DE4039791A1

DE4039791A1 - Verfahren zur quantitativen verbrennung von organischen fluessigkeiten fuer elementaranalytische bestimmungen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE4039791A1
Application number: DE19904039791
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Chem Hahn; Hans-Hermann Dr Rer Ruettinger; Hermann Prof Dr Matschiner
Original assignee: Martin Luther Universitaet Halle Wittenberg
Current assignee: MATSCHINER, HERMANN, PROF. DR.RER.NAT. RUETTINGER,
Priority date: 1990-12-13
Filing date: 1990-12-13
Publication date: 1992-06-17
Also published as: DE4039791C2

Description

Elementaranalytische Bestimmungen von Kohlenstoff, Schwefel, Stickstoff, Wasserstoff und Halogen in organischen Flüssigkeiten erfordern deren quantitative Verbrennung um sie als CO₂, SO₂, N₂, H₂O und Halogen wasserstoff quantitativ bestimmen zu können. In der Literatur wird dafür eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen beschrieben.

In den bisher bekannten Vorrichtungen wird die Probe mit konstanter Pumpgeschwindigkeit langsam in einen horizontalen Verbrennungsofen injiziert, wobei der apparative Aufwand erheblich ist. Außerdem kann die Injektionsspritze nur in den Vorheizteil des Ofens geführt werden, wobei sich hochsiedende Verbindungen, wie z. B. Organohalogenverbindungen an den Gefäß wandungen niederschlagen können und im Minerali sierungsschritt nicht erfaßt werden /E.RIEHL GIT Fachz.Lab 1986, 30, 1165 ff; H. STREMMING WLB Wasser, Luft und Betrieb, 1988, 32, 16 ff/.

Bei hohem Kohlenstoffgehalt der Probe treten dadurch Probleme auf, daß zur Verbrennung nicht von Anfang an ausreichend Sauerstoff zur Verfügung steht und die Oxidation teilweise nur bis zu elementarem Kohlenstoff führt, der sich als Ruß an den Gefäßwandungen der Apparatur niederschlägt und Probenbestandteile adsor biert. Dies führt zu Minderbefunden und langen Drift erscheinungen bei der anschließenden Messung.

Der in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Verbrennung organischer Flüssigkeiten auch dann, wenn schwerflüchtige, d. h. hochsiedende Bestandteile enthalten sind, so durchzu führen, daß exakte analytische Bestimmungen der enthaltenen Elemente Kohlenstoff, Schwefel, Stickstoff, Wasserstoff und insbesondere von Halogen möglich ist.

Erfindungsgemäß werden bei einer Ausheiztemperatur, welche kleiner als die Verbrennungstemperatur ist, die flüchtigen Flüssigkeiten oder Flüssigkeitsbestandteile verdampft und mittels eines Schleppgasstromes der Verbrennung zugeführt und die auf dem Probenträger verbliebenen nicht flüchtigen Flüssigkeiten oder Flüssigkeitsbestandteile samt Probenträger mittels Schwerkraft in die Verbrennungszone befördert und unter Sauerstoffzufuhr verbrannt. Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Vorrichtung, die aus einem senkrecht stehenden Verbrennungsofen mit einer eben falls senkrecht stehenden, aufgesetzten Ausheizkammer besteht, in die eine Probenzuführung, eine Gaszuführung und eine gasdurchlässige Haltevorrichtung zum zeit weiligen Festhalten des Probenträgers integriert sind, wobei der untere Teil der Ausheizkammer in die heiße Zone des Verbrennungsofens hineinragt und der Verbren nungsofen eine Abführung für die Verbrennungsgase und in der oberen nicht beheizten Zone eine Zuführung für das Verbrennungsgas aufweist.

Als Probenträger eignen sich beispielsweise Proben röhrchen aus Quarzglas, Metall, z. B. Titan, Platin, Edelstahl, oder einer hochschmelzenden Legierung, die mit einem inerten Material, z. B. Molsieb, Silicagel, Aktivkohle zum Absorbieren oder Aufsaugen der Proben flüssigkeit gefüllt sind. In der heißen Zone des Verbrennungsofens sollte eine gasdurchlässige Vor richtung angebracht sein, die ein Verweilen der Probenträger in der heißen Zone des Verbrennungsofens ermöglicht.

Die Probenzuführung und Entfernung der Probenträger nach Verbrennung ist günstig über ein Schleusensystem.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß die Elemente Kohlenstoff, Schwefel, Stick stoff, Wasserstoff und Halogen mit hoher Präzision und störungsfrei bei geringem gerätetechnischen und apparativem Aufwand bestimmbar sind. Halogenanteile, die gegenüber Kohlenstoff nur in geringer Menge vorliegen, wie z. B. bei der EOX-Bestimmung lassen sich auf diese Weise einwandfrei und vollständig minerali sieren. Auch hochsiedende Organohalogenverbindungen, wie z. B. polychlorierte Biphenyle, konnten quantitativ bestimmt werden, wobei nach ca. 70 Bestimmungen keine erhöhte Drift des coulometrischen Detektors und somit keine Adsorptionserscheinungen zu beobachten waren.

Die relativen Fehler und Standardabweichungen der Bestimmung von Organohalogenverbindungen in organischen Lösungsmitteln sind kleiner 1.5%.

Ausführungsbeispiele: Beispiel 1

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung 1 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Ein mit der Probenlösung benetztes gefülltes Proben röhrchen 1 wird über die Einwurfschleuse 2 in die Ausheizkammer 3 gegeben, bei der entsprechenden Temperatur ausgeheizt, um die flüchtigen Flüssigkeiten oder Flüssigkeitsbestandteile abzudampfen, und mittels Inertgas, das über die Zuführung 4 eingeleitet wird, in den Verbrennungsofen 5 zu leiten, und anschließend nach Entriegelung des Ausheizkammerverschlusses 6 in den Verbrennungsofen fallen gelassen, wo die Verbrennung der nicht flüchtigen Flüssigkeiten erfolgt. Hier wird das Probenröhrchen von der Halterung in der heißen Zone des Verbrennungsofens 7 aufgefangen und unter Sauer stoff, der über die Zuleitung 8 eingeleitet wird, verbrannt. Ober die Ableitung 9 werden die Verbren nungsgase der analytischen Bestimmung, z. B. einer coulometrischen Meßzelle /U.SPOHN, M.HAHN, H.H.RÜT- TINGER, H.MATSCHINER Fres.Z.Anal.Chem. 1989, 333, 39 ff/ mit angeschlossenem Coulometer /H.MATSCHINER, H.H.RÜTTINGER Feingerätetechnik 1987, 36, 170 ff/ zugeführt.

Beispiel 2

In eine Vorrichtung gemäß Beispiel 1 wird zur Bestim mung von extrahierbaren organischen Halogenverbindungen das mit Aktivkohle gefüllte und mit 200 µl probe haltigen n-Hexan- Extrakt benetzte Quarzröhrchen (wirksame Länge=10 mm, d=4 mm) in die Ausheizkammer (l=80 cm, d=8 mm) dosiert. Nach dem 3 minütigen Abdampfen des n-Hexans bei 150°C und einer Argonströ mungsgeschwindigkeit V_Ar=100 ml/min wird das Quarz röhrchen in den Verbrennungsofen (T=1000°C) geworfen, wobei die Sauerstoffströmungsgeschwindigkeit V_O2=200 ml/min beträgt. Die entstehenden HCl-haltigen Verbren nungsgase werden in eine coulometrische Meßzelle geleitet, wobei die injizierten Chloridionen durch argentometrische Titration mit biamperometrischer Endpunktindikation auf konstanten Abschaltschwellenwert titriert werden /M.HAHN, H.H.RÜTTINGER, H.MATSCHINER, N.LENK zur Veröffentlichung in Fres.Z.Anal.Chem. eingereicht/. Bei der coulometrischen Titration von in organischen Lösungsmitteln gelösten organischen Halogenverbindungen konnten Proben im Konzentrations bereich von 10^-4 bis 10 g/l analysiert werden, wobei das Dosiervolumen zwischen 10 und 200 µl lag und die relativen Fehler und Standardabweichungen < 1.5 % waren. Eine unvollständige Verbrennung war bei Argonströmungs geschwindigkeiten von 5... 300 ml/min und Sauerstoff strömungsgeschwindigkeiten von 50... 500 ml/min nicht zu beobachten.

Claims

1. Verfahren zur quantitativen Verbrennung von auf einen probenträger aufgebrachten organischen Flüssigkeiten für elementaranalytische Bestimmungen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Ausheiztemperatur, welche kleiner als die Verbrennungstemperatur ist, die flüchtigen Flüssigkeiten oder Flüssigkeitsbe standteile verdampft und mittels eines Schleppgas stromes der Verbrennung zugeführt werden und die auf dem Probenträger verbliebenen nicht flüchtigen Flüssigkeiten oder Flüssigkeitsbestandteile samt Probenträger mittels Schwerkraft in die Verbrennungs zone befördert und unter Sauerstoffzufuhr verbrannt werden.

2. Vorrichtung zur quantitativen Verbrennung von auf einen Probenträger aufgebrachten organischen Flüssig keiten für elementaranalytische Bestimmungen, bestehend aus einem senkrecht stehenden Verbrennungs ofen mit einer ebenfalls senkrecht stehenden, aufgesetzten Ausheizkammer, in die eine Probenzu führung, eine Gaszuführung und eine gasdurchlässige Haltevorrichtung zum zeitweiligen Festhalten des Probenträgers integriert sind, wobei der untere Teil der Ausheizkammer in die heiße Zone des Verbrennungs ofens hineinragt und der Verbrennungsofen eine Abführung für die Verbrennungsgase und in der oberen nicht beheizten Zone eine Zuführung für das Verbren nungsgas aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenträger ein Probenröhrchen aus Quarz glas, Metall, z. B. Titan, Platin, Edelstahl, oder einer hochschmelzenden Legierung ist und mit einem inerten Material, z. B. Molsieb, Silicagel, Aktiv kohle, zum Adsorbieren oder Aufsaugen der Probenflüs sigkeit gefüllt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenzuführung ein Schleusensystem ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der heißen Zone des Verbrennungsofens eine gasdurchlässige Vorrichtung angebracht ist, die ein Verweilen der Probenträger in der heißen Zone des Verbrennungsofens ermöglicht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich am unteren Ende des Verbrennungsofens ein Schleusensystem zur Entfernung der Probenträger nach der Verbrennung befindet.