DE3011908C2 - Dosimeter zum Messen einer gasförmigen Luftverunreinigung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dosimeter zum Messen der zeitlich durchschnittlichen Konzentration einer gasförmigen Verunreinigung in der Atmosphäre nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einem Dosimeter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, wie es aus der US 39 24 219 bekannt ist, muß die Abdeckplatte von der Detektorsubstanz beabstandet sein, ist nur eine einzige Detektorsubstanz vorgesehen und schließt die Basis das Dosimeter nach unten dicht ab. Insbesondere bei hohen Konzentrationen der gasförmigen Verunreinigung oder langen Expositioriszciicn kcnricr; sich hierbei Meßfehler ergeben, da die Detektorsubstanz in den Bereich der Sättigung gelangt.

Ähnliche Dosimeter sind aus den US 39 50 980 und 85 017 bekannt, wobei hier zusätzlich zu der mit den durchgehenden Kanälen versehenen Abdeckplatte noch weitere Hilfsmittel, z. B. Gitter, vorgesehen sind, um eine Schicht ruhender Luft sicherzustellen. Der Aufbau des Dosimeters verursacht dadurch einen zusätzli

chen konstruktiven Aufwand.

Aus der US 38 47 552 ist es bekannt, mittels mehrerer Filter Schadstoffe in der Luft zu /nessen. Die Luft wird hierbei durch mehrere Filter gepumpt, die jeweils für unterschiedliche Schadstoffe bestimmt sind. Auch Wer muß bei Sättigung der einzelnen Filter mit Fehlmessungen gerechnet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dosimeter der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß ίο die Gefahr von Meßfehlern infolge Sättigung der Detektorsubstanz vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 gelöst.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Geis gensiand der Unteransprüche.

Sobald die erste Detektorsubstanz größere Mengen der gasförmigen Luftverunreinigung oder des Schadstoffes aufgenommen hat, diffundiert ein Teil davon durch die Kanäle in der Basis zur zweiten Detektorsubstanz. Durch eine Untersuchung der zweiten Detektorsubstanz läßt sich daher feststellen, ob die erste Detektorsubstanz gesättigt ist

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert Es zeigt
F i g. 1 ein Dosimeter in einer auseinandergezogenen Darstellung und

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 von F i g. 1.

In F i g. 1 und 2 ist ein Dosimeter gezeigt das eine Basis 1 mit einem flachen Hohlraum 2 besitzt in welchem eine Schicht einer ersten Detektorsubstanz 3 angeordnet ist die den Boden des flachen Hohlraums 2 vollständig bedeckt

Eine Abdeckplatte 5, die in ihrer Länge und Breite der

Basis 1 entspricht, ist mit einem Vorsprung 10 ausgebildet, der mit Reibungssitz in den Hohlraum 2 paßt, wie in F i g. 2 gezeigt. Wenn die Abdeckplatte 5 und die Basis 1 zusammengefügt sind, ist die erste Detektorsubstanz 3 dicht zwischen dem Vorsprung 10 und dem Boden des Hohlraums 2 eingeschlossen, so daß kein Raum zwisehen der ersten Detektorsubstanz 3 und weder dem Boden des Hohlraums 2 noch dem Vorsprung 10 bleibt.

Die Abdeckplatte 5 ist mit einer Vielzahl von kreisförmigen Kanälen 6 versehen, die sich durch den Vorsprung 10 hindurch erstrecken. Die Basis 1 ist ebenfalls mit einer Vielzahl kreisförmiger Kanäle 4 versehen, die sich vom Boden des Hohlraums 2 durch die Basis 1 erstrecken.

Die Basis 1 hat Reibungssitz in einer flachen Mulde 12 eines Unterbodens 11. In der Mulde 12 ist eine Schicht einer zweiten Detektorsubstanz 13 angeordnet, welche den Boden der Mulde 12 vollständig bedeckt und dicht zwischen der Basis 1 und dem Boden der Mulde 12 eingeschlossen ist, so daß kein Raum zwischen der zweiten Detektorsubstanz 13 und weder der Mulde 12 noch der Basis 1 vorhanden ist. Die Größe der Mulde 12 entspricht in der Länge und in der Breite der Basis 1.

Im Betrieb diffundiert der gasförmige Schmutzstoff der Atmosphäre zur ersten Detektorschicht 3 nur durch die Kanäle 6 und kann er die zweite Detektorschicht 13 so pup Hnrrh Diffusion durch die Kanäle 4 erreichen. Eine Diffusion durch die Kanäle 4, die zur zweiten Detektorsubstanz führen, tritt z. B. auf wenn die erste Deleklorsubstanz 3 mit gasförmigem Schmutzstoff gesättigt ist. Die zweite Detektorsubstanz 13 ist identisch mil der ersten Detektorsubstanz 3.

Durch eine Untersuchung der zweiten Detcktorsubstanz 13 auf Anwesenheit des gasförmigen Schmut/.sloffes läßt sich feststellen, ob eine Sättigung der ersten

Dctcktorsubstanz 3 stattgefunden hat. Eine zuverlässige Messung der durchschnittlichen Konzentration des gasförmigen Schmutzstoffes kann nur vorgenommen weden, wenn die erste Detektorsubstanz 3 nicht gesättigt ist Wenn die zweite Detektorsubstanz 13 mehr als 15 Gew.-°/o Schmutzstoff enthält, sind Messungen, welche auf den durch die erste Detektorsubstanz 3 gesammelten Mengen beruhen, ungenau.

Im Betrieb diffundiert der gasförmige Schmutzstoff durch die Kanäle 4 und 6 nach dem Fickschen Gesetz und wird durch die Detektorsubstanzen 3 und 13 gehalten, bis die Analyse durchgeführt wird. Die Detektorsubstanzen 3 und 13 können ein beliebiges Material sein, das absorbiert, adsorbiert, reagiert oder sich in anderer Weise mit dem gasförmigen Schmutzstoff verbindet Unabhängig von der Art und Weise, in welcher die Detektorsubstanzen 3 und 13, mit dem gasförmigen Schmutzstoff in Wechselwirkung treten, soll ihre Menge oder Stärke ausreichend sein, um mit der Gesamtschmutzstoffmenge, die sie kontaktiert, vollständig in Wechselwirkung zu treten. Detektorsubstanzen sind oft spezifisch für den besonderen gasförmigen Schmutzstoff, der überwacht werden soll. Beispiele von Detektoren, die für verschiedene Schmutzstoffe verwendet werden können, sind aktivierter Kohlenstoff oder Aktivkohle, Silikagele, poröse Polymere und aktivierte Tonerde. Der Kohlenstoff oder die Tonerde können beispielsweise in einem polymeren Bindemittel, wie Polytetrafluorethylen, eingebettet werden.

Die Abdeckplatte 5 und die Basis 1 werden Vorzugsweise aus Materialien hergestellt, die nicht hygroskopisch und sowohl chemisch als auch physikalisch für den zu überwachenden gasförmigen Schmutzstoff inert sind. Beispiele solcher Materialien sind Polyäthylen, Polypropylen, Polymere oder Copolymere von Teträfluoräthylen und Hexafluoräthylen, rostbeständiger Stahl und verschiedene Metalle. Die vorerwähnten Polymere können leicht im Spritzgußverfahren verarbeitet werden.

Damit ein Dosimeter eine genaue Anzeige der Konzentration im zeitlichen Durchschnitt eines gasförmigen Schmutzstoffes in der Atmosphäre gibt, soll es durch Luftbewegung unbeeinflußt bleiben und ausreichend empfindlich sein, um eine angemessene Masse selbst bei niedrigen Konzentrationen zu sammeln. Bei dem beschriebenen Dosimeter geschieht das Sammeln des gasförmigen Schmutzstoffes durch die Kanäle 6, deren Enden direkt zu der ersten Detektorsubstanz 3 führen, so daß kein Luftraum um den Detektor herum bieibt. Die Kanäle 4 und 6 haben ein Länge/Durchmesser-Verhältnis von mindestens 3,0 und bevorzugt mindestens 3,4, wodurch das Dosimeter von Luftbewegungen in der Umgebung im wesentlichen unabhängig ist. Obwohl der Querschnitt der Kanäle normalerweise rund ist, können auch Kanäle von anderen Querschnittsformen vorgesehen werden.

Innerhalb der vorstehend angegebenen Grenzen können beliebige Längen oder Durchmesser gewählt werden, wobei eine obere Grenze von etwa 10 für das Länge/Durchmesser-Verhältnis zweckmäßig ist. Kanallängen im Bereich von etwa 0,1 bis 1,0 cm sind bevorzugt, da sie Durchmesser von etwa 0,04 bis 0,25 cm ergeben. Die gewünschte Größe des Dosimeters bestimmt jedoch im allgemeinen die oberen Grenzen der Kanalabmessungen.

Die Anzahl der Kanäle 6,4 beeinflußt die die Menge des gesammelten gasförmigen Schmutzstoffes, da sie die zur Diffusion verfügbare Gesamtquerschnittsfläche festlegt. Das Dosimeter hat eine brauchbare Empfindlichkeit bei geringer Konzentration mit nur wenigen, beispielsweise 50, Kanälen 6. Vorzuziehen sind jedoch, 200 bis 350 Kanäle 6 sowohl in der Abdeckplatte 5 als auch in der Basis 1.

Im Gebrauch wird das vorangehend beschriebene Dosimeter von der Person getragen, die dem gasförmigen Schmutzstoff ausgesetzt ist. Das Dosimeter wird so an der Kleidung angebracht, daß die Kanäle 6 freiliegend bleiben. Gegebenenfalls kann das Dosimeter an einer Stelle angeordnet werden, an welcher es einer Umgebungsluft ausgesetzt wird, die der Luft entspricht welcher die jeweilige Person ausgesetzt ist Nachdem es während eines gemessenen Zeitraums exponiert worden ist werden die Detektorsubtanzen 3, 13 auf den Inhalt des gasförmigen Schmutzstoffes analysiert Die Meßwerte für den vorhandenen gasförmigen Schmutzstoff können mathematisch zur Umgebungskonzentration durch die Anwendung des Fickschen Gesetzes in Beziehung gebracht werden, wodurch die durchschnittliche Umgebungskonzentration während der Expositionszeit erhalten wird.

Die Analyse kann in der Weise durchgeführt werden, daß die Detektorsubstanzen 3, 13 entfernt und dann herkömmliche analytische Verfahren angewendet werden, um Veränderungen in aen thermischen, chemischen oder physikalischen Eigenschaften der Detektorsubstanzen 3, 13 zu messen. Die Gaschromatographie ist ein geeignetes analytisches Verfahren. Wenn der gasförmige Schmutzstoff von den Detektorsubstanzen 3, 13 isoliert werden soll, können solche herkömmlichen Desorptionslösungsmittel, wie Schwefelkohlenstoff, Methylenchlorid, Äther und Alkohole zuerst verwendet werden, den Schmutzstoff vom Detektor abzuziehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Dosimeter zum Messen der zeitlich durchschnittlichen Konzentration einer gasförmigen Verunreinigung in der Atmosphäre, mit einer Basis, mit einem flachen Hohlraum in der Basis zur Aufnahme einer Detektorsubstanz, die mit der gasförmigen Verunreinigung reagiert, und! mit einer Abdeckplatte, die auf der Basis aufliegt und deren Innenseite dem Hohlraum so angepaßt ist, daß die Detektorsubstanz zwischen der Basis und der Abdeckplatte eingeschlossen ist, wobei die Abdeckplatte mit einer Vielzahl von durchgehenden Kanälen versehen ist, von denen jeder ein Länge/Durchmesser-Verhältnis von mindestens 3 aufweist und die sich unmittelbar zur Atmosphäre öffnen, dadurch gekennzeichnet,

daß die Detektorsubstanz (3) derart zwischen der Basis (I) und der Abdeckplatte (5) eingeschlossen ist, daß kein Raum zwischen der Detektorsubstanz (3) und der Basis (1) und der Abdeckplatte (5) verbleibt, daß auch die Basis (1) mit einer Vielzahl von durchgehenden Kanälen (4) versehen ist, und daß ein Unterboden (11) mit einer flachen Mulde (12) vorgesehen ist, in der eine zweite identische Detektorsubstanz (13) zur Reaktion mit der gasförmigen Verunreinigung angeordnet ist, wobei der Unterboden (11) so mit der dem Hohlraum (2) abgewandten Seite der Basis (1) verbunden ist, daß die weitere Detektorsubstanz (13) zwischen der Basis (1) und dem Unterboden (11) dicht eingeschlossen ist.

2. Dosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle eine Länge von etwa 0,1 bis 1,0 cm und einen Durchmesser von etwa 0,04 bis 0,25 cm haben.

3. Dosimeter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Abdeckplatte (5) als auch die Basis (1) mit 200 bis 350 Kanälen versehen ist.

4. Dosimeter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorsubstanz (3) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aktivkohle, aktiviertem Kohlenstoff, Silikagelen, aktivierter Tonerde und porösen Polymeren besteht.