DE3432518A1

DE3432518A1 - Verfahren zum nassveraschen von biologischen und petrochemischen stoffen sowie kohle

Info

Publication number: DE3432518A1
Application number: DE19843432518
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 5461 Windhagen Blaufuß; Gerhard Dipl.-Chem. Dr. 5305 Alfter Kudermann
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Current assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority date: 1984-09-05
Filing date: 1984-09-05
Publication date: 1986-03-13

Description

Verfahren zum Naßveraschen von biologischen und petrochemischen
Stoffen sowie Kohle Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Naßveraschen von biologischen und petrochemischen Stoffen sowie Kohle, insbesondere für die quantitative Analyse auf Basis von schwefelsäurehaltigen Lösungen.
Zur Veraschung von biologischen Stoffen, Pech und Kohle ist u.a. die Trockenveraschung in öfen, die Plasmaveraschung mit angeregtem Sauerstoff und die Naßveraschung in geschlossenen Druckgefäßen sowie unter Normaldruck bekannt.
Abgesehen von dem höheren apparativen Aufwand ist die Naßveraschung in geschlossenen Systemen mit dem Nachteil behaftet, daß man bei niedriger Temperatur, z.B. 140 - 220 OC und demzufolge längeren Reaktionszeiten arbeiten muß.
Bei der Naßveraschung mit offenem System werden üblicherweise Temperaturen eingehalten, die unterhalb der Siedetemperatur der verwendeten Aufschlußreagenzien liegt. Von Millon wurde 1864 jedoch eine besondere Verfahrensweise vorgeschlagen, bei der in einem offenen System die Schwefelsäure mit der Probe bis zum Rauchen erhitzt und dann ein Oxidationsmittel - hier Salpetersäure - zugetropft wurde.
Diese Verfahrensweise ist aber für viele Naßveraschungen von solchen Materialien nicht geeignet, die besonders schwer oxidierbare biologische und petrochemische Stoffe, wie z.B. hochmolekulare Fette, Pech, Kohle u.a. enthalten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, das bekannte Verfahren nach Millon derart zu verbessern, daß auch schwer oxidierbare Stoffe, wie oben erwähnt, mit einer einfachen Verfahrensweise zu veraschen sind.
Uberraschenderweise hat sich gezeigt, daß auch hochmolekulare Fette, Pech und Kohle sehr schnell aufgeschlossen werden, wenn bei einer schnellen Aufheizung mit einem Temperaturgradienten von grad T >100 OC pro Minute in weniger als 3 Minuten die Lösung zum Rauchen gebracht wird und dann das Oxidationsmittel in sehr kleinen Tropfen in eine nach unten gerichtete Strömung unter Aufrechterhaltung des Rauchens der Lösung solange eingetropft wird, bis der Oxidatlonsvorgang beendet ist.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn für die bei Raumtemperatur flüssig vorliegenden Stoffe der eingangs genannten Art vor dem Erhitzen 20 - 50 Vol.-% der Gesamtmenge an eingesetztem Oxidationsmittel in die Lösung vorgelegt wird. Die Tropfengröße des Oxidationsmittels ist vorzugsweise kleiner als 0,03 ml.
Die Naßveraschung wird bevorzugt in einem Rundkolben (ca. 100 ml), der mit einem Tropftrichter (ca. 25 ml), einem Kühler nach Liebig, einer Destillierbrücke mit Einleitrohr und einem Absorptionsgefäß mit Wasserkühlung bestückt ist, durchgeführt.
Mit dieser Apparatur kann unter Rückfluß oxidiert und Elemente wie z.B. Quecksilber im Reaktionsgemisch zurckgehalten werden.
Es ist aber besonders vorteilhaft, wenn das Wasser unter gleichzeitiger Absorption flüchtiger Stoffe auch abdestilliert wird.
Dann wird nämlich die maximal mögliche Temperatur der schwefelsäurehaltigen Lösung von ca. 330 OC erreicht. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß das Kühlrohr mit einer Mantellänge von 300 mm so bemessen ist, daß ohne Wasserkühluna wenig Säure, aber das Wasser in kürzester Zeit entweichen kann. Auf diese Weise können auch weniger konzentrierte Säuren eingesetzt werden und trotzdem schnelle Reaktionszeiten erreicht werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Beispiel 1 1 g schweres Heizöl wurde in einen 100-ml - Rundkolben eingewogen und mit 10 ml Schwefelsäure (H2S04, 98 %) und 3 ml Salpetersäure (HN03, 63 %) versetzt. Die Lösung wurde in einem Rundkolben auf einem Magnetrührer, der von einem Rohrheizkörper mit ca. 700 OC beheizt wurde, unter Rühren erhitzt.
Nach 3 Minuten war das Säuregemisch entwässert und die Schwefelsäurelösung begann zu rauchen. Unter ständigem Rauchen und Rühren wurden noch 6 Minuten lang insgesamt 5 ml Salpetersäure (HN03, 63 %, Tropfengröße 0,03 ml) zugetropft.
Nach insgesamt 9 Minuten wurde eine klare Lösung erreicht.
Beispiel 2 1 g Pech, auf ca. 2mm gebrochen, wurde in einem 100-ml-Rundkolben eingewogen und mit 10 ml Schwefelsäure (H2S04, 98 %) versetzt. Der Rundkolben wurde wie in Beispiel 1 erhitzt.
Nach 2 Minuten begann die Säure zu rauchen und es wurde unter ständigem Rauchen und Rühren innerhalb weiterer 8 Minuten 10 ml Salpetersäure (HN03, 63 %, Tropfengröße 0,03 ml) zugetropft. Nach insgesamt 10 Minuten wurde eine klare Lösung erreicht.
Beispiel 3 1 g Schweinespeck wurde in einen 100-ml-Rundkolben eingewogen und aus einem Tropftrichter 14 ml eines Gemisches von 10 ml H2S04 , 98 % und 4 ml H202 30 % zudosiert. Es wurde wie in Beispiel 1 erhitzt. Nach ca. 3 Minuten begann die Lösung stark zu rauchen und des wurden unter ständigem Rauchen und Rühren innerhalb weiterer 6 Minuten 5 ml Salpetersäure (HN03, 63 %, Tropfengröße 0,03 ml) zugetropft. Nach insgesamt 9 Minuten wurde eine klare Lösung erreicht.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Naßveraschen von biologischen und petrochemischen Stoffen sowie Kohle in einer schwefelsäurehaltigen Lösung durch Erhitzen bis zum Rauchen und tröpfchenweiser Zugabe eines Oxidationsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung mit einer Aufheizgeschwindigkeit von mehr als 100 OC pro Minute erhitzt und in weniger. als 3 Min zum Rauchen gebracht wird, das Oxidationsmittel in eine nach unten gerichtete Strömung eingetropft und das organische Material unter ständigem Rühren und Rauchen verascht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Erhitzen ein Oxidationsmittel in einer Menge von 20 - 50 Vol.-% der Gesamtmenge der zugesetzten Oxidationsmittel vorgelegt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tropfengröße des zugesetzten Oxidationsmittels kleiner als 0,03 ml ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser von der Säure destillativ ge trennt wird und die Säure im Reaktionsgefäß zurückbleibt.