DE69530020T2

DE69530020T2 - Verfahren zur Extraktion organischer Substanz, in diesem Verfahren zu verwendendes Lösungsmittel und Verfahren zur Messung des Gehaltes an organischer Substanz

Info

Publication number: DE69530020T2
Application number: DE69530020T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Katano-shi Matsuo; Juichi Kyoto-shi Sasada
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-02-24
Filing date: 1995-02-22
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2015-02-23
Also published as: EP0669151A1; EP0669151B1; CN1048646C; CN1120966A; US5714071A; DE69530020D1; CN1249426A; CN1114097C

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen des Gehalts einer organischen Substanz in einer Probe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie die Verwendung eines gemischten Lösemittels in diesem Verfahren.
Die organischen Substanz des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Pressöl, wie es z. B. eingesetzt wird zum Pressen der Schattenmaske einer Farbkathodenstrahlröhre, als in einem Polyethylenbeutel enthaltenes Schmiermittel, oder als Siliconöl, wie es z. B. bei der Herstellung von Halbleiterbauteilen Verwendung findet. Die Erfindung gestattet es, den Entfettungs- und Reinigungseffekt eines solchen Pressöls zu ermitteln, um ein solches Schmiermittel zu analysieren oder die abgeschiedene Menge eines solchen Schmiermittels zu messen.
Beschreibung des Standes der Technik
Zum Extrahieren von organischen Substanzen oder zum Reinigen eines Produkts wurde eine Vielzahl von Lösemitteln eingesetzt. Davon finden Lösemittel in Gestalt von Halogenkohlenwasserstoffen, wie z. B. Trichlorethan oder Tetrachlorkohlenstoff breite Anwendung, weil sie viele vorteilhafte Eigenschaften haben, wie z. B. niedrige Toxizität, geringe Entflammbarkeit und die Eigenschaft, schnell zu trocknen.
Weil jedoch Trichlorethan und Tetrachlorkohlenstoff hohe Ozonzerstörungskoeffizienten aufweisen, sollen sie gemäß dem Montreal-Protokoll von 1987 bis zum Jahr 2000 vollständig vermieden werden. Dementsprechend sollen die eingesetzten Mengen unter dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes schnell abnehmen.
Für die Extraktion einer organischen Substanz sollte ein organisches Lösemittel nach Maßgabe von dessen Lösungsvermögen ausgewählt werden. Weil eine große Zahl von organischen Lösemitteln bekannt sind, ist es oft notwendig, nach Maßgabe der zu extrahierenden organischen Substanz ein geeignetes polares oder unpolares Lösemittel auszuwählen. Wenn in einem Produkt zwei oder mehr organische Substanzen enthalten sind, es ist schwierig, sie gleichzeitig aus dem Produkt zu extrahieren.
Derzeit wird bei der quantitativen Analyse einer organischen Substanz die Intensität einer speziellen Absorption aufgrund von C/H-Bindungen bei etwa 2920 cm^–1 im infraroten Bereich gemessen, weil organische Substanzen wie z. B. Öl immer C/H-Bindungen aufweisen.
Nachfolgend wird ein Beispiel eines herkömmlichen Verfahrens für die Analyse eines Öls erläutert.
1 zeigt eine Zelle, die herkömmlicherweise bei der Infrarotspektroskopie eingesetzt wird. Die Zelle 61 umfasst einen zylindrischen Glaskörper 63, der einen Einlass 62 und Fensterplatten 64, 65 aufweist, die entsprechende Öffnungen des Körpers 63 luftdicht abschließen. Eine Öffnung des Einlasses 62 ist luftdicht mit einer Glaskappe 62 verschlossen.
Durch den Einlass 62 wird in die Zelle 61 ein Lösemittel wie z. B. Tetrachlorkohlenstoff eingegossen, in dem ein Öl gelöst ist und die Öffnung des Einlasses 62 mit der Kappe 66 verschlossen. Dann wird durch die Zelle 61 Infrarotstrahlung von einer Fensterplatte zur anderen geleitet, wodurch die Intensität der speziellen Absorption der C/H-Bindungen in Öl gemessen werden.
Das Dokument EP-A2 0 132 506 offenbart ein Verfahren zum Fraktionieren von Fetten und Ölen, bei dem das Fett oder Öl in einem binären azeotropen Gemisch gelöst ist. Das Lösemittel, welches das gelöste Fett enthält, wird auf eine erste Temperatur abgekühlt, um eine hochschmelzende Stearinfraktion auszukristallisieren, und die hochschmelzende Stearinfraktion wird aus dem Lösemittel/Kristall-Gemisch entfernt.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Messen des Gehaltes einer organischen Substanz in einer Probe zur Verfügung zu stellen, welches bei milden Bedingungen arbeitet, die die organische Substanz nicht negativ beeinflussen. Ein Aspekt dieser Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches für ein breites Spektrum von solchen organischen Substanzen eingesetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch die Verwendung gemäß Anspruch 9. Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Messen des Gehalts einer organischen Substanz in einer Probe zur Verfügung gestellt, bei dem man die organische Substanz mit einem Lösemittel extrahiert, wobei das Lösemittel ein gemischtes Lösemittel ist, welches mindestens ein polares Lösemittel und mindestens ein unpolares Lösemittel enthält und ein Azeotrop mit kleinstem Siedepunkt bildet, dessen azeotroper Punkt niedriger ist als die Siedepunkte des polaren und des unpolaren Lösemittels,
wobei die organische Substanz einen Siedepunkt hat, der höher ist als der azeotrope Punkt und man das Verfahren durchführt, indem man das gemischte azeotrope Lösemittel verdampft und das verdampfte gasförmige Gemisch zur Probe leitet, die sich in der Gasatmosphäre befindet; die Probe kühlt, um das Gasgemisch auf ihr zu kondensieren und die darin enthaltene organische Substanz zu lösen, wodurch eine Lösung gebildet wird, die die organische Substanz enthält;
die organische Substanz selektiv gewinnt, indem man das gemischte Lösemittel verdampft, wobei die organische Substanz zurück bleibt; und
durch Infrarotspektroskopie die Intensität der Absorption der C-N-Bindung der organischen Substanz bei etwa 2920 cm^–1 misst.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Verwendung des oben beschriebenen gemischten Lösemittels für die Messung des Gehalts der organischen Substanz in der Probe zur Verfügung gestellt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Zelle zum Einsatz in der Infrarotspektroskopie,
2 ist ein Zusammensetzungsdiagramm eines Gemisches aus Aceton und Hexan;
3 ist ein Graf, der zeigt, wie Hexan, Aceton und ein gemischtes Lösemittel aus Aceton und Hexan verdampft und verringert werden, wenn sie bei 20°C gehalten werden;
4 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Extrahieren einer organischen Substanz mit einem gemischten Lösemittel der Erfindung;
die 5A und 5B erläutern eine Arbeitstechnik zum Mischen der gesammelten organischen Substanz mit Kaliumbromidpulver;
6 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Herstellen eines Presslings zum Einsatz für die infrarotspektroskopische Analyse, und
7 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Extrahieren einer organischen Substanz oder zum Extrahieren von Öl gemäß der Erfindung.
Detailbeschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine organische Substanz mit einem gemischten Lösemittel extrahiert, welches mindestens ein polares Lösemittel und ein unpolares Lösemittel enthält. Das gemischte Lösemittel hat bevorzugt sowohl ein Lösungsvermögen als polares Lösemittel als auch ein Lösemittel als unpolares Lösemittel.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das gemischte Lösemittel ein Azeotrop mit kleinstem Siedepunkt, wobei mit dem gemischten Lösemittel eine organische Substanz extrahiert wird, die einen Siedepunkt hat, der höher ist als das Azeotrop.
Bevorzugte Beispiele des polaren Lösemittels sind Ketone mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen wie z. B. Aceton, Methylethylketon, 2-Pentanon, 3-Pentanon, 2-Hexanon, Methylisobutylketon, 2-Hectanon, 4-Hectanon, Diisobutylketon und dergleichen. Sie können in Kombination von zwei oder mehr eingesetzt werden. Aceton ist bevorzugt. Andere polare Lösemittel können anstelle oder zusätzlich zum Keton eingesetzt werden.
Bevorzugte Beispiele für das unpolare Lösemittel sind Kohlenwasserstofte mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen wie z. B. Pentan, 2-Methylbutan, 2-Methylpentan, 2,2-Dimethylbutan, 2,3-Dimethylbutan, Heptan, Octan, 2,2,3-Trimethylpentan und dergleichen. Sie können in Kombination von zwei oder mehr eingesetzt werden. Hexan ist bevorzugt. Andere unpolare Lösemittel können an Stelle oder zusätzlich zum Kohlenwasserstoff eingesetzt werden.
Ein bevorzugtes Beispiel des gemischten Lösemittels ist ein Gemisch aus Aceton und Hexan.
Das polare Lösemittel wie z. B. Aceton wird bevorzugt in einer Menge eingesetzt, bei der das gemischte Lösemittel ein Azeotrop mit kleinstem Siedepunkt oder größer bildet. Wenn beispielsweise Aceton bzw. Hexan als polares bzw. unpolares Lösemittel eingesetzt wird, beträgt die Menge an Aceton 56 Gew.-% oder mehr, wogegen die Menge an Hexan 44 Gew.-% oder weniger beträgt; bevorzugter beträgt die Menge an Aceton 56 bis 66 Gew.-%, wogegen die Menge an Hexan 44 bis 34 Gew-% beträgt.
Mit dem erfindungsgemäßen Extraktionsverfahren ist es möglich, mehrere organische Substanzen aus einem Material zu extrahieren.
Die Erfindung wird nunmehr im Detail mit dem in 2 gezeigten Zusammensetzungsdiagramm erläutert; 2 zeigt die Beziehung zwischen der Zusammensetzung eines Gemisches aus Aceton und Hexan und dessen Siedepunkt.
Reines Hexan (100%) hat einen Siedpunkt von 69°C. Mit zunehmendem Verhältnis von Aceton in einem gemischten Lösemittel aus Hexan und Aceton nimmt der Siedepunkt des gemischten Lösemittels ab. Wenn die Mengen an Hexan bzw. Aceton 41 Gew.-% bzw. 59 Gew.-% erreichen, beträgt der Siedepunkt 49 °C, was den niedrigsten Wert darstellt. Mit weiterer Zunahme des Acetonanteils ausgehend von 59 Gew.-% nimmt der Siedepunkt des gemischten Lösemittels zu. Reines Aceton (100%) hat einen Siedepunkt von 56°C.
Wenn insbesondere ein gemischtes Lösemittel aus Aceton und Hexan eingesetzt wird, welches 56 Gew.-% oder mehr Aceton enthält, bevorzugt eine Zusammensetzung aufweist, die einen azeotropen Punkt bildet oder einen Siedepunkt in der Nähe des azeotropen Punktes bildet, wird die zu messende organische Substanz extrahiert durch Verdampfen des gemischten Lösemittels bei einer Temperatur, die kleiner ist als der Siedepunkt von Aceton (56°C).
Das gemischte Lösemittel, welches 44 bis 34 Gew.-% Hexan und 56 bis 66 Gew.-% Aceton enthält, kann verdampft werden durch Erwärmen des gemischten Lösemittels auf eine Temperatur von 50 ± 1°C oder höher. Wenn ein gemischtes Lösemittel mit einer solchen Zusammensetzung eingesetzt wird, kann eine organische Substanz in einfacher Weise extrahiert werden, die einen Siedepunkt hat, der geringfügig höher ist als der Siedepunkt des gemischten Lösemittels.
Erfindungsgemäß kann eine organische Substanz extrahiert werden, die sowohl im polaren Lösemittel als auch im unpolaren Lösemittel löslich ist. Deshalb kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein breites Spektrum organischer Substanzen extrahiert werden.
3 zeigt, wie reines Hexan, reines Aceton und das gemischte Lösemittel aus Aceton und Hexan extrahiert werden und abnehmen, wenn sie bei 20°C gehalten werden.
Wie dem Grafen zu entnehmen ist, verdampft das gemischte Lösemittel in größeren Mengen als reines Hexan und reines Aceton.
Es wurde jeweils in reinem Aceton, reinem Hexan und einem gemischten Lösemittel aus Aceton und Hexan (Gewichtsverhältnis 59 : 41) ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) (Molekulargewicht 80.000, Molverhältnis von Ethylen zu Vinylacetat 67 : 33), ein Polyvinylchlorid (PVC) (Molekulargewicht 60.000) und Polyvinylformal (PVFM) (Molekulargewicht 60.000) gelöst.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
Alkydharze lösen sich in Aceton oder Hexan. Jedoch haben Hexan und Aceton ein unterschiedliches Lösungsvermögen gegenüber unterschiedlichen Vinylharzen wie z. B. Ethylen/Vinylacetat-Harz und Polyvinylformal. Dies bedeutet, dass sich Ethylen/Vinylacetat-Copolymer in Hexan löst, wogegen sich Polyvinylformal schwer löst. In Aceton löst sich Ethylen/Vinylacetat-Copolymer schwer, wogegen sich Polyvinylformal löst.
In reinem Aceton, reinem Hexan und einen gemischten Lösemittel aus Aceton und Hexan (Gewichtsverhältnis 59 : 41) wurden ein Kohlenwasserstofföl, ein Öl auf Esterbasis und ein modifiziertes Siliconöl gelöst.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Das Öl auf Esterbasis löst sich in Hexan und Aceton, jedoch haben diese ein unterschiedliches Lösungsvermögen gegenüber dem Kohlenwasserstofföl oder dem Siliconöl. Weil Hexan ein unpolares Lösemittel ist, löst sich das Kohlenwasserstofföl darin, jedoch löst sich ein polares Öl oder das alkoholmodifizierte Siliconöl darin nur schwer.
Weil Aceton ein polares Lösemittel ist, löst sich nur eine geringe Menge an Kohlenwasserstofföl darin, wogegen sich ein Öl mit Polarität oder das alkoholmodifizierte Siliconöl löst. Außerdem kann in Aceton ein Öl mit hydrophilen Gruppen gelöst werden, von dem anzunehmen ist, dass es künftig in größeren Mengen eingesetzt wird.
Das Verfahren zum Extrahieren und zum Messen der organischen Substanz wird mit 4 weiter erläutert; diese zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Extrahieren einer organischen Substanz aus einem Material.
Die Vorrichtung von 4 umfasst einen Konstanttemperaturbehälter 1, der in einem gemischten Lösemittel 2 aus Hexan und Aceton untergebracht ist, einen Heizer 3 mit dem der Behältar 1 beheizt und das gemischte Lösemittel bei der Temperatur des azeotropen Punktes oder höher gehalten wird, um das gemischte Lösemittel zu verdampfen. Der Behälter 1 hat eine Leitung 4 zum Zuführen von Hexan und eine Leitung 5 zum Zuführen von Aceton, wobei Hexan bzw. Aceton durch Öffnungsventile 6 bzw. 7 zugeführt werden.
Die Vorrichtung weist einen Probenbehandlungsraum 8 auf, der mit dem Behälter 1 durch eine Leitung 9 zur Überführung von Lösemitteldampf verbunden ist, die ein Ventil 10 aufweist. Wenn das Ventil 10 geöffnet wird, wird Lösemitteldampf vom Behälter 1 in den Probenbehandlungsraum 8 eingeführt. Die Leitung 9 ist von einem Heizmantel 11 umgeben, um Kondensation des gemischten Lösemittels im Rohr zu verhindern.
Im Probenbehandlungsraum 8 ist ein Keramikgefäß 12 vorgesehen, welches eine organische Substanz enthält, die quantitativ zu analysieren ist. Das Keramikgefäß 12 wird mit einem Heizer 13 erwärmt, um das Gefäß 12 auf eine Temperatur unterhalb des Siedepunkts der zu analysierenden organischen Substanz und oberhalb des Siedepunkts des gemischten Lösemittels zu erwärmen.
Durch eine obere Wand des Gefäßes 8 führt eine Probenhalterung 14, die aus rostfreiem Stahl hergestellt sein kann, wobei ein unteres Ende der Halterung 14 oberhalb des Gefäßes 12 angeordnet ist.
Im unteren Bereich der Halterung 14 ist eine Probe 15 angeordnet, die die zu analysierende organische Substanz enthält.
Das obere Ende der Probenhalterung 14 ist mit einer Kühleinrichtung 16 verbunden, um die Probe 15 mit der Kühleinrichtung 16 durch die Halterung 14 zu kühlen, so dass der Dampf des gemischten Lösemittels auf und in der Probe 15 kondensiert.
Der Probenbehandlungsraum 8 hat ein Einlassrohr 17 und ein Auslassrohr 18 zum Einleiten von Stickstoffgas in den Raum 8 bzw. zum Ausstoßen des Stickstoffgases aus dem Raum 8 durch Öffnen oder Schließen der Ventile 19 bzw. 20.
Der Innendruck des Probenbehandlungsraums 8 wird mit einem Druckregelventil 21 kontrolliert.
Die Zusammensetzung des Dampfes des gemischten Lösemittels wird mit einem Gaschromatographen 22 überwacht. Nach Maßgabe des Ausgangssignals des Gaschromatographen 22 öffnet oder schließt eine mit einem Rechner ausgestattete Steuereinrichtung 23 die Ventile 6 und 7, um Aceton und/oder Hexan in den Behälter 2 einzuführen, wodurch das Verhältnis des gemischten Lösemittels beim Azeotropverhältnis aufrechterhalten wird.
Mit der obigen Vorrichtung kann die organische Substanz, beispielsweise ein Öl, aus der Probe extrahiert werden.
Zuerst wird ein Fenster (nicht gezeigt) des Probenbehandlungsraums 8 geöffnet und die Probe 8 am unteren Ende der Probenhalterung 14 befestigt. Dann wird das Fenster geschlossen und die Luft im Raum 8 durch Stickstoffgas ersetzt. Dies bedeutet, dass die Ventile 19 und 20 geöffnet werden, um das Stickstoffgas durch das Einlassrohr 17 in den Raum 8 einzulassen, während die Luft aus dem Raum 8 über das Auslassrohr 18 durch Evakuierung entfernt wird.
Das gemischte Lösemittel aus Hexan und Aceton im Behälter 1 wird mit dem Heizer 12 auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunktes des gemischten Lösemittels erwärmt, um es zu verdampfen.
Wenn die Innenatmosphäre des Probenbehandlungsraums 8 durch Stickstoffgas ersetzt ist, wird das Ventil 10 geöffnet, um den Dampf des gemischten Lösemittels über das mit dem Heizmantel 11 erwärmte Rohr 9 in den Raum 8 einzuführen.
Der Druck im Probenbehandlungsraum wird durch das Druckregelventil 21 auf einen vorgewählten Wert eingestellt.
Die Probenhalterung 14 wird durch die Kühleinrichtung 16 gekühlt, und weiterhin wird die Probe gekühlt, die am unteren Ende der Probenhalterung 14 angebracht ist.
Der Dampf des in den Probenbehandlungsraum 8 eingeführten gemischten Gases wird mit der gekühlten Probe 15 in Kontakt gebracht und kondensiert und verflüssigt. Dann wird die organische Substanz im verflüssigten gemischten Lösemittel gelöst.
Das die gelöste organische Substanz enthaltende verflüssigte gemischte Lösemittel tropft in das Keramikgefäß 12, welches unterhalb der Probe 15 angeordnet ist.
Weil das Keramikgefäß 12 mit dem Heizer 13 auf eine vorgewählte Temperatur erwärmt wird, wird das gemischte Lösemittel, welches den kleineren Siedepunkt, schonend verdampft, wogegen die organische Substanz, die den höheren Siedpunkt als das gemischte Lösemittel hat, im Gefäß 12 zurückbleibt.
Das Keramikgefäß 12 wird aus dem Probenbehandlungsraum 8 entfernt und dann das gemischte Lösemittel vollständig abgedampft.
Danach wird Kaliumbromidpulver 31 in das Keramikgefäß 21 eingebracht und mit einem Spatel 32 gemischt, wobei am Boden des Gefäßes 12 geschabt wird, wie es in 5A gezeigt ist.
Die extrahierte organische Substanz 33, die an der Innenwand des Gefäßes 12 haftet, wird durch die durch die Reibungskraft der Kaliumbromidkristalle 21 erzeugte Reibungskraft abgeschabt und in dem Kaliumbromidpulver 31 dispergiert, wie in 5B gezeigt.
Das Kaliumbromidpulver 31, welches die dispergierte organische Substanz 33 enthält, wird in den Hauptkörper 42 einer in 6 gezeigten Drucktablettierungsmaschine 41 gebracht und mit einem Deckel 43 gepresst, um eine Tablette (Pressling) für die infrarotspektroskopische Analyse zu erhalten.
Mit dieser Tablette wird die Intensität der speziellen Absorption der C/H-Bindungen in der Nähe von 2920 cm^–1 mit herkömmlicher infrarotspektroskopischer Analyse gemessen und die organische Substanz analysiert.
Wenn das gemischte Lösungsmittel 2 im Behälter 1 schnell verdampft wird und keine Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden, verändert sich die Zusammensetzung des gemischten Lösemittels relativ schnell.
Bei der obigen Ausführungsform wird die Zusammensetzung des Dampfes des gemischten Lösemittels im Behälter 1 mit dem Gaschromatographen 22 überwacht und der Gleichgewichtszustand des gemischten Lösemittels mit der Steuerung 23 überprüft. Wenn die Zusammensetzung des Dampfes des gemischten Lösemittels vom Gleichgewichtszustand abweicht, werden die Öffnungswinkel der Ventile 6 und 7 durch die Steuerung eingestellt, um die zugeführten Mengen an Hexan und Aceton zu steuern, so dass das Mischverhältnis von Hexan und Aceton beim Azeotropverhältnis bleibt.
Eine nächste Ausführungsform der Erfindung wird anhand von 7 erläutert, die schematisch eine Vorrichtung zum Extrahieren einer organischen Substanz oder eines Öls aus einer Probe gemäß der Erfindung zeigt.
Die Vorrichtung von 7 umfasst einen Heizer 41 mit einem Thermostaten (nicht gezeigt) und einer stationären Evakuierungseinrichtung 42. Auf dem Heizer 41 befindet sich eine Glasschale 43 zum Beheizen einer Probe, wobei der Glasschale 43 ein gemischtes Lösemittel 45 zugeführt wird.
Der Heizer 41 wird bei einer vorgewählten Temperatur gehalten, beispielsweise indem ein elektrischer Strom hindurchgeschickt wird.
Die Glasschale 43 wird auf den Heizer 41 gestellt und ein Stück einer Probe 46 von geeigneter Größe in die Schale 43 gebracht. Dann wird das gemischte Lösemittel, beispielsweise Aceton und Hexan, in einer Menge in die Schale 43 gegossen, dass die Probe 46 im gemischten Lösemittel untertaucht, um die organische Substanz bei einer vorgewählten Temperatur über eine vorgewählte Zeitspanne aus der Probe extrahieren.
Nach dieser Extraktion wird die Probe 46 aus dem gemischten Lösemittel 45 entfernt und die Schale weiter erwärmt. Nachdem die Menge des gemischten Lösemittels abgenommen hat, wird das gemischte Lösemittel 45, welches die gelö ste organische Substanz enthält, in ein Keramikgefäß gegossen und dann vollständig abgedampft.
Danach wird Kaliumbromidpulver zugesetzt und ein Pressling für die infrarotspektroskopische Analyse hergestellt, wie es bei der vorherigen Ausführungsform beschrieben wurde. Mit diesem Pressling kann die Intensität der Absorption der C/H-Bindungen in der Nähe von 2920 cm^–1 durch infrarotspektroskopische Analyse gemessen und die organische Substanz analysiert werden.
Anstelle oder zusätzlich zum Beheizen des gemischten Lösemittels ist es möglich, die organische Substanz durch die Anwendung von Ultraschall zu extrahieren.
Es wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Tetrahydrofuran (THF) ist ein Lösemittel mit ausgezeichnetem Extraktionsvermögen. Es oxidiert jedoch leicht und neigt zur Explosion, wenn es beim Konzentrieren in den Zustand eines Peroxids überführt wird.
Weil ein Gemisch aus THF und Hexan ein azeotropes Gemisch bildet, wenn THF eine Überschussmenge an Hexan zugesetzt wird, verdampft THF azeotrop, wobei eine Überschussmenge an Hexan zurückbleibt.
Dann wird dem verbleibenden Hexan Aceton im Azeotropverhältnis zugesetzt und ein höherflüchtiges gemischtes Lösemittel abgedampft. Dadurch kann eine organische Substanz, die in THF löslich ist, jedoch schwer zu extrahieren ist, leicht und sicher extrahiert werden.
Nachfolgend wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Eine organische Substanz wird mit einem ersten Lösemittel extrahiert, welches entweder das polare Lösemittel oder das unpolare Lösemittel darstellt. Zur Lösung wird eine Überschussmenge eines zweiten Lösemittels gegeben, welches mit dem ersten Lösemittel ein azeotropes Gemisch bildet und das andere polare oder unpolare Lösemittel darstellt. Dann wird die entstehende Lösung des ge mischten Lösemittels erwärmt, um das gemischte Lösemittel im azeotropen Verhältnis zu verdampfen, wobei der überschüssige Teil des zweiten Lösemittels zurückbleibt.
Zum zurückbleibenden zweiten Lösemittel, welches die gelöste organische Substanz enthält, wird eine Überschussmenge eines dritten Lösemittels gegeben, welches mit dem zweiten Lösemittel ein azeotropes Gemisch bildet. Wiederum wird das Gemisch erwärmt, um das gemischte Lösemittel im azeotropen Verhältnis zu verdampfen, wobei das dritte Lösemittel zurückbleibt.
Weil beim Übergang des Lösemittels vom ersten zum zweiten und dann vom zweiten zum dritten Lösemittel der Siedepunkt des Lösemittels schrittweise abnimmt, kann eine organische Substanz extrahiert werden, die im ersten Lösemittel löslich ist, jedoch aus dem ersten Lösemittel nicht gewonnen werden kann, weil sie einen kleineren Siedepunkt als das erste Lösemittel hat.
Wenn das obige Verfahren wiederholt wird, um den Siedepunkt eines Lösemittels herabzusetzen, kann ein organisches Lösemittel extrahiert werden, welches mit herkömmlichen Verfahren nur schwer extrahierbar ist.

Claims

Verfahren zum Messen des Gehalts einer organischen Substanz in einer Probe (15), bei dem man die organische Substanz mit einem Lösemittel extrahiert, wobei das Lösemittel ein gemischtes Lösemittel ist, welches mindestens ein polares Lösemittel und mindestens ein unpolares Lösemittel enthält und ein Azeotrop mit kleinstem Siedepunkt bildet, dessen azeotroper Punkt niedriger ist als die Siedepunkte des polaren und des unpolaren Lösemittels, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Substanz einen Siedepunkt hat, der höher ist als der azeotrope Punkt und man das Verfahren durchführt, indem man – das gemischte azeotrope Lösemittel verdampft und das verdampfte gasförmige Gemisch zur Probe (15) leitet, die sich in der Gasatmosphäre befindet; – die Probe kühlt, um das Gasgemisch auf ihr zu kondensieren und die darin enthaltene organische Substanz zu lösen, wodurch eine Lösung gebildet wird, die die organische Substanz enthält; – die organische Substanz selektiv gewinnt, indem man das gemischte Lösemittel verdampft, wobei die organische Substanz zurück bleibt; und – durch Infrarotspektroskopie die Intensität der Absorption der C-N-Bindung der organischen Substanz bei etwa 2920 cm^–1 misst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe (15) in der Gasatmosphäre so vorliegt, dass sie an einer Probenhalterung (14) angebracht ist, wobei das Kondensieren durch Kühlen der Probenhalterung (14) bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die gebildete Lösung in ein unterhalb der Probenhalterung (14) angebrachtes Aufnahmegefäß (12) tropfen lässt und sie anschließend durch Erwärmen des Aufnahmegefäßes (12) verdampft.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das polare Lösemittel ein Keton und das unpolare Lösemittel ein Kohlenwasserstoff ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Keton Aceton und der Kohlenwasserstoff Hexan ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das gemischte Lösemittel einen Anteil Hexan enthält, der ein Azeotrop mit kleinstem Siedepunkt bildet, oder einen größeren Anteil.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass das gemischte Lösemittel zu 56 Gew.-% oder mehr aus Aceton und 44 Gew.-% oder weniger aus Hexan besteht.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das gemischte Lösemittel zu 56 bis 66 Gew.-% aus Aceton und 44 bis 34 Gew.-% aus Hexan besteht.
Verwendung eines Lösemittels für die Messung des Gehalts einer organischen Substanz in einer Probe, bei der die Messung nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchgeführt wird und das Lösemittel ein gemischtes Lösemittel ist, welches mindestens ein polares Lösemittel und mindestens ein unpolares Lösemittel enthält und ein Azeotrop mit kleinstem Siedepunkt bildet, dessen azeotroper Punkt niedriger ist als die Siedepunkte des polaren und des unpolaren Lösemittels, wobei die organische Substanz einen Siedepunkt hat, der höher ist als der azeotrope Punkt.