren
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beträchtliches technisches Geschick. Daneben sind einige analytische
Methoden bekannt, bei denen Meßinstrumente Anwendung finden, z.B. der coulometrische Nachweis von Ammoniak,
das bei der reduzierenden Zersetzung von Stickstoffmaterialien
entsteht, der Fluoreszenznachweis bei der Bildung von Stickstoffdioxid durch Reaktion von Stickstoffmonoxid, das
aus den Stickstoffmaterialien stammt, mit Ozon und der IR-Nachweis von Stickstoffmonoxid, das aus den Stickstoffmaterialien
erhalten worden ist.
Zur Bestimmung des Gesamt-Kohlenstoffgehalts in wäßrigen
Systemen ist andererseits z.B. ein Verfahren bekannt, bei dem kohlenstoffhaltige Materialien in einem sauerstoffhaltigen
Trägergas bei hohen Temperaturen zersetzt werden und das entstehende Kohlendioxid quantitativ bestimmt wird (US-PS
3 296 435). In einem anderen Verfahren v/erden die kohlenstoffhal
tigen Materialien in einem sauers toffr ei en Gas in Gegenwart
eines Katalysators, wie Palladium, bei erhöhter Temperatur zersetzt und das entstehende Kohlendioxid wird mit Hilfe eines
IR-Spektrometer quantitativ bestimmt (US-PS 3 530 292).
Diese Methoden haben jedoch den Nachteil, daß sie einen kostspieligen IR-Analysator erfordern. Zwar ist bei diesen Methoden
die Verwendung eines Gaschromatographen anstelle des IR-Analysators vorgeschlagen werden, jedoch bestehen dabei
Schwierigkeiten im Hinblick auf die Durchführung und die Sicherheit. Einerseits muß das bei der Zersetzung entstehende
Gas in einem Behälter gelagert werden, um vor der Analyse eine gleichmäßige Zusammensetzung zu gewährleisten. Andererseits
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ist hierzu ein Wasserstoff-Flammerionisationsdetektor erforderlich,
der mit gefährlichem Wasserstoffgas arbeitet.
Für die gleichzeitige Bestimmung des Gesamt-Stickstoff- und -Kohlenstoffgehalts sind nur wenige Methoden bekannt. Ein typisches
Verfahren baut auf dem Prinzip der Elementaranalyse für Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff auf. Hierbei werden
die kohlenstoffhaltigen Materialien in Gegenwart von Sauerstoff verbrannt und die stickstoffhaltigen Materialien reduziert,
worauf man die entstandenen Mengen an Kohlendioxid und Stickstoff mit Hilfe eines Gaschromatographen bestimmt. Dieses
Verfahren erfordert jedoch eine spezielle und komplizierte Vorrichtung für die Sauerstoffzufuhr.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein einfaches, schnelles und genaues analytisches Verfahren zur Bestimmung des Gesamt-Stickstoff-
und/oder-Kohlenstoffgehalts in wäßrigen Systemen
bereitzustellen, die stickstoff- und/oder kohlenstoffhaltige Materialien enthalten. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung,
eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bereitzustellen, die aus leicht verfügbaren und wenig kostspieligen
Instrumenten besteht.
Zur Lösung dieser Aufgabe eignet sich das Verfahren und die Vorrichtung, die in den Patentansprüchen gekennzeichnet sind.
Die zu analysierende wäßrige Lösung aus stickstoff- und/oder
kohlenstoffhaltigen Materialien wird mit Hilfe einer Ein-
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spritzeinrichtung in das Reaktorrohr eingeführt, gewöhnlich
durch den Einlaß für das Trägergas.
Beispiele für als Trägergas geeignete Inertgase sind Helium und Argon, wobei Helium bevorzugt ist, da seine thermische
Leitfähigkeit stark verschieden von der des Stickstoffs und Kohlendioxids ist. Zur Bestimmung des Gesamt-Kohlenstoffgehalts
kann auch Stickstoff als Trägergas verwendet werden. Andererseits ist zur Bestimmung des Gesamt-Stickstoffgehalts
mit oder ohne gleichzeitiger Bestimmung des Gesamt-Kohlenstoffgehalts Stickstoff als Trägergas unbrauchbar. Das Inertgas
wird dem Reaktorrohr aus der Versorgungseinrichtung gewöhnlich mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 20 bis
200 ml/min zugeführt.
Das Reaktorrohr kann aus einem hitze- und korrosionsbeständigem
Material bestehen, z.B. aus Quarz oder Keramikstoffen, wie Mullit. Die Größe des Reaktorrohrs unterliegt keiner bestimmten
Beschränkung, praktisch anwendbare Reaktorrohre haben
z.B.· einen Innendurchmesser von etwa 7 bis 13 mm und ein Innenvolumen
von etwa 20 bis 50 ml.
Das Reaktionsrohr ist mit einem zersetzenden Oxidationskatalysator
und/oder einem Reduktionsmittel Und/oder einem Oxidationsmittel gefüllt. Falls nur die Bestimmung des Gesamt-Stickstoffgehalts
beabsichtigt ist, kann das Reaktionsrohr nur mit einem zersetzenden Oxidationskatalysator und einem Reduktionsmittel
gefüllt sein. In diesem Fall ist der zersetzende
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Oxidationskatalysator auf der Einlaßseite und das Reaktionsmittel auf der Auslaßseite angeordnet. Falls nur die Bestimmung
des Gesamt-Kohlenstoffgehalts beabsichtigt ist, kann das
Reaktionsrohr mit dem Oxidationsmittel allein oder zusammen mit dem zersetzenden Oxidationskatalysator gefüllt sein. Um
die Zersetzung der kohlenstoffhaltigen Materialien zu beschleunigen und eine Pulverisierung des Oxidationsmittels zu
vermeiden, wird das Oxidationsmittel vorzugsweise mit dem zersetzenden Oxidationskatalysator angewandt, der an der Einlaßseite
angeordnet ist. Im Falle der Bestimmung des Gesamt-Stickstoff- und Kohlenstoffgehalts ist das Reaktorrohr mit
dem zersetzenden Oxidationskatalysator, dem Reduktionsmittel und dem Oxidationsmittel gepackt. Hierbei sind diese Materialien
im Reaktorrohr vorzugsweise in der genannten Reihenfolge von der Einlaßseite zur Auslaßseite angeordnet.
Das Reaktorrohr wird mit Hilfe einer üblichen Heizvorrichtung erhitzt, um die mit dem zersetzenden Oxidationskatalysator gepackte
Zone bei einer Temperatur von etwa 700 bis 12000C (vorzugsweise
etwa 700 bis 10000C) und die mit dem Reduktionsmittel und/oder dem Oxidationsmittel bepackte Zone(n) bei einer
Temperatur von etwa 300 bis 7000C zu halten. Falls nur das
Oxidationsmittel als Füllmaterial verwendet wird, liegt die Temperatur bei etwa 700 bis 12000C.
Als zersetzende Oxidationskatalysatoren eignen sich z.B. Metalle der Gruppen IB oder VIII des Periodensystems. Im Hinblick
auf ihre hohe Temperaturbeständigkeit sind Metalle der Platin-
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gruppe, wie Platin oder Palladium, bevorzugt. Der zersetzende Oxidationskatalysator kann in beliebiger Form angewandt werden,
die die Strömung der gasförmigen Materialien nicht verhindert, z.B. in Pellet-, Draht- oder Netzform. Gegebenenfalls
kann der zersetzende Oxidationskatalysator auch aus einem Metall bestehen, das auf ein übliches Trägermaterial, z.B.
Asbest oder Aluminiumoxid, niedergeschlagen ist. Der auf etwa 700 bis 12000C erhitzte zersetzende Oxidationskatalysator
zersetzt die stickstoff- und kohlenstoffhaltigen Materialien in Zusammenwirkung mit dem bei derart hohen Temperaturen oxidierenden
Einfluß des Wassers zu niedermolekularen Verbindungen, von denen ein Teil weiter in Stickstoff und Kohlendioxid
umgewandelt wird.
Als Reduktionsmittel eignen sich z.B. Kupfer, Nickel, Eisen, Kobalt und/oder Zink. Im Hinblick auf ihr hohes Reduktionsvermögen
sind reduziertes Kupfer und reduziertes Nickel bevorzugt. Das Reduktionsmittel kann in üblicher Form verwendet
werden, ZiB. in Pellet-, Draht- oder Netzform. Das auf etwa
300 bis 7000C erhitzte Reduktionsmittel wandelt die Stickstoffoxide,
die in dem aus der vorhergehenden Zone des zersetzenden Oxidationskatalysators strömenden Gasgemisch enthalten
sind, in Stickstoff um und eliminiert auch den im Gasgemisch enthaltenen Sauerstoff.
Als Oxidationsmittel eignen sich z.B. die Oxide von Kupfer, Kobalt, Nickel, Vanadin, Wolfram, Silber und/oder Mangan. Die
Oxide können allein oder in Kombination verwendet v/erden. Ein
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Beispiel für ein derartiges Gemisch ist Hopcalit, d.h. ein Gemisch
aus Manganoxid, Kupferoxid, Kobaltoxid und Silberoxid. Im Hinblick auf ihr hohes Oxidationsvermögen bei erhöhten Tem-
und
peratüren sind Oxide von Kupfer Kobalt bevorzugt. Das Oxidationsmittel
kann in beliebiger Form angewandt werden, z.B. in Pellet-, Draht- oder Netzform. Das auf etwa 300 bis 7000C erhitzte
Oxidationsmittel bewirkt eine Umwandlung der unvollständig oxidierten kohlenstoffhaltigen Verbindungen, die in dem
aus der vorhergehenden Zone des zersetzenden Oxidationskatalysators strömenden Gasgemisch enthalten .sind, zu Kohlendioxid.
In dem Reaktorrohr werden die stickstoff- und/oder kohlenstoffhaltigen
Materialien zu Stickstoff und/oder Kohlendioxid zersetzt. Das diese gasförmigen Materialien enthaltende Gasgemisch
strömt aus dem Reaktorrohr durch den Auslaß aus und wird einer Vorrichtung zum Entfernen'des Feuchtigkeitsgehalts
zugeführt. Zum Entfernen des Wassers eignen sich beliebige bekannte Vorrichtungen, z.B. ein mit einem Entwässerungsmittel,
wie Magnesiumperchlorat, Phosphorpentoxid oder Ionenaustauscherharz, gefülltes Rohr oder ein elektrischer Kühler.
Hierauf wird das feuchtigkeitsfreie Gasgemisch zur Bestimmung von Stickstoff und Kohlendioxid einem üblichen Gaschromatographen
mit Wärraeleitfähigkeitsdedektor zugeführt. Hierbei sind sowohl Einsäulen- als auch Doppelsäulenapparate anwendbar.
In der Trennsäule kann ein übliches Füllmaterial für die GasChromatographie verwendet werden, z.B. Silikagel, Aktivkohle
oder poröse Polymerperlen.
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Das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung wird im folgenden anhand von Figur 1 näher erläutert, die eine beispielhafte
Ausführungsform zur Bestimmung des Gesamt-Stickstoff- und Kohlenstoffgehalts zeigt.
Ein Inertgas,(z.B. Helium) strömt als Trägergas aus einem Gaszylinder
1 durch die Leitung 2 und verzweigt sich in zwei Richtungen. In der einen Richtung wird das Gas mit konstanter
Strömungsgeschwindigkeit durch einen Druckregler 4, ein Manometer 6 und eine Leitung 25 zur Referenzseite des Gaschromatographen
geleitet. In der anderen Richtung strömt das Gas mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit durch einen Druckregler 3
und ein Man ometer 5 zu einer Leitung 7. Der Hahn 8 ist in Figur 1 in Messungsstellung. Das Reaktorrohr 12 ist mit einem
Einlaß 11 und einem Auslaß 18 für das Trägergas ausgerüstet, wobei der Einlaß 11 auch zum Einführen der Analyseprobe dient.
Im Reaktorrohr 12 ist eine Oxidationskatalysatorzone 13, eine Reduktionsmittelzone 14 und eine Oxidationsmittelzone 15 angeordnet.
Mit den Heizvorrichtungen 16 und 17 werden die Oxidationskatalysatorzone
bzw. die Zonen des Reduktionsmittels und des Oxidationsmittels beheizt, um sie bei bestimmten erhöhten
Temperaturen zu halten.
Eine wäßrige Lösung aus stickstoff- und kohlenstoffhaltigen Materialien (gev/öhnlich etwa 10 bis 100 ^uLiter) wird als Probe
mit Hilfe einer geeigneten Einspeisvorrichtung 10, z.B. einer Mikrospritze oder einer Einspritzvorrichtung mit automatischer
Wägeeinrichtung, durch den Einlaß 11 in das Reaktorrohr 12 eingeführt. Das im Reaktorrohr 12 entstandene Gasge-
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misch wird mit dem Trägergas durch den Auslaß 18 und die Leitung 19 einer Einrichtung 20 zum Entfernen des Feuchtigkeitsgehalts
zugeführt. Das feuchtigkeitsfreie Gasgemisch wird dann durch die Leitung 21, den Hahn 8 und die Leitung 22 einem
Wärmeleitfähigkeits-Gaschromatographen mit gefüllten Trennsäulen
23 und 26 zugeführt. Das im Wärmeleitfähigkeitsdetektor 24 erhaltene Signal wird über eine Signalleitung 29 auf einen
Schreiber 30 gegeben.
Die Analyse erfolgt unter Zugrundelegung der Peakfläche und der Peakhöhe des aufgezeichneten Chromatogramms. Der Gesamt-Stickstoff-
und -Kohlenstoffgehalt der Probe kann direkt mit einem Datenanalysegerät 31, z.B. einem Digitalintegrator, ermittelt
werden. Der Hahn 8 dient zum Abtrennen des Gaschromatographen beim Austausch der in das Reaktorrohr 12 gepackten
Materialien-. Verändert man die in Figur 1 gezeigte Stellung des Hahns 8, so wird die Leitung 7 mit der Leitung 22 verbunden,
so daß das Trägergas direkt in den Gaschromatographen strömt. Die Leitungen 27 und 21 sind mit den Leitungen 9 bzw.
28 verbunden, so daß eine Verbindung zur Außenatmosphäre besteht. Die Leitung 9 wird z.B. auf etwa 120 C erhitzt, um eine
Wasserkondensation aufgrund der teilweisen Rückströmung des Gasgemischs beim Einspritzen der Probe zu vermeiden.
Das Verfahren der Erfindung ermöglicht eine schnelle und genaue Bestimmung des Gesamt-Stickstoff- und/oder-Kohlenstoffgehalts
in wäßrigen Systemen, die Stickstoff- und/oder kohlenstoffhaltige Materialien enthalten, wobei eine einfache
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Vorrichtung angewandt wird, die keine speziellen technischen
Kenntnisse erfordert. Unabhängig von der Art der in den wäßrigen Systemen enthaltenen stickstoff- und/oder kohlenstoffhaltigen
Materialien und selbst in Anwesenheit hoher Salzkonzentrationen (z.B. Meerwasser) kann die Bestimmung des Gesamt-Stickstoff-
und/oder-Kohlenstoffgehalts durchgeführt werden.
Auch läßt sich der organische Kohlenstoffgehalt leicht dadurch bestimmen, daß man die Probe mit einer anorganischen
Säure, wie Salzsäure, decarboxyliert oder indem man in Kombination eine Vorrichtung zur Bestimmung des anorganischen
Kohlenstoffgehalts anwendet.
Da die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach aufgebaut ist, läßt sie sich leicht bedienen. Ferner kann sie ohne Schwierigkeiten
automatisiert werden, so daß eine kontinuierliche Überwachung des Gesamt-Stickstoff- und/oder-Kohlenstoffgehalts
verschiedener wäßriger Systeme, z.B. von Abwässern, möglich ist.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1
Es wird die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung verwendet.
Es wird die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung verwendet.
In ein Mullitrohr von 10,5 mm Innendurchmesser und 30 cm Länge als Reaktorrohr werden ein zylindrisches Platinnetz
(MW 0,25 mm; 5 cm Länge) als zersetzender Oxidationskataly-
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sator, reduzierter Kupferdraht (etwa 8 ml; 0,6 mm Durchmesser;
5 mm Länge) als Reduktionsmittel und pelletisiertes Trikobalttetroxid (etwa 6 ml; 0,71 Ms 2,0 mm) als Oxidationsmittel
eingebracht, wobei die einzelnen Materialien durch Quarzwolle voneinander getrennt sind und auch am unteren
Ende Quarzwölle eingebracht wird. Die Zone des zersetzenden
Oxidationskatalysators wird bei 9500C und die Zonen des Reduktionsmittels
bzw. des Oxidationsmittels bei 5000C gehalten. In eine Edelstahlsäule von 1 ml Länge, die als Trennsäule
des Gaschromatographen dient, wird Silicagel (0,18 bis 0,25 mm) eingefüllt und die Säule wird bei einer Temperatur
von 8O0C gehalten. Die Temperatur des Wärmeleitfähigkeitsdetectors
beträgt 1000C. Als Trägergas wird Helium mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 60 ml/min verwendet.
20 ul einer wäßrigen Lösung von Natriumnitrat und Kaliumhydrogenphthalat
werden mit Hilfe einer Mikrospritze in das Reaktorrohr eingebracht, um Eichkurven herzustellen. Dies geschieht
durch Auftragen der Beziehungen zwischen den Peakflä.chen von Stickstoff und Kohlendioxid im Chromatogramm
und dem Gesamt-Stickstoff- und -Kohlenstoffgehalt; vgl.
Figur 2. Hierbei bedeutet (o) Stickstoff und (x) Kohlenstoff. Unter Verwendung der erhaltenen Eichkurven wird der
Gesamt-Stickstoff- und -Kohlenstoffgehalt von wäßrigen Lösungen
verschiedener stickstoff- und kohlenstoffhaltiger Materialien bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle I wiedergegeben,
wobei jeder Wert das Mittel aus vier Analysen darstellt.
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- 12 Tabelle I
| ;. Testverbindung | bekannter Ge- samtgehalt (ppm) |
C | Gemessener Ge- samtgehalt (ppm) |
C |
| L-Methionin | N | 400 | N | 400 |
| 4-Aminoantipyrin | 93 | 400 | 93 ' | 401 |
| Glycin | 127 | 172 | 128 | 174 |
| Hexamethylen. tetramin |
100 | 64 | 102 | 65 |
| P οIyvinylalkohol | 50 | 55 | 52 | 57 |
| Harnstoff | - | 86 | '- | 87 |
| Natriumthiocyanat | 200 | 142 | 201 | 145 |
| Natriumhydrogen- carbonat |
165 | 200 | 160 | 200 |
| Ammoniumchlorid | — | - | — | - |
| Pyridin +3% NaCl | 500 | 371 | 502 | 372' |
| Glycin + 3% Na3SO4 | 86 | 343 | 86 | 339 |
| Anilin + 3% NaCl | 200 | 397 | 202 | 396 |
| 77 | 77 |
Beispiel 2
Der Gesamt-Stickstoff- und -Kohlenstoffgehalt von wäßrigen Lösungen verschiedener stickstoff- und kohlenstoffhaltiger
Materialien wird gemäß Beispiel 1, jedoch unter Verwendung von 0,1 % Palladiura-auf-Aluminiumoxid (Teilchengröße 0,42
bis 0,84 mm; etwa 4 ml) anstelle des Platinnetzes bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle II wiedergegeben.
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- 13 Tabelle II
| Testverbindung | bekannter Ge samtgehalt (ppm) |
C | gemessener Ge samtgehalt (ppm) |
C |
| Anilin Pyridin NaHCO3+ 3% NaCl Harnstoff + 3% NaCl |
N | 198 371 500 86 |
N | 196 372 502 85 |
| 39 86 200 |
39 84 201 |
Beispiel 3
Der Gesamt-Stickstoffgehalt von wäßrigen Lösungen verschiedener
stickstoffhaltiger Materialien wird gemäß Beispiel 1,
jedoch ohne Verwendung eines Oxidationsmittels bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle III wiedergegeben.
| Testverbindung ι ! |
Gesamt-N-Gehalt (ppm) | gemessen |
| Natriumnitrit Natriuinazid Sulfaminsäure Ammoniumsulfat |
bekannt | 98 102 61 199 |
| 100 100 6o 200 |
Beispiel 4
In ein Mullitrohr von 7 mm Innendurchmesser und 30 cm Länge
als Reaktorrohr werden ein zylindrisches Platinnetz (MW 0,25 mm; 1 cm Länge) als zersetzender Oxidationskatalysator
und pelletisiertes Trikobalttetroxid (etwa 6 ml; 0,71 bis 2,0 mm) als Oxidationsmittel eingebracht, wobei die Materi-
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alien durch Quarzwolle voneinander getrennt sind und auch am unteren Ende Quamrolle angeordnet ist. Die Oxidationskatalysatorzone
wird bei 95O0C, die Oxidationsmittelzone bei;
50O0C gehalten. In eine Edelstahlsäule von 1 m Länge, die als
Trennsäule des Gaschromatographen dient, wird Silikagel (0,18 bis 0,25 mm) gefüllt und die Temperatur der Säule wird
bei 8O0C gehalten. Die Temperatur des Wärmeleitfähigkeitdetektors
liegt bei 80°C. Als Trägergas wird Helium mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 60 ml/min verwendet.
Mit Hilfe einer Eichkurve, die unter Verwendung einer wäßrigen Lösung von Kaliuinhydrogenphthalat hergestellt worden ist,
wird der Gesamt-Kohlenstoffgehalt von wäßrigen Lösungen verschiedener kohlenstoffhaltiger Materialien bestimmt. Die
eingespritzte Protienmenge beträgt 20 yü..
Die Ergebnisse sind in Tabelle IV wiedergegeben.
| Gesamt-C-Gehalt (ppm) | gemessen | |
| Tes tverbindung | bekannt | 48 |
| o-Kresol | 47 | 108 |
| m-Kresol | 109 | 98 |
| Glucose | 100 | 70 |
| Benzoesäure | 69 | 52 |
| Na trium-ß-naphthalin- sulfonat |
51 | 246 |
| m-Toluidin | 248 | 638 |
| Anilin | 623 | 745 |
| Pyridin | 742 |
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In ein Quarzrohr von 7 mm Innendurchmesser und 20 cm Länge
als Reaktorrohr wird Kobaltoxid (etwa 3 ml) als Oxidations»
mittel eingefüllt und die Temperatur wird bei 8000C gehalten.
Eine Edelstahlsäule von 2,5 m Länge, die als Trennsäule des Gaschromatographen dient, wird mit Silikagel (0,18 bis
0,25 mm) beschickt und die·Säulentemperatur wird bei 800C gehalten.
Die Temperatur des Wärmeleitfähigkeitdetektors wird auf 800C eingestellt. Als Trägergas wird Helium mit einer
Strömungsgeschwindigkeit von 40 ml/miri verwendet.
Mit Hilfe einer Eichkurve, die unter Verwendung einer wäßrigen Lösung von Kaliumhydrogenphthalat hergestellt worden ist,
wird der Gesamt-Kohlenstoffgehalt von wäßrigen Lösungen verschiedener
kohlenstoffhaltiger Materialien bestimmt. Die eingespritzte Probenmenge beträgt 20 ul. Die Ergebnisse sind in
Tabelle Y wiedergegeben.
| Te s tverbindung | Gesamt-C-Gehalt (ppm) | gemessen |
| Benzoesäure Wasserstoff Alanin Hippursäure Glucose Natrium-ß-naphthalin- sulfonat |
bekannt | 107 94 96 105 109 97 |
| 100 100 100 104 105 98 |
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Beispiel 6
Der Gesamt-Kohlenstoffgehalt einer wäßrigen Lösung von
Kaliumhydrogenphthalat und Natriunihydrogencarbonat wird gemäß Beispiel 5 bestimmt, jedoch werden als Oxidationsmittel etwa 3 ml Manganoxid (Fall A), etwa 1 ml 5 % Palladium-auf-Asbest und etwa 3 ml Kobaltoxid (Fall B) bzw. etwa 1 ml
pelletisiertes Silber und etwa 3 ml Kobaltoxid (Fall C) verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle VI wiedergegeben.
Kaliumhydrogenphthalat und Natriunihydrogencarbonat wird gemäß Beispiel 5 bestimmt, jedoch werden als Oxidationsmittel etwa 3 ml Manganoxid (Fall A), etwa 1 ml 5 % Palladium-auf-Asbest und etwa 3 ml Kobaltoxid (Fall B) bzw. etwa 1 ml
pelletisiertes Silber und etwa 3 ml Kobaltoxid (Fall C) verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle VI wiedergegeben.
| Tes tve rbindung I |
Gesamt-C-Gehalt (ppm) | gemessen ABC |
165 816 97 |
171 832 104 |
| Kaiiumhydrο gen- phthalat Natriunihydrogen carbonat |
bekannt | 166 799 109 |
||
| 162 810 100 *) 500 |
Anmerkung; *) Standard
Beispiel 7
Ein Quarzrohr von 7 mm Innendurchmesser und 20 cm Länge als Reaktorrohr wird mit einem zylindrischen Platinnetz (MIi 0,25mm;
1 cm Länge) als zersetzendem Oxidationskatalysator und
Kupferoxid (etwa 3 ml) als Oxidationsmittel beschickt und
die Temperatur wird bei 7700C gehalten. Eine Edelstahlsäule von 2,5 m Länge, die als Trennsäule des Gaschromatographen dient, wird mit Silikagel (0,18 bis 0,25 mm) gefüllt und die Säulentemperatur wird bei 8O0C gehalten. Die Temperatur des
Kupferoxid (etwa 3 ml) als Oxidationsmittel beschickt und
die Temperatur wird bei 7700C gehalten. Eine Edelstahlsäule von 2,5 m Länge, die als Trennsäule des Gaschromatographen dient, wird mit Silikagel (0,18 bis 0,25 mm) gefüllt und die Säulentemperatur wird bei 8O0C gehalten. Die Temperatur des
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Wärmeleitfähigkeitsdetektors wird auf 130°C eingestellt. Als
Trägergas wird Helium mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 40 ml/min verwendet.
Mit Hilfe einer Eichkurve, die unter Verwendung einer wäßrigen Lösung von Natriumbenzoat und Natriumcarbonat hergestellt
worden ist, wird der Gesamt-Kohlenstoffgehalt yon
wäßrigen Lösungen verschiedener kohlenstoffhaltiger Materialien bestimmt. Die eingespritzte Probenmenge beträgt 25 ul.
Die Ergebnisse sind in Tabelle VII wiedergegeben.
| Testverbindung *) | Gesamt-C-Gehalt (ppm) |
gemessen |
| Citronensäure^63) + Na3CO3 (41) EDTA (284) + NaHCO3 (41) Natriumacetat" (219) + Na3CO3 (41) Natriumtartrat (220) + NaHCO3 (41) Äthanol (165) + Na3CO3 (41) 4-Aminoantipyrin (299) + NaHCO3 (61) Natrium-Kalium- (23) + NaHC0 (11) "tarxrat J Mannit (10) + K3CO3 (21) Natriumacetat· (6) + NaHCO3 (21) Natriumrhodanid (16) + K3CO3 (16) |
bekannt | 306 335 257 256 206 362 33 34 25 34 |
| 304 325 260 261 206 360 34 31 27 32 |
Anmerkung:
*) Die Zahlen in Klammern bedeuten den Kohlenstoffgehalt
(ppm).
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Claims (18)
1. Analytisches Verfahren zur Bestimmung des Gesamt-Stickstoff-
und/oder -Kohlenstoffgehalts in wäßrigen Lösungen, die stickstoff- und/oder kohlenstoffhaltige Materialien enthalten,
dadurch gekennzeichnet, daß man die wäßrige Lösung mit einem Inertgas, das praktisch frei
ist von Stickstoff und/oder Kohlendioxid, als Trägergas in ein Reaktorrohr einleitet, das mit einem zersetzenden Oxidationskatalysator
und/oder einem Reduktionsmittel und/oder einem Oxidationsmittel gefüllt und bei erhöhter Temperatur
gehalten ist, um das stickstoff- und/oder kohlenstoffhaltige Material zu Stickstoff und/oder Kohlendioxid zu zersetzen,
und die in dem aus dem Reaktorrohr strömenden Gasgemisch enthaltene Stickstoff- und/oder Kohlendioxidmenge mit Hilfe
eines Wärmeleitfähigkeits-Gaschromatographen bestimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man ein mit einem zersetzenden Oxidationskatalysator, einem Reduktionsmittel und einem Oxidationsmittel gefülltes Reaktorrohr
verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den zersetzenden Oxidationskatalysator auf 700 bis 12000C,
das Reduktionsmittel auf 300 bis 7000C und das Oxidationsmittel auf 300 bis 7000C erhitzt.
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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein mit einem zersetzenden Oxidationskatalysator und
einem Reduktionsmittel gefülltes Reaktorrohr verwendet.
einem Reduktionsmittel gefülltes Reaktorrohr verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den zersetzenden Oxidationskatalysator auf 700 bis 12000C
und das Reduktionsmittel auf 300 bis 7000C erhitzt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man ein mit einem zersetzenden Oxidationskatalysator und einem Oxidationsmittel gefülltes Reaktorrohr verwendet.
7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
man den zersetzenden Oxidationskatalysator auf 700 bis 12000C
und das Oxidationsmittel auf 300 bis 7000C erhitzt.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den zersetzenden Oxidationskatalysator und das Oxidationsmittel
auf 700 bis 120O0C erhitzt.
9· Verfahren nach Anspruch 1,· dadurch gekennzeichnet, daß
man ein mit einem Oxidationsmittel gefülltes Reaktorrohr verwendet.
10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß man das Oxidationsmittel auf 700 bis 12000C erhitzt.
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11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als zersetzenden Oxidationskatalysator mindestens ein Metall
der Gruppe IB oder VIII des Periodensystems" verwendet.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
man Platin oder Palladium als Oxidationskatalysator verwendet.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man als Reduktionsmittel mindestens ein Metall der Reihe: Kupfer, Nickel, Eisen, Kobalt und Zink verwendet.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man reduziertes Kupfer oder reduziertes Nickel verwendet.
15· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man als Oxidationsmittel mindestens ein Oxid aus der Reihe der Oxide von Kupfer, Kobalt, Nickel, Vanadin, Wolfram, Silber
und Mangan verwendet.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
man die Oxide von Kupfer oder Kobalt verwendet.
17· Verfahren nach Anspruch11, dadurch gekennzeichnet, daß man als Inertgas Helium verwendet.
18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Reaktorrohr verwendet, daß der Reihe nach mit dem
zersetzenden Oxidationskatalyr.ator, dem Reduktionsmittel und
dem Oxidationsmittel gepackt ist.
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19· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den
Ansprüchen 1 Ms 18, gekennzeichnet durch eine Versorgungseinrichtung für ein Inertgas, das praktisch frei ist von
Stickstoff und/oder Kohlendioxid, ein Reaktorrohr (12) mit einem Einlaß (11) und einem Auslaß (18) für das Inertgas,
das mit einem zersetzenden Oxidationskatalysator und/oder einem Reduktionsmittel und/oder.·, einem Oxidationsmittel gefüllt
ist, eine Einspritzvorrichtung (10) zum Einführen der Probe in das Reaktorrohr (12), eine Einrichtung (20) zum Entfernen
der Feuchtigkeit aus dem im Reaktorrohr (12) entstandenen Gasgemisch und einen GasChromatographen mit einem Wärmeleitfähigkeitsdetektor
(24), wobei die Versorgungseinrichtung, das Reaktorrohr (12), die Einrichtung (20) und der
Gaschromatograph durch Leitungen verbunden sind.
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50058339A JPS51134189A (en) | 1975-05-15 | 1975-05-15 | Measuring method of the total carbon volume |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
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