DE3137756A1 - Colorimetrisches gasdosimeter - Google Patents
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Description
HOEGER, STELLRECmf:&PA&T&ER
pate ν.fc.A-JvV Ä.t-'T.e- *...· .:. O I O / / DD
A 44 865 u Anmelderin: Mine Safety Appliances
22. September 1981 Company
u - 152 600 Penn Center Boulevard
Pittsburgh, Penn. 15235
U. S. A.
Beschreibung
Colorimetrysches Gasdosimeter
Die Erfindung betrifft ein colorimetrisches Gasdosimeter, welches sich entsprechend der Dosis der schädlichen Gase
in der Atmosphäre in Längsrichtung verfärbt.
Bei colorimetrischen Gasdosimetern wird eine ihre Farbe ändernde Reaktionssubstanz in Kontakt mit der Umgebungsluft gebracht, üblicherweise über eine Diffusionsstrecke,
um auf Konvektionsströmungen beruhende Fehler auszuschalten.
Die Farbentwicklung ist ein Maß für die Dosis des nachzuweisenden Gases, die vom Dosimeter aufgenommen
worden ist. Die aufgenommene Dosis ergibt sich über eine bestimmte Zeitdauer als integriertes Produkt aus Konzentration
und Zeit. Die von der Behörde OSHA als zulässige Grenzdosis für giftige Gase vorgeschriebene Dosis, das
sogenannte "zeitgewichtete 8-Stunden-Mittel" ist die Gesamtdosis über 8 Stunden dividiert durch 8.
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Bisher sind zwei Typen colorimetrischer Gasdosimeter verwendet
worden. Die Art, bei welcher eine Farbentwicklung in einer Längsrichtung auftritt, hat ein längliches Bett mit der anzeigenden
Chemikalie, üblicherweise mit einer aktiven Komponente auf einem inerten, granulierten Träger, der in einem
Glasrohr angeordnet ist. Das nachzuweisende Gas diffundiert von einem offenen Ende des Rohres in das Bett und durch
dieses hindurch. Ein Farbwechsel entwickelt sich längs des Bettes, wobei die Länge des Farbwechsels ein Maß für die
aufgenommene Dosis darstellt. Solche Rohre sind in weitem Umfange zur Messung von CO-Dosen verwendet worden. Für viele
Gase und bei zunehmend strenger werdenden Dosiskriterien ist jedoch die Länge konventioneller Farbrohre nicht ausreichend
empfindlich, um kleinere Dosen zu messen. Die Länge der Verfärbung, die bei einer bestimmten Dosis erzeugt wird, ist
der Menge der aktiven Komponente proportional, wenn aber die Menge der aktiven Chemikalie geringer wird, um die Empfindlichkeit
zu erhöhen, dann wird auch die Intensität der entwickelten Verfärbung geringer, so daß es schwierig wird,
die Verfärbung zu erkennung.
Die Dosimeter vom Farbvergleichtyp setzen üblicherweise eine Oberfläche eines mit einer Reaktionssubstanz imprägnierten
Papiers oder ein ähnliches Substrat der Atmosphäre aus. Das führt dazu, daß verschiedene Farben erzeugt werden oder
Farbvariationen auftreten, und zwar in Abhängigkeit von der aufgenommenen Dosis. Das Papier wird anschließend mit einem
oder mehreren Farbstandards verglichen, um die aufgenommene Dosis festzustellen. Bei solchen Farbvergleichmethoden ergeben
sich üngenauigkeiten, die vor allen Dingen auf den individuellen Unterschieden bei der Beurteilung von Farbgleichheiten
'und Farbverschiedenheiten beruhen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein colorimetrisches Gasdosimeter
derart auszubilden, daß gleichzeitig die Empfindlichkeit und die Ablesungssicherheit erhöht werden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein colorimetrisches
Gasdosimeter, welches gekennzeichnet ist durch ein an den Enden geschlossenes, durchsichtiges Rohr, dessen eines
Ende geöffnet werden kann, und durch einen aus einem Substrat bestehenden Nachweisstreifen, der eine sich in Kontakt mit
dem nachzuweisenden Gas verfärbende Reaktionssubstanz trägt, wobei der Streifen in Längsrichtung in dem Rohr angeordnet
ist und ein Ende des Streifens von dem offenbaren Ende des
Rohrs durch eine Diffusionsstrecke entfernt ist.
Wenn das Dosimeterrohr geöffnet wird und in die Atmosphäre gebracht
wird, die das nachzuweisende Gas enthält, entwickelt
sich längs des Streifens eine Farbänderung, die der.aufgenommenen Dosis des nachzuweisenden Gases entspricht. Die
Diffusxonsstrecke kann ein offenes Stück des Rohres sein, aber vorzugsweise umfaßt sie eine poröse Diffusionsbarriere,
beispielsweise einen Stopfen eines offenzelligen, synthetischen Harzes. Das Dosimeterrohr kann im Inneren eines
größeren, unzerbrechlichen Schutzrohrs angeordnet sein.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die nachfolgende Beschreibung .einer bevorzugten Ausführungsform eines Dosimeters dient im Zusammenhang mit der Zeichnung,
die ein erfindungsgemäßes Dosimeter in Längsschnitt zeigt, der näheren Erläuterung.
* β β··* 49 H *
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Das Gasdosimeter umfaßt.einen Nachweisstreifen 2, der in Längsrichtung
in einem durchsichtigen Rohr 4 angeordnet ist, welches an beiden Enden verschlossen ist. In der Nähe des einen Endes
weist das Rohr eine Bruchlinie 6 auf. Ein kleiner Stopfen 8 eines offenzelligen Schaums oder eine andere poröse Sperre,
beispielsweise ein Propfen aus Stoff oder Pasern oder eine
poröse Membran, ist zwischen dem Ende des Streifens und der Bruchlinie angeordnet. Der Nachweisstreifen wird dadurch in
seiner Lage gehalten, daß ein Ende um einenteilweise zusammengedrückten/ elastischen Propfen 10 herumgelegt ist.
Das Dosimeterrohr kann aus jedem transparenten Material bestehen,
welches für das zu bestimmende Gas inert ist, besteht
aber üblicherweise aus Glas. Das Glasrohr wird durch ein zweites, größeres durchsichtiges Rohr 14 aus unzerbrechlichem
Kunststoff umgeben, an welchem mittels eines druckknopfartigen
Stopfens 18 ein Clip 16 befestigt ist. Damit läßt sich
das Dosimeter an einem Knopfloch oder an einem anderen Bekleidungsstück des Benutzers befestigen. Ein Stopfen 12 aus
Gummi oder einem anderen elastischen Material weist eine axiale öffnung auf, in welche das Dosimeterrohr eingeschoben
ist, so daß es vom Stopfen lösbar elastisch gehalten wird. Mit der Außenfläche liegt der Stopfen 12 lösbar an dem
Schutzrohr 14 an, so daß man eine einfache, billige Dosimeter-Gesamtanordnung erhält.
Wenn das Dosimeter benutzt .wird, wird der Stopfen 12 zusammen
mit dem Dosimeterrohr 4 aus dem Schutzrohr 14 herausgezogen, das Ende des Dosimeterrohrs 4 wird entlang der Bruchlinie 6
abgebrochen und der Stopfen 12 mit Dosimeterrohr 4 werden wieder in das Schutzrohr 14 eingesetzt. Dadurch wird der
Nachweisstreifen über die Diffusionsstrecke der umgebenden
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Atmosphäre ausgesetzt, wobei sich längs des Streifens eine
Verfärbung ausbildet. Die Länge der Verfärbung hängt von der· aufgenommen Dosis ab und ist ein Maß dafür. Die bei
einer bestimmten Dosis auftretende Länge der Verfärbung
kann dadurch eingestellt werden, daß man die Menge der Reaktionssubstanz auf dem Nachweisstreifen verändert, die
Breite des Streifens., die Größe des Rohrs, den Abstand des Streifenendes vom offenen Ende des Rohrs sowie Art
und Größe der Diffusionsstrecke. Um die Dosis über einen Zeitraum von 8 Stunden zu messen, werden üblicherweise
Rohre mit einem Innendurchmesser zwischen 2 und 6 mm verwendet. Sobald die Überwachungsperiode vorbei ist, bei- .
spielsweise nach einem Zeitablauf von 8 Stunden, wird das Dosimeterrohr herausgenommen und die Länge der Farbentwicklung
wird gemessen. Zur Messung der Farbentwicklung kann in dem Schutzrohr eine gedruckte Skala vorgesehen
werden.
Der Nachweisstreifen ist ein Substrat, welches die Reaktionssubstanz trägt, die ihre Farbe ändert, sobald sie mit dem
zu bestimmenden Gas in Kontakt kommt. Vorzugsweise ist der Substrat Filterpapier, aber andere poröse Substrate können
verwendet werden, beispielsweise Löschpapier, Filz, Stoffe oder Dochte. Es können auch nichtporöse Substrate verwendet
werden, beispielsweise Glasstäbe oder Plastikstreifen. Die Reaktionssubstanz kann auf nur einem Teil des Substrates
angeordnet sein, beispielsweise in einer schmalen, sich längsweise erstreckenden Linie der Reaktionssubstanz auf
einem breiten Substrat.. Das Substrat wird so ausgewählt, . daß es gegenüber der Reaktionssubstanz und gegenüber dem
nachzuweisenden Gas inert ist. Das Substrat wird gesättigt oder beschichtet mit einer Lösung der Reaktionssubstanz in
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Wasser, Alkohol oder einem anderen Lösungsmittel. Anschließend
wird es getrocknet, so daß das poröse Substrat mit der Reaktionssubstanz imprägniert zurückbleibt, während ein nichtporöses Substrat mit der Reaktionssubstanz beschichtet ist.
In einigen Fällen ist es wünschenswert, ein anfeuchtendes Imprägniermittel zuzusetzen, um die colorimetrische Reaktion
zu beschleunigen. In diesen Fällen können Anfeuchtungsmittel geringer Flüchtigkeit, beispielsweise Glyzerin, in die Reaktionslösung
eingebracht werden. In geeigneten Fällen kann eine besonders gleichmäßige Verteilung der Reaktionssubstanz
dadurch erreicht werden, daß man die Reaktionssubstanz durch eine Reaktion von zwei oder mehr Lösungen in situ in einem
porösen Substrat bildet.
Ein Blatt Filterpapier (Whatman Nr. 1) ist mit einer dreiprozentigen
Silbernitratlösung in entionisiertem Wasser gesättigt
und über ein zweites Filterpapier gelegt, welches mit einer
' -]/2~prozentigen Natriumcyanidlösung in entionisiertem
Wasser gesättigt ist. Die Natriumcyanidlösung diffundiert etwa fünf Minuten nach oben in das erste Blatt und reagiert
mit dem Silbernitrat unter Ausbildung eines Silbercyanidniederschlages, der gleichmäßig das Filterpapier imprägniert.
Das das .ausgefallene Silbercyanid enthaltende Blatt wird sorgfältig von dem anderen Filterpapier abgenommen, bei
Raumtemperatur oder in einem Ofen bei einer Temperatur bis zu 90 /4°C getrocknet und dann in Streifen geschnitten.
Ein Streifen des weißen, imprägnierten Papiers mit einer
Breite von 2,5 mm und einer Länge von 80 mm wurde in ein
Dosimeterrohr entsprechend der Zeichnung eingelegt. Das
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Dosimeterrohr hatte ein Innendurchmesser von 5 mm, und das
Ende des Nachweisstreifens war 10 mm von der Bruchlinie entfernt.
Nach der Öffnung des Rohres und nach Kontakt mit einer Atmosphäre, die 10 ppm H„S enthielt, bildete sich eine
braunschwarze Verfärbung der folgenden Länge:
Einwirkungszeit (Stunden) |
Ver färbungs1änge (mm) |
0,3 | 4. |
1 | 13 |
2 | 18 |
4 | 24 |
8 | 30 |
Filterpapier (Whatman Nr. 1) wurde mit einer Lösung von 1,5 g o-Tolidin in 10 ecm Aceton und .90 ecm Isopropanol gesättigt
und an der Luft getrocknet. Man erhielt ein weißes Nachweispapier. Ein 2,5 mm breiter Streifen erzeugte in einem Dosimeterrohr
mit 5 mm Innendurchmesser eine 25 mm lange graugrüne Verfärbung, wenn eine 5 ppm NO2 enthaltende Atmosphäre
acht Stunden einwirkte.
Filterpapier (Whatman Nr. 1) wurde mit einer Lösung von 0,025 g Phenolsulfonephthalein-Natriumsalz und 0,1 g Natriumcarbonat
in 75 ecm entionisiertem Wasser, 30 ecm Isopropanol·
und 5 ecm Gl·yzerin gesättigt, dann luftgetrocknet. Man erhielt
ein purpurrotes Nachweispapier. Ein 2,5 mm breiter
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Streifen entwickelte .in einem 5 mm Innendurchmesser aufweisenden
Rohr eine 42 mm lange, blaßgelbliche Verfärbung, wenn acht Stunden lang eine 5 ppm SCL· enthaltende Atmosphäre einwirkte
.
Filterpapier (Whatman Nr. 1) wurde mit einer Lösung von 1 g Bromophenolblau in 50 ecm entionisiertem Wasser und 50 cem
Isopropanol gesättigt und anschließend an der Luft getrocknet. Man erhielt ein orangenes Nachweispapier. Ein 2,5 mm breiter
Streifen ergab in einem Nachweisrohr mit 5 mm Innendurchmesser eine 28 mm lange blaue Verfärbung, wenn eine Atmosphäre
mit 25 ppm NH3 acht Stunden lang einwirkte.
Filterpapier (Whatman Nr. 31) wurde mit einer Lösung von 0,32 g Pb (C2H3O2)2 . 3H2O in 90 ecm entionisiertem Wasser,
5 ecm Isopropanol und 5 ecm Glyzerin gesättigt und anschließend
an der Luft getrocknet. Man erhielt ein weißes Nachweispapier. Ein 2,5 mm breiter Streifen zeigte in einem Rohr mit
einem Innendurchmesser von 5 mm eine 3 4 mm lange braunschwarze Verfärbung, wenn eine 10 ppm H„S enthaltende Atmosphäre
acht Stunden lang einwirkte.
Leerseite
Claims (12)
- Patentansprüche.j Colorimetrisches Gasdosimeter, gekennzeichnet durch ein an den Enden geschlossenes, durchsichtiges Rohr (4), dessen eines Ende geöffnet werden kann, und durch einen aus einem Substrat bestehenden Nachweisstreifen' (2), der eine sich in Kontakt mit dem nachzuweisenden Gas verfärbende Reaktionssubstanz trägt, wobei der Streifen (2) in Längsrichtung in dem Rohr (4) angeordnet ist und ein Ende des Streifens von dem offenbaren Ende des Rohres durch eine Diffusionsstrecke entfernt ist.
- 2. Gasdosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat porös und mit der Reaktionssubstanz, imprägniert ist.
- 3. Gasdosimeter nach Anspruch oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionssubstanz eine anfeuchtende Substanz enthält.
- 4. Gasdosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionssubstanz zum Nachweis von Schwefelwasserstoff Silbercyanid ist.A 44 865 u22. September 1Ö81 - 2 -u - 152
- 5. Gasdosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionssubstanz zum Nachweis von Stickstoffdioxid o-Tolidin ist.
- 6. Gasdosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionssubstanz zum Nachweis von Schwefelwasserstoff Bleiacetat ist.
- 7. Gasdosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionssubstanz zum Nachweis von Schwefeldioxid Phenolsulfonephthalein-Natriumsalz und Natriumkarbonat ist.
- 8. Gasdosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionssubstanz zum' Nachweis von Ammoniak Bromphenolblau ist.
- 9. Gasdosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichent, daß der Innendurchmesser des Rohrs (2) zwischen 2 und 6 mm liegt.
- 10. Gasdosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusionsstrecke einen Stopfen (8) aus offenzelligem Schaum umfaßt.
- 11. Gasdosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Filterpapier besteht.A 44 865 u22. September 1981 - 3 -u - 152
- 12. Gasdosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastischer Stopfen (12) mit einer axialen Öffnung an der dem offenbaren Ende des Rohres (2) gegenüberliegenden Seite lösbar an diesem anliegt und daß ein zweites transparentes Rohr (14), welches länger ist als das erste, an der Außenfläche des elastischen Stopfens (12) lösbar anliegt.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3137756C2 DE3137756C2 (de) | 1986-12-04 |
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Family Applications (1)
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CA (1) | CA1157751A (de) |
DE (1) | DE3137756C2 (de) |
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