DE4231509C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Analyse einer organischen Probe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analyse einer organischen Probe, bei dem die Probe durch Verbrennung aufgeschlossen wird, die gasförmigen Ver­ brennungsprodukte mittels eines inerten Trägergases über ein Wasserdampf-Ad­ sorbens und anschließend über ein Kohlendioxid-Adsorbens geleitet und danach einem Wärmeleitfähigkeitsdetektor zugeführt werden, wobei zuerst der Stick­ stoffgehalt der gasförmigen Verbrennungsprodukte bestimmt wird, danach durch Erwärmung des Kohlendioxid-Adsorbens das Kohlendioxid desorbiert und im Wärme­ leitfähigkeitsdetektor bestimmt wird und anschließend durch Erwärmung des Wasserdampf-Adsorbens der Wasserdampf desorbiert und im Wärmeleitfähigkeits­ detektor bestimmt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Analyse einer organischen Probe mit einem Verbrennungsteil, das über ein Wasserdampf-Adsorptionsfilter und ein sich daran anschließendes Kohlen­ dioxid-Adsorptionsfilter mit einem Wärmeleitfähigkeitsdetektor verbunden ist.

Ein derartiges Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung wird in der Firmenschrift der W.C. Heraeus GmbH "Elementaranalysator CHN Rapid" (PEW-Fl.1-8C3.84/N-ATT & D) beschrieben. Die hier gezeigte Vorrichtung weist einen Probenverbrennungsteil und einen Analysenteil auf. Der Analysenteil weist ein silikagelhaltiges Kohlendioxid-Adsorptionsfilter und ein silikagel­ haltiges Wasserdampf-Adsorptionsfilter sowie einen Wärmeleitfähigkeitsdetektor auf. Mit dieser Vorrichtung ist es möglich, den Gehalt von Stickstoff, Wasser­ stoff und Kohlenstoff in organischen Proben zu bestimmen. In der Praxis ist es jedoch bedeutsam, auch den Schwefelgehalt von Proben bestimmen zu können. Eine Bestimmung von Schwefel und von Wasserstoff, Kohlenstoff und Stickstoff aus einer Probe ist mit dieser Vorrichtung bzw. dem entsprechenden Verfahren nicht möglich.

Bekannt ist die gleichzeitige Bestimmung von Schwefel, Wasserstoff, Kohlen­ stoff und Stickstoff aus zwei Probeneinwaagen, wobei aus der einen Probenein­ waage lediglich der Schwefelgehalt bestimmt wird. Ein solches Verfahren und die entsprechende Vorrichtung sind in "Fresenius Zeitschrift für Analytische Chemie Vol. 334 (1989) Seite 631" beschrieben. Hier werden die aus einer ersten Probe stammenden Verbrennungsprodukte zur Messung des Schwefelgehaltes und die aus einer zweiten Probe stammenden Verbrennungsprodukte zur Messung des Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Stickstoffgehaltes über getrennte Leitungen einem Analysator zugeführt. Bei einer solchen Analyse entsteht ein Mehraufwand an Arbeitszeit, der durch die zweifache Probeneinwaage bedingt ist.

Weiterhin ist aus der US-PS 4,054,414 ein gaschromatographisches Verfah­ ren für die Mahrfachelementenmikroanalyse organischer Materialien be­ kannt, demgemäß die Probe in einer Verbrennungszone verbrannt und auf einer Temperatur im Bereich von ungefähr 675°C bis ungefähr 725°C gehal­ ten wird. In einer sich anschließenden Reduktionszone wird eine Tempera­ tur im Bereich von etwa 500°C bis etwa 600°C gehalten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, welches die Bestimmung von Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Schwefel aus den Verbrennungsprodukten einer Probe ermöglicht. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin, eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß die gasförmigen Verbrennungsprodukte vor dem Durchgang durch das Kohlendioxid-Adsorbens über ein Schwefeldioxid-Adsorbens geleitet werden und daß nach Bestimmung des Kohlendioxids durch Erwärmung des Schwefeldioxid-Adsorbens Schwefeldioxid desorbiert und dem Wärmeleitfähig­ keitsdetektor zugeführt wird. Für eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem Probenver­ brennungsteil und dem Kohlendioxid-Adsorptionsfilter ein Schwefeldioxid-Ad­ sorptionsfilter angeordnet ist. Beim Durchgang durch die Adsorptionsfilter werden Wasserdampf, Kohlendioxid und Schwefeldioxid adsorbiert und der Stick­ stoff dem Wärmeleitfähigkeitsdetektor zugeführt und dort quantitativ bestimmt. Nachdem der gesamte Stickstoffgehalt erfaßt wurde, wird das Kohlendioxid-Ad­ sorbens aufgeheizt, so daß Kohlendioxid desorbiert und dem Wärmeleitfähig­ keitsdetektor zur quantitativen Messung zugeführt wird. Nachdem das gesamte Kohlendioxid desorbiert und von dem Wärmeleitfähigkeitsdetektor erfaßt wurde, werden nacheinander die anderen beiden Adsorptionsfilter jeweils so lange erwärmt, bis die gesamte adsorbierte Substanz desorbiert und von dem Wärmeleitfähigkeitsdetektor erfaßt wurde. Es ist möglich, nach der Kohlendioxidbestimmung zuerst das Wasserdampf-Adsorbens zu erwärmen und nach der Wasserdampfbestimmung das Schwefeldioxid zu desorbieren und zu bestimmen. Dabei ist das Wasserdampf-Adsorptionsfilter zwischen dem Kohlendioxid-Adsorptionsfilter und dem Schwefeldioxid-Adsorp­ tionsfilter angeordnet.

Vorteilhaft ist es jedoch, daß die gasförmigen Verbrennungsprodukte nach Durchgang durch das Wasserdampf-Adsorbens dem Schwefeldioxid-Adsorbens zuge­ leitet werden und die Desorption des Schwefeldioxids vor der Wasserdampf­ bestimmung erfolgt, wobei als Wasserdampf-Adsorbens ein inertes, mit Glycerol und Phosphorsäure beschichtetes Trägermaterial und als Schwefeldioxid-Ad­ sorbens ein Polymer mit definierter Porengröße verwendet werden. Dabei ist das Schwefeldioxid-Adsorptionsfilter, welches als Adsorbens ein Polymer mit definierter Porengröße enthält, zwischen dem Wasserdampf-Adsorptionsfilter, das ein inertes, mit Glycerol und Phosphorsäure beschichtetes Trägermaterial als Adsorbens enthält, und dem Kohlendioxid-Adsorptionsfilter angeordnet. Mit diesem Wasserdampf-Adsorbens wird das Schwefeldioxid nicht zurückgehalten, so daß dieses erst in dem Schwefeldioxid-Adsorptionsfilter adsorbiert wird. Zweckmäßigerweise wird als Kohlendioxid-Adsorbens ein Silikagel verwendet.

Vorteilhafterweise beträgt die Erwärmungstemperatur der Adsorptionsfilter etwa 70°C bis 340°C.

Es kann weiterhin vorteilhaft sein, daß das zu messende gasförmige Verbren­ nungsprodukt nach dessen Desorption dem Wärmeleitfähigkeitsdetektor direkt zugeführt wird. Dazu sind über dem Kohlendioxid-Adsorptionsfilter und dem unmittelbar danach angeordneten Adsorptionsfilter Überbrückungsleitungen ange­ ordnet, so daß das desorbierte gasförmige Verbrennungsprodukt direkt dem Wärmeleitfähigkeitsdetektor zugeführt wird und nicht vor Eintritt in den Wärmeleitfähigkeitsdetektor ein weiteres Adsorptionsfilter durchläuft. Dadurch ist sichergestellt, daß das desorbierte gasförmige Verbrennungsprodukt in vollem Umfang dem Wärmeleitfähigkeitsdetektor zugeführt und nicht in einem zwischengeschalteten Adsorptionsfilter nochmals adsorbiert wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Analyse einer organischen Probe.

Zur Bestimmung des Gehaltes an Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel in einer organischen Probe wird diese in einem Probenverbrennungs­ teil 1 in einem Helium-Trägergasstrom unter Zusatz von Sauerstoff in die Komponenten Wasserdampf, Kohlendioxid, Stickstoff und Schwefeldioxid aufge­ schlossen. Diese Komponenten werden in dem Trägergasstrom durch ein Wasser­ dampf-Adsorptionsfilter 2 geleitet, welches als Adsorbens eine mit Glycerol und Phosphorsäure beschichtete Keramik enthält und in dem Wasserdampf adsorbiert, die anderen Komponenten jedoch durchgelassen werden. Anschließend durchläuft der Gasstrom mit den restlichen Komponenten Kohlendioxid, Schwefel­ dioxid und Stickstoff ein Schwefeldioxid-Adsorptionsfilter, das als Adsorbens ein Polymer mit definierter Porengröße von 0,6 nm enthält und in dem das Schwefeldioxid adsorbiert, die beiden anderen Komponenten jedoch nicht zurück­ gehalten werden. Dem Schwefeldioxid-Adsorptionsfilter ist ein Kohlendioxid-Ad­ sorptionsfilter 4, das als Adsorbens ein Silikagel enthält, nachgeschaltet. Der Stickstoff wird in dem Kohlendioxid-Adsorptionsfilter nicht zurückge­ halten, sondern dem Wärmeleitfähigkeitsdetektor 5 zugeführt und dort quantita­ tiv bestimmt. Nach Abschluß der Stickstoffbestimmung wird das Kohlendioxid-Ad­ sorptionsfilter 4 bei einer Temperatur von etwa 100°C ausgeheizt. Dadurch wird das Kohlendioxid desorbiert und dem Wärmeleitfähigkeitsdetektor 5 zur quantitativen Bestimmung zugeführt. Nach Abschluß der Kohlendioxidbestimmung wird das Schwefeldioxid-Adsorptionsfilter 3 bei einer Temperatur von etwa 140°C ausgeheizt und das desorbierte Schwefeldioxid über die Ventile 6, 7 und 8 durch die Überbrückungsleitung 9 dem Wärmeleitfähigkeitsdetektor zugeführt und dort quantitativ bestimmt. Nach Beendigung der Schwefeldioxid-Bestimmung wird das Wasserdampf-Adsorptionsfilter 2 bei einer Temperatur von etwa 280°C ausgeheizt, der dabei desorbierte Wasserdampf wird über die Ventile 10, 7 und 8 über die Überbrückungsleitungen 11 und 9 dem Wärmeleitfähigkeitsdetektor 5 direkt zugeführt. Dort wird der Wasserdampf ebenfalls quantitativ bestimmt.

Claims (9)

1. Verfahren zur Analyse einer organischen Probe, bei dem die Probe durch Verbrennung aufgeschlossen wird, die gasförmigen Verbrennungsprodukte mittels eines inerten Trägergases über ein Wasserdampf-Adsorbens und anschließend über ein Kohlendioxid-Adsorbens geleitet und danach einem Wärmeleitfähigkeitsdetektor zugeführt werden, wobei zuerst der Stickstoff­ gehalt der gasförmigen Verbrennungsprodukte bestimmt wird, danach durch Erwärmung des Kohlendioxid-Adsorbens das Kohlendioxid desorbiert und im Wärmeleitfähigkeitsdetektor bestimmt wird und durch Erwärmung des Wasserdampf-Adsorbens der Wasserdampf desorbiert und im Wärmeleit­ fähigkeitsdetektor bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die gas­ förmigen Verbrennungsprodukte vor dem Durchgang durch das Kohlendioxid-Ad­ sorbens über ein Schwefeldioxid-Adsorbens geleitet werden und daß nach Bestimmung des Kohlendioxids durch Erwärmung des Schwefeldioxid-Adsorbens Schwefeldioxid desorbiert und dem Wärmeleitfähigkeitsdetektor (5) zuge­ führt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmigen Verbrennungsprodukte nach Durchgang durch das Wasserdampf-Adsorbens dem Schwefeldioxid-Adsorbens zugeleitet werden und die Desorption des Schwefeldioxids vor der Wasserdampf-Bestimmung erfolgt, wobei als Wasser­ dampf-Adsorbens ein inertes, mit Glycerol und Phosphorsäure beschichtetes Trägermaterial und als Schwefeldioxid-Adsorbens ein Polymer mit definierter Porengröße verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlen­ dioxid-Adsorbens Silikagel verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungstemperatur 70°C bis 340°C beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zu messende gasförmige Verbrennungsprodukt nach Desorption dem Wärme­ leitfähigkeitsdetektor (5) direkt zugeführt wird.

6. Vorrichtung zur Analyse einer organischen Probe mit einem Probenver­ brennungsteil, das über ein Wasserdampf-Adsorptionsfilter und ein Kohlendioxid-Adsorptionsfilter mit einem Wärmeleit­ fähigkeitsdetektor verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Probenverbrennungsteil (1) und dem Kohlendioxid-Adsorptionsfilter (4) ein Schwefeldioxid-Adsorptionsfilter (3) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwefel­ dioxid-Adsorptionsfilter (3) als Adsorbens ein Polymer mit definierter Porengröße enthält und zwischen dem Wasserdampf-Adsorptionsfilter (2), das ein Inertes, mit Glycerol und Phosphorsäure beschichtetes Trägermaterial als Adsorbens enthält, und dem Kohlendioxid-Adsorptionsfilter (4) angeord­ net ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlendioxid-Adsorptionsfilter (4) Silikagel enthält.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Kohlendioxid-Adsorptionsfilter (4) und dem unmittelbar danach angeordneten Adsorptionsfilter Überbrückungsleitungen (9, 11) angeordnet sind.