DE3729080A1 - Diffusionssammler mit einer umwandlungszone - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Diffusionssammler mit den
Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs.
Ein derartiger Diffusionssammler ist in der
US-Zeitschrift: American Industrial Hygiene
Association Journal (40) Juli, 1979, Seite 588 bis 591
beschrieben.
Der Begriff Diffusionssammler bezieht sich sowohl auf
reine Sammler wie auch auf anzeigende Dosimeter.
Der bekannte Diffusionssammler besitzt einen
röhrchenförmigen Diffusionsbehälter, der geeignet ist,
gasförmige Schadstoffe, wie z. B. NO bzw. NO2 oder
auch NO x , zu sammeln und einer nachfolgenden
chemischen Analyse zugänglich zu machen. Dazu ist
vorgesehen, daß das einseitig öffenbare Röhrchen an
seinem der Öffnung gegenüberliegenden Ende zunächst
einen mit Triethanolamin versehenen durchlässigen
Gitterträger besitzt, dem eine mit Chromsäure
imprägnierte Glasfaserscheibe folgt. Das durch die
Öffnung und eine anschließende Diffusionszone
eindiffundierende NO x wandert bis zum Boden des
Röhrchens, wo zunächst das eventuell vorhandene NO2
durch das Triethanolamin auf dem Gitterträger
festgehalten wird, wohingegen NO durch den
Gitterträger bis zur Glasfaserscheibe
weiterdiffundieren kann, wo es durch die
Chromsäureimprägnierung zu NO2 oxidiert und
ebenfalls an der Triethanolaminschicht des
Gitterträgers adsorbiert wird.
Ein wesentlicher Nachteil des bekannten
Diffusionssammlers ist darin zu sehen, daß ein
Verhältnis zwischen dem Behälterquerschnitt und der
Höhe der Luftsäule, welche der zu sammelnde Schadstoff
als Diffusionsstrecke durchlaufen muß, von mindestens
1 : 3 eingehalten werden muß, um eine reproduzierbare
Diffusion zu erhalten. Die deshalb notwendige
Längenausdehnung des Dosimeterbehälters macht ihn
unhandlich (vgl. S. R. Coleman in: Am. Ind. Hyg.
Assoc. J., 44 (9), S. 632, 1983). Des weiteren ist
eine längenanzeigende Dosimetrie nicht möglich,
sondern es müßte dazu das Sammelröhrchen noch weiter
verlängert werden; dies würde zu einer unerwünschten,
unhandlichen Vergrößerung des Diffusionsbehälters
führen.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe
zugrunde, einen Diffusionssammler der genannten Art so
zu verbessern, daß seine Nachweisempfindlichkeit
erhöht wird, daß sowohl Sammel- als auch
Umwandlungsbereich großflächig der Behältergeometrie
angepaßt werden können, so daß eine kleinere und
handlichere Bauform erzielt und eine längenanzeigende
Dosimetrie ermöglicht wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt bei einem
gattungsgemäßen Diffusionssammler durch die
kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß eine lange
Diffusionsstrecke vor Erreichen der Umwandlungsschicht
entfallen kann. Umwandlung und Sammlung erfolgen jetzt
unmittelbar bei Eintritt in den Behälterraum, nachdem
die Gasprobe die Diffusionsbarriere überwunden hat.
Als Diffusionsbarriere und Beruhigungszone reicht ein
die Öffnung verschließendes Stück Filterpapier aus
(Dicke etwa 0,5 mm).
Der Träger kann den gesamten Innenraum des Behälters
ausnutzen, wobei entweder für den Umwandlungsbereich
und den Sammelbereich jeweils eigene Träger oder für
beide Bereiche ein gemeinsamer Träger vorgesehen sein
können. Wegen der längs der Diffusionsstrecke parallel
zueinander ausgerichteten Träger sind sowohl für die
zu sammelnden als auch für die umzuwandelnden
Substanzen nur geringe Diffusionswege zurückzulegen.
Dadurch wird eine schnelle Umwandlung und Sammlung
erzielt.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß bei
einseitiger Öffnung des Diffusionsbehälters auch
kolorimetrische Nachweisflächen und Umwandlungsflächen
eingesetzt werden können, wobei das Fortschreiten der
Verfärbungszone ein zeitkalibriertes Maß für die
gesammelte Dosis liefert. Bei beidseitiger Öffnung des
Diffusionsbehälters kann es als schnelles Gasdosimeter
eingesetzt werden.
Die Form der Träger kann der Form des Behälters
angepaßt sein. So ist z. B. denkbar, daß bei einem
röhrchenförmigen Behälter ein zentraler, axial
aufgenommener Rundstab vorgesehen ist; es können dabei
auch mittig angeordnete Stege eingebracht sein, die
das Diffusionsröhrchen in mehrere, längs erstreckte
Abschnitte aufteilen, in denen jeweils sowohl ein
Sammelbereich als auch ein Umwandlungsbereich
vorliegen.
Dadurch werden sehr kurze Diffusionswege für die
Umwandlungsprodukte von der Umwandlungsfläche zur
Sammelfläche erreicht, insbesondere dann, wenn die
entsprechenden Flächen auf porösen oder auch nicht
porösen Streifen als Sammelschichten oder auch
Indikatorschichten aufgebracht sind.
Zweckmäßigerweise ist der Sammelbereich als
Innenauskleidung eines Röhrchens und der
Umwandlungsbereich als Oberfläche eines innenliegenden
Trägers ausgebildet.
Dies hat den Vorteil, daß zum Zwecke beispielsweise
eines naßchemischen Nachweises der auf der
Sammelfläche aufgenommenen Substanzen nach Herausnahme
des zentralen Trägers das Röhrchen lediglich
ausgewaschen zu werden braucht, um einen quantitativen
Nachweis zu erreichen. Für den Fall, daß die
Sammelfläche aus einem kolorimetrischen Indikator
besteht, kann bei einem durchsichtigen Röhrchen die
Verfärbungszone unmittelbar abgelesen werden.
Eine gleich vorteilhafte Ausführungsform besteht
darin, daß der Umwandlungsbereich die Innenauskleidung
eines Röhrchens und der Sammelbereich die Oberfläche
eines innenliegenden Trägers bilden.
Je nach ablaufender Umwandlungsreaktion kann die Menge
der umgewandelten nachzuweisenden Substanzen durch die
vergleichsweise größere Innenmantelfläche des
Röhrchens erhöht werden. Gleichzeitig kann der
quantitative Nachweis der gesammelten Substanz nach
Entfernen des zentralen Trägers aus dem Röhrchen
separat unter geeigneten Auswertebedingungen erfolgen.
Um zu verhindern, daß Umwandlungsprodukte insbesondere
zu Beginn der Sammelzeit aus der Eintrittsöffnung in
die Umgebung zurückdiffundieren und somit einer
anschließenden Auswertung nicht mehr zugänglich sind,
ist es vorteilhaft, als Beruhigungszone an der
Eintrittsöffnung des Behälters einen für den
Schadstoff durchlässigen, die umgewandelten Produkte
zurückhaltenden Verschluß vorzusehen.
Zweckmäßigerweise ist dieser Verschluß als eine
permeable Membran ausgebildet oder auch als eine
weitere Sammelschicht, in welcher die
Umwandlungsprodukte gesammelt und ebenfalls für eine
Auswertung hinzugezogen werden.
Zum Zwecke des Nachweises von Stickoxiden besteht der
Umwandlungsbereich vorteilhafterweise aus
Chrom(VI-)oxid und der Sammelbereich aus
Triethanolamin.
Die Ausführungsformen des Diffusionssammlers sind
nicht nur auf einen Diffusionsbehälter, beispielsweise
in Form eines Glasröhrchens, beschränkt, sondern es
sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen ein
zweiseitig geöffnetes Röhrchen durch eine
innenliegende undurchlässige Trennwand in zwei
Bereiche aufgeteilt wird, die jeweils mit einem
Umwandlungs- und Sammelbereich ausgestattet sind, die
für sich unterschiedliche Nachweisempfindlichkeiten
besitzen.
Andererseits kann ein einseitig geöffnetes Röhrchen
als Dosimeter mit einer durchlässigen Trennwand
versehen sein, wobei der so gebildete erste Bereich in
der Nähe der Eintrittsöffnung eine Indikatorschicht
höherer Nachweisempfindlichkeit und der zweite, der
durchlässigen Trennwand sich anschließende Bereich
eine Indikatorschicht geringerer
Nachweisempfindlichkeit enthält.
Ausführungsbeispiele werden anhand der schematischen
Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 die perspektivische Ansicht eines
Diffusionssammlers als Dosimeter,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine weitere
Ausführungsform des Dosimeters.
In Fig. 1 ist der röhrchenförmige Behälter (1) eines
Gasdosimeters gezeigt, welcher eine einzige
Eintrittsöffnung (2) besitzt, die zur besseren
Darstellung ohne die Beruhigungszone in Form eines
Stopfens (10) gezeigt ist. Im Innern des Behälters (1)
ist ein scheibenförmiger Träger (3) eingelassen,
welcher sich bis zum geschlossenen Ende (4) erstreckt.
Die Innenfläche des Behälters (1) ist als Träger für
den Sammelbereich (5) ausgebildet. Dort werden die an
dem Umwandlungsbereich (6) gebildeten
Umwandlungsprodukte gesammelt. Der Umwandlungsbereich
(6) wird von den beidseitigen Flächen des Trägers (3)
gebildet. Für den Fall, daß der Sammelbereich (5) eine
kolorimetrische Indikatorschicht ist, ist an der
Außenfläche des Behälters (1) eine abgestufte
Skalierung (7) angebracht, mit deren Hilfe ein
unmittelbares Ablesen der Dosis anhand des
Fortschreitens der Verfärbungszone in dem
Sammelbereich (5) möglich ist.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform zeigt im
Schnitt den Behälter (1), der an seiner
Eintrittsöffnung (2) mit dem durchlässigen Stopfen
(10) verschlossen ist, der gleichzeitig als Halter für
den stabförmigen axialen Träger (3) dient, auf dessen
gesamter Oberfläche sich der Umwandlungsbereich (6)
befindet. Die Innenfläche des Behälters (1) ist als
Sammelbereich (5) ausgebildet, der sich in Teilzonen
(50, 51) aufteilt.
Der Träger (3) besitzt in einem ersten
Nachweisabschnitt (11) eine kleinere Oberfläche und in
dem zweiten Nachweisabschnitt (12) eine größere
Oberfläche. Beide Nachweisabschnitte (11, 12) werden
durch eine durchlässige Trennwand (13) voneinander
abgeteilt. Somit ist der Nachweisabschnitt (11) zum
Nachweis geringer Schadstoffkonzentrationen und der
Nachweisabschnitt (12) zum Nachweis höherer
Schadstoffkonzentrationen geeignet, da die
entsprechenden Oberflächen des Umwandlungsbereiches
(6) auf dem Träger (3) in der Lage sind, die
entsprechend geringen bzw. hohen Mengen an
nachzuweisendem Schadstoff in Umwandlungsprodukte zu
überführen, damit sie an den entsprechenden Teilzonen
(50, 51) des Sammelbereichs (5) nachgewiesen werden
können.
Claims (9)
1. Diffusionssammler mit einem Behälter, der
mindestens eine dem zu untersuchenden Gas
ausgesetzte Eintrittsöffnung mit einer
Beruhigungszone besitzt und der in seinem Innern
einen mit einem Sammelmedium versehenen
Sammelbereich sowie einen Umwandlungsbereich zur
Umwandlung des Gases in von dem Sammelmedium
aufnehmbare Substanzen aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Beruhigungszone als eine
durchlässige Barriere (10) ausgebildet ist, von
der ausgehend sich sowohl der Umwandlungsbereich
(6) als auch der Sammelbereich (5) im gesamten
Innenraum des Behälters (1), jeweils auf einem
Träger (1, 3) aufgebracht, erstrecken und einen
Diffusionsweg festlegen.
2. Diffusionssammler nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Behälter (1) als einer der
Träger ausgebildet ist und in dessen Innern ein
weiterer flächig geformter Träger (3) aufgenommen
ist.
3. Diffusionssammler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sammelbereich (5) die
Innenauskleidung eines röhrchenförmigen Behälters
(1) und der Umwandlungsbereich die Oberfläche (6)
des innenliegenden Trägers (3) bilden.
4. Diffusionssammler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Umwandlungsbereich die
Innenauskleidung eines röhrchenförmigen Behälters
(1) und der Sammelbereich die Oberfläche des
innenliegenden Trägers (3) bilden.
5. Diffusionssammler nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß seine der Umgebung
ausgesetzte Öffnung (2) des Behälters (1) als
Beruhigungszone einen für den Schadstoff
durchlässigen, die umgewandelten Produkte
zurückhaltenden Verschluß (10) aufweist.
6. Diffusionssammler nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Verschluß (10) als eine
permeable Membran ausgebildet ist.
7. Diffusionssammler nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Verschluß als eine
Sammelschicht (10) ausgebildet ist.
8. Diffusionssammler nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Nachweis von
Stickoxiden der Umwandlungsbereich (6) mit
Chrom(VI-)oxid und der Sammelbereich (5) mit
Triethanolamin versehen ist.
9. Diffusionssammler nach einem der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter
(1) durch mindestens eine für das nachzuweisende
Gas undurchlässige oder durchlässige Trennwand
(13) in mehrere Nachweisabschnitte (11, 12) für
eine colorimetrische Dosimetrie aufgeteilt ist.
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