DE2851761A1

DE2851761A1 - Detektor fuer die gasanalyse

Info

Publication number: DE2851761A1
Application number: DE19782851761
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl Chem Dr Piringer
Original assignee: Metrohm AG
Current assignee: Piringer Otto Dipl-Chem Dr 8000 Muenchen De
Priority date: 1977-12-02
Filing date: 1978-11-30
Publication date: 1979-06-07
Also published as: DE2851761B2; DE2851761C3; CH625050A5

Description

Detektor für die Gasanalyse
Die elektrolytische Leitfähigkeit von Lösungen wird in der analytischen Chemie vielfach zu Konzentrationsmessungen angewendet.
Besondere Bedeutung haben die auf diesem Prinzip beruhenden spezifischen Detektoren der Gaschromatographie erlangt. Die Komponenten der zu analysierenden Probe werden in ionenbildende Substanzen, z.B. C02, SO2, HC1, umgewandelt und anschliessend von einem Trägergas dem Detektor zugeführt. Dieser besteht aus drei IIauptteilen, nämlich einem Absorber, einem Phasentrenner und einer Messzelle.
Die bekannten Detektoren weisen den Nachteil auf, dass die Phasentrennung s-chwierig zu beherrschen ist. Das wirkt sich nachteilig auf die Stabilität der Nullinie oder die Anzeigegeschwindigkeit und letztlich auf die Genauigkeit der Analyse und die Empfindlichkeit des Detektors aus.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Detektor für die Gasanalyse, z.B. die Gaschromatographie, in welchem ein ionenbildende Substanzen enthaltendes Trägergas mit einer Flüssigkeit, z.B. Wasser, gemischt wird, ungelöstes Gas von der Flüssigkeit abgetrennt wird und die die zu bestimmenden Spezies enthaltende Flüssigkeit durch eine Messzelle strömt. Die Erfindung hat die Aufgabe, einen Detektor dieser Art zu schaffen, der mittels eines einfachen konstruktiven Aufbaus eine vollständige Trennung der flüssigen von der gasförmigen Phase des Gas-Flüssigkeits-Gemisches vor dem Eintritt der die zu bestimmenden Spezies enthaltenden Flüssigkeit in die Messzelle für konduktometrische oder amperometrische Messungen erzielt.
Erfindungsgemäss ist der Detektor dadurch gekennzeichnet, dass ein mit je einem Zulauf für das Trägergas und die Flüssigkeit versehenes Absorptionsrohr eine zur Rohrachse geneigte Austrittsöffnung aufweist, an welcher ein senkrechter Ablaufstab angeordnet ist, um die die zu bestimmenden Spezies enthaltende Flüssigkeit zur Vermeidung der Bildung von Glasblasen aus dem Bereich der Austrittsöffnung abzuziehen, und dass in einem bestimmten Abstand vom freien Ende des Ablaufstabes eine Zulaufkapillare der Messzelle angeordnet ist, um zwischen dem freien Ende des Ablaufstabes und der Eintrittsöffnung der Zulaufkapillare eine kontinuierliche Flüssigkeitsverbindung herzustellen, welche durch Ueberfluten der Eintrittsöffnung der Zulaufkapillare das Eindringen von Gasblasen in die Messzelle verhindert.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert, in welcher ein Elektrolytleitfähigkeitsdetektor in einem schematischen Längsschnitt dargestellt ist.
Ein senkrecht angeordnetes Absorptionsrohr 1 weist eine obere Eintritts öffnung 2 für ein ionenbildende Substanzen enthaltendes Trägergas und einen seitlichen Anschluss 3 für die Zuführung von entionisiertem Wasser auf. Im Absorptionsrohr 1 kommt der zugeführte Gasstrom mit dem Wasserstrom in Berührung.
Anschliessend strömt das Gas-Wasser-Gemisch durch das Absorptionsrohr 1 in einen Phasentrenner, der ein Mantelrohr 4 aufweist, dessen oberes Ende über eine Dichtung 5 mit dem Absorptionsrohr 1 verbunden ist. Die Trennung der im Gas-Wasser-Gemisch enthaltenen Gasblasen erfolgt am unteren, schräg geschnittenen Ende 6 des Absorptionsrohres 1, wobei das Mantelrohr 4 zur Ableitung des abgetrennten Trägergases mit einem Rohrstutzen 7 versehen ist. Am Ende 6 des Absorptionsrohres 1 ist in dessen Verlängerung ein Ablaufstab 8 angebracht, der das Wasser aus dem Bereich der Oeffnung des Endes 6 ableitet und störende Gasblasen abtrennt.
Unterhalb des freien Endes 9 des Ablaufstabes 8 ist in einem bestimmten Abstand von diesem eine Zulaufkapillare 10 ebenfalls senkrecht angeordnet, deren oberer Teil wie der Ablaufstab 8 vom Mantelrohr 4 umgeben ist. Das vom freien Ende 9 des Ablaufstabes 8 herabfliessende Wasser bildet zum oberen Ende der Zulaufkapillare 10 eine kegelartige Wasserverbindung 11, d.h. das vom Ablaufstab 8 herabfliessende Wasser überflutet die Eintrittsöffnung 12 der Zulaufkapillare 10. Die Wasserverbindung 11 lässt allenfalls mitgerissene Gasblasen an der Aussenseite des Wasserkegels abgleiten, so dass der Eintritt solcher Gasblasen in die Zulaufkapillare 10 verhindert ist.
An die Zulaufkapillare 10 ist eine Messzelle 13 angeschlossen, die mit zwei Messelektroden 14 versehen ist. An die Messzelle 13 schliesst sich eine Ablaufkapillare 15 an, deren unteres Ende 16 schräg geschnitten ist, um einen kontinuierlichen Ablauf zu erzielen.
Ein Teil des die Eintrittsöffnung 12 der Zulaufkapillare 10 überflutenden Wasserstromes gelangt in die Zulaufkapillare 10, strömt an den Messelektroden 14 vorbei und v?rlässt den dargestellten Detektor am unteren Ende 16 der Ablaufkapillare 15.
Der restliche Wasserstrom, der längs der Aussenseite der Zulaufkapillare 10 fliesst, wird in einem Auffangrohr 17 gesammelt, welches den unteren Bereich des Mantelrohrs 4 umgibt, mit der Zulaufkapillare 10 über eine Dichtung 18 verbunden ist und mit einem Ueberlauf 19 für das gesammelte Wasser versehen ist.
Dadurch bildet sich für das untere, offene Ende des Mantelrohrs 4 ein Wasserverschluss, der das als Phasentrennraum dienende Innere des Mantelrohrs 4 von der Aussenatmosphäre trennt. Das Absorptionsrohr 1 und die Messzelle 13 mit der Zulaufkapillare 10 und der Ablaufkapillare 15 können daher zu ihrer Reinigung leicht voneinander getrennt werden.
Die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in der Messzelle 13 wird durch Bemessung der Länge und des Innendurchmessers der Zulaufkapillare 10 und der Ablaufkapillare 15 festgelegt. Der Werkstoff, die Abmessungen und die Strömungsverhältnisse für die mobilen Phasen werden dem jeweiligen Verwendungszweck angepasst.
Eine praktische Ausführungsform des dargestellten Detektors kann beispielsweise aus Glas bestehen. Der Innendurchmesser des Absorptionsrohres 1 und der Ablaufkapillare 15 beträgt 1 mm, der Innendurchmesser der Zulaufkapillare 10 beträgt 0,5 mm und die Länge des etwa 2 mm starken Ablaufstabes 8 ist 5 bis 8 cm. In einem Anwendungsbeispiel betrug der in das Absorptionsrohr 1 eintretende Gasstrom 2 me/min und der Wasserstrom 8 mC/min, wobei vom Wasserstrom die Hälfte durch die Messzelle 13 geleitet wurde. Das Absorptionsrohr 1 wurde auf einer Temperatur von 150 C konstant gehalten, was auch für die Messzelle 13 erfolgen kann.
Das Hauptanwendungsgebiet des vorliegenden Detektors liegt in der quantitativen Spurenanalyse flüchtiger Stoffe.

Claims

Patentansprüche 1. Detektor für die Gasanalyse, in welchem ein ionenbildende Substanzen enthaltendes Trägergas mit einer Flüssigkeit gemischt wird, ungelöstes Gas von der Flüssigkeit abgetrennt wird und die die zu bestimmenden Spezies enthaltende Flüssigkeit durch eine Messzelle strömt, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit je einem Zulauf (2,3) für das Trägergas und die Flüssigkeit versehenes Absorptionsrohr (1) eine zur Rohrachse geneigte Austrittsöffnung (6) aufweist, an welcher ein senkrechter Ablaufstab (8) angeordnet ist, um die die zu bestimmenden Spezies enthaltende Flüssigkeit zur Vermeidung der Bildung von Gasblasen aus dem Bereich der Austrittsöffnung abzusaugen, und dass in einem bestimmten Abstand vom freien Ende (9) des Ablaufstabes (8) eine Zulaufkapillare (10) der Messzelle (13) angeordnet ist, um zwischen dem freien Ende (9) des Ablaufstabes (8) und der Eintritts öffnung (12) der Zulaufkapillare (10) eine kontinuierliche Flüssigkeitsverbindung (11) herzustellen, welche durch Ueberfluten der Eintrittsöffnung (12) der Zulaufkapillare (10) das Eindringen von Gasblasen in die Messzelle (13) verhindert.
2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeicliiiet, dass der die Austrittsöffnung (6) enthaltende Bereich des Absorptionsrohres (1), der Ablaufstab (8) und der die Eintrittsöffnung (12) enthaltende Bereich der Zulaufkapillare (10) von einem einen Phasentrennraum begrenzenden Mantelrohr (4) umgeben sind, dessen oberes Ende über eine Dichtung (5) mit dem Absorptionsrohr (1) verbunden und dessen unteres Ende von einem einen Ueberlauf (19) aufweisenden Auffanggefäss (17) für die Flüssigkeit umgeben ist.
3. Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenbereich des Auffanggefässes (17) über eine weitere Dichtung (18) mit der Zulaufkapillare (10) der Messzelle (13) verbunden ist.
4. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufkapillare (10), die Messzelle (13) und eine sich an die Messzelle (13) anschliessende Ablaufkapillare (15) einstückig ausgebildet sind, wobei die Innendurchmesser und Längen der Zulaufkapillare (10) und der Ablaufkapillare (15) derart gewählt sind, dass der in die Zulaufkapillare (10) eintretende Teilstom der die zu bestimmenden Spezies enthaltenden Flüssigkeit mit einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit durch die Messzelle (13) fliesst.