JPS63289448A - ガス状測定試料を検出装置によつて検出可能な成分に変えるための熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガス状測定試料を、検出装置によって検出可
能な成分に変えるための熱処理装置に関する。

この場合に、たびたび環境空気から採取される検査すべ
き測定試料は、検出すべき有害物質を含有しうるが；し
かじ時折、たとえば化学的処理において生じるような望
ましい物質でもありうる。しかしながら以下においては
、簡単のために常に有害物質に関係することとする。

〔従来の技術〕

環境空気中の有害物質は、種々の方法で検出することが
できる。この場合に、検査すべき有害物質に対して特異
的に応答するような検出装置が必要である。しかしなが
ら多くの場合、相応に敏感な検出装置を提供することは
不可能であるか、または存在する検出装置は特定の有害
物質に対してだけでなく、同様に検査すべき環境空気中
に存在する複数の成分に対しても敏感である。

この所謂横方向感度は、実際の有害物質量の確実な評価
を困難にする。したがって、有害物質測定の選択性を高
める目的で、たとえば検出すべき・有害物質を、後接さ
れた検出装置が特異的にかつ横方向感度なしに応答する
ような成分に分解する努力がなされている。このような
１つの方法は、有害物質に熱処理を施しく熱分解）、こ
の熱処理により有害物質を多種多様の熱分解物質に変え
、これらのうちの１つを検出装置により検出することに
ある。

西ドイツ国特許出願公開第２１３５２０．３号明細書に
は、この種の、検査すべき測定試料に熱分解を施す装置
が記載されている。

このために、検査すべき試料は、吸着剤を備えだ捕集器
に通され、この捕集器中で検出すべき有害物質は濃厚に
なる。試料採取後に、捕集器は別個の分析装置中に持ち
込まれる。この装置は、熱分解炉を有し、この熱分解炉
中で捕集器は加熱され、その際この捕集器中に含まれて
いる有害物質は駆出され、熱分解により分解されかつ遊
離する熱分解生成物は後接された測定装置により検査さ
れる。

公知の装置は、呼吸気アルコール含量を測定するために
使用されるので、典型的な熱分解生成物として水素が生
じ、この水素は水素透過性フィルター、たとえばパラジ
ウムを経由して水素測定装置、たとえばイオン化室に供
給され、この装置によシ検出される。したがって、測定
された水素濃度は、試料量中に存在する呼吸気アルコー
ルの１つの尺度である。

公知の装置は、さしあたシ検査すべき空気量を捕集し、
引き続き熱処理を施さねばならないという欠点を有する
。試料採取および一分解のためには、複雑な取シ扱いを
必要とし、さらに熱分解炉のための高いエネルギー消費
量ならびに測定装置のだめの費用のかかる測定回路を必
要とする種々の装置を使用しなければならない。

熱分解ならびに測定装置のための電気エネルギー使用量
は、供給網または重い嵩高の電池または蓄電池に依存し
ている。これにより、第１には軽量でかつ容易に操作す
ることができ、第２にはできるだけ僅かな運転エネルギ
ーしか必要としない完全な検出装置を運搬できるように
形成することは、不可能である。

既に直接、試料採取の際に捕集および引き続き検出可能
な熱分解生成物の測定を一気に行なうのは、不可能であ
シ、むしろ常に、異なる長さの中間工程を伴なう別個の
作業工程が必要である。吸着剤からの必要な脱着の隙に
、”ｋ％ｋかなりな量の有害物質が捕集話中に吸着され
たままであることができ、これによって収率は減少する
。

さらに、公知の装置においては、熱分解炉と測定装置と
の間に相応する透過性膜が設けられている場合にだけ、
異なる熱分解生成物を確認することができるにすぎない
。

〔発明が解決しようとする課題〕

したがって、本発明の根底をなす課題は、前記種類の熱
処理装置を、既に試料採取の間でも所望の熱分解生成物
を得て、該熱分解生成物を引き続き直接、検出装置に供
給できるように改善することである。該熱処理装置は、
小さい構造形態を有し、容易に携行および使用すること
ができ、かつ外部エネルギー供給に依存せずに操作する
ことができなければならない。その上。

該熱処理装置は、多数の異なる検出装置に接続すること
ができなければならない。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、試験ガスが貫流することのできる容器が、
発熱反応できる化学薬品充填物および反応を開始させる
開始装置を備えていることにより解決される。

本発明によって得られる利点は、主として、今や高温分
解または２熱分解を可能にする熱処理装置が、空気試料
が貫流しうる１つの容器中に収納されていることにある
。これにより、容器を取り囲みかつ化学薬品が充填され
た別個の、炉の形の熱処理装置に比べて測定試料が発熱
反応の開始直後に、その熱分解生成物に分解されるとい
う利点が得られる。炉から測定試料への熱伝達が行なわ
れるまで長い時間、待つ必要はない。熱分解中に多数の
熱分解生成物が生成しうるので、これら生成物を引続い
て検出するのは、このために適した測定装置により行な
うことができる。

本発明によるこの種の化学的熱処理装置は、できるだけ
小さい構造形態のため、この装置に所属する検出装置と
共に直接に試料採取の場所に携行でき、この場所で使用
することもできる、この熱処理装置は容易に作動させる
ことができ、運転のために外部エネルギー源を必要とせ
ず、したがって特に未熟者にとって簡単に使用すること
ができる。捕集された測定試料を別個の熱分解−および
検出装置に運搬するための面倒な準備もなくなる。熱分
解生成物の高い収率が得ら得られる。それというのも検
査すべき測定試料は、発火された化学薬品の大きな表面
積を貫流する間、熱分解によシ分解されるからである。

殊に低沸点物質を検査する場合に、試料採取。

熱分解および分析は、−気に行なうことができる。この
場合にほとんど有効でない、先立って行なわれる試料捕
集は断念することができる。

化学薬品の簡単で有利な１構成は酸化す）　ＩＪウム充
填物からなり、この充填物は発熱反応を起こすために、
測定試料の貫流の間熱分解に必要な熱量を発生させるた
め少量の水でぬらすだけでよい。

同様に、易酸化性の揮発性物質で覆われている担体から
なる化学薬品充填物が有利であり、この担体に揮発性物
質を反応させるだめの触媒充填物が続く。１ｌｌＩ１１
定試料を導入する場合に、揮発性物質はその担体から除
去され、触媒に供給され、これにより揮発性物質は、し
かも測定試料も充填物を通過する間だけ燃焼する。選択
された揮発性物質、たとえばメタノールかまたはグリセ
リンの揮発性に応じて、強力な加熱かまたは長く続く穏
やかな加熱を得ることができる。

有利な１構成は、シリカゲルまたは酸化アルミニウムが
メタノールで含浸されているか、またはメタノールが充
填された破壊可能のアンプルが担体の上流側に前接され
ていて、該アンプルが反応開始のために破壊されるので
アンプルの内容物はシリカゾルまたは酸化アルミニウム
からなる担体上に流出し、かつその蒸気が後方に配置さ
れた触媒によって試料採取の間燃焼することであっても
よい。発生する熱は、触媒を灼熱させ、ひいてはこの触
媒を熱分解的熱媒体および蓄熱体にする。

名称“ホプカライ）　（Ｈｏｐｋａｌｉｔ　）”で知ら
れる金属酸化物の混合物が適当な触媒であることが判明
した。有利な構成では、触媒として、Ｐｔ　／　Ｉｒ−
含浸剤を備えた活性炭充填物を使用することができる。

Ｐｔ　／　Ｉｒ含浸剤を備えた活性炭充填物は、第１に
活性炭担体が一緒に燃焼され、ひいては熱分解反応を続
け、第２に含浸剤により発火過程が惹起されかつ維持さ
れ、ならびに熱分解が接触的に支持されるという利点を
提供する。

極めて小さい濃度の有害物質を測定すべき場合には、化
学薬品充填物の一部を、独立の充填物かまたは化学薬品
それ自体であってもよい有害物質捕集性充填物として構
成するのが有利である。たとえば、このような捕集充填
物は、活性炭充填物それ自体であってもよい。吸着活性
高分子重合体の樹脂も適当である。この場合、試料捕集
の際には、さしあたり測定試料は捕集充填物中に捕集さ
れ、試料捕集の終了後に化学薬品が発火され、その結果
化学薬品を質流する際に捕集充填物が加熱され、熱分解
生成物が駆出され、かつ後続の分析装置に供給される。

有利には化学薬品充填物として、導入される測定試料の
空気酸素によって著しい熱発生下に燃焼する発火性材料
を使用することもできる。

発火性材料の公知例は、自然発火性鉄またはクロム酸鉛
と硫黄とからなる混合物、硫酸カリウムとカーボンとか
らなる混合物、または微粒の白金黒である。

熱分解作用の顕著な改善は、流動方向に見て化学薬品充
填物の後方に、後接触媒が存在することによシ得られる
。検出すべき物質を変換するために後接触媒を使用する
のは、殊に長時間にわたる試料採取に対しては、はじめ
に発火した化学薬品の燃焼時間が十分でない場合に、有
利であることが判明している。

後接触媒は、前接された化学楽品充填物が供給しつるよ
シも高い燃焼熱を供給するために使用することもできる
。したがって、化学薬品充填物中で生成した熱分解生成
物は、高めた温度での次の熱分解に供給することができ
、これにより再び、場合によっては最初に生成したもの
よりも容易に検出できる二次生成物が生じる。

これによって、複数の熱処理装置の一種のカスケーＶ接
続が得られ、その際、後接触媒は、それぞれ前方に存在
する化学薬品により加熱される。

有利に、後接触媒は、白金／イリジウム−含浸剤を備え
た活性炭からなる。この場合、たとえばハロゲン化炭化
水素の測定の際には、化学薬品から生成した熱分解生成
物は、塩素化合物を形成する方向に移動されるので、検
出装置としては塩素に敏感な測定装置が使用可能になる
。

同時に、活性炭担体は前接された化学楽品充填物の熱供
給反応により燃焼され、この化学楽品充填物の消滅後も
引続き熱発生を行ない、熱分解を維持することができる
。

セルロースからなる後接触媒の場合には、化学薬品充填
物中で生じた熱分解生成物は塩酸化合物を形成する方向
に移動されるので、測定のためには塩酸に対して敏感な
検出装置を使用することができる。

熱処理装置の容器は、有利には、充填物が層状に配置さ
れている小管として構成される。これによシ、このよう
な小管を、熱分解生成物の特異的な１種類に対して敏感
な比色試験小管に接続することが可能である。したがっ
て、容易に取り扱うことができかつ全般的に使用するこ
とのできる、有害物質を熱分解的に検出する多層試験小
管が得られる。この場合に、後接される試験小管は、前
接層として構成された熱処理装置と一体であってもよい
し、または２つの小管は別個に製造し、必要に応じて互
いに接続することもできる。

特別の利点は、熱処理装置をたとえば西ドイツ国特許出
願公開第５４０７６８６号明細書から公知であるような
比色バンド装置に前接することから得られる。これによ
シ、比色パンＶに特異的に検出可能な熱分解生成物を供
給することができる。

本発明の実施例を略示図面につき示し、かつ次に詳説す
る。

〔実施例〕

第１図には、熱処理装置の容器が後接された試験小管９
に対する前方小管１の形で示されている。製造時に両側
が閉じられた前方小管１は、その両端２で開くことがで
きる。前方小管１の内容物は、層状に構成されておシ、
その際個々の層はそれぞれ透過性支持部材３により互い
に仕切られている。流動矢印１６により表示されている
測定試料の貫流方向に、順次にさしあたり′破砕可能な
アンプル４、引き続き担体としてシリカゾル充填物６、
その後に触媒としてホプカライト充填物７および最後に
後接触媒充填物８が続く。

図示された試験小管を用いてたとえばハロゲン化炭化水
素を検出すべき場合、メタノール５またはグリセリンが
充填されたアンプル４は、前方小管１を開いた後に破砕
され、これによりアンプルの内容物はシリカゲル充填物
６上に流出し、このシリカゲル充填物はアンプル内容物
で含浸される。検出すべきガスを有する測定試料が流動
矢印１６の方向に負流する場合に、易蒸発性のメタノー
ル含浸剤は後接されたホプカライト充填物７上に引き出
され、これと接触する際に発火する。発生した熱は、ホ
プカライト充填物７を赤熱させる。ホゾカライド充填物
７が灼熱する間、検出すべきハロゲン化炭化水素は熱分
解によシ種々の成分に分解される。灼熱するホプカライ
トによって加熱されたガスにより、後接された触媒充填
物８は発火され、この触媒充填物そのものは、ホプカラ
イト充填物７の燃焼温度よシも高められた温度で燃焼す
る。

触媒充填物８は、たとえば白金／イリジウム含浸剤を有
する活性炭からなるので、ホプカライト充填物７よりも
高められた触媒充填物８の温度は、検査すべき有害物質
の熱分解をさらに高め、ひいては高められた収率を生じ
る。同時に、この触媒の使用量によシ、熱分解生成物の
平衡は所望の方向に移動される。

そこで、たとえば白金／イリジウム含浸剤を有する活性
炭触媒を使用する場合に、塩素化炭化水素を検出する際
の熱分解反応は塩素形成の方向に移動され、また純粋な
セルロース触媒ヲ使用する場合には塩酸形成の方向に移
動される。

これに応じて、塩素ないしは塩酸に対して特異的に敏感
な検出小管を後接することができる。

この種の試験小管９は、前方小管１に対して流動結合し
た状態で図示されている。前方小管１中で生成した熱分
解生成物は、後接された試験小管９で検出される。この
試験小管は、たとえば乾燥層であってよい前方層１０と
指示薬層１１とからなる。塩素化炭化水素を熱分解によ
り検出する場合には、触媒充填物８として含浸活性炭を
選択した場合、検出小管は塩素−小管からなることがで
きるか、または、触媒充填物８として純粋なセルロース
を選択した場合、検出小管は塩酸−小管からなることが
できる。

第２図に示されている、その両端の開いた前方小管１５
は、流動矢印１６の方向に、さしあたり水アンプル１７
および発火層１２、次いで捕集層１３、および最後に触
媒層１４を有する。

全ての層１２．１３．１４は、透過性の熱安定性支持部
材３によって互いに分離されている。

発火層１２は、小量の水を添加することによって発火さ
せることのできる酸化ナトリウムからなる。後続の捕集
層１３は、極小量の検出すべき有害物質を吸収しかつ蓄
積することができ、引き続き熱分解が実施される。触媒
層１４としては、第１図により必要な前小管１中で使用
されると同様の組成物を選択することができる。

測定を実施するために、前方小管１５に検査すべき測定
試料を貫流させ、その際、検出すべき有害物質は捕集層
１３中にたまる。十分に長い捕集時間の後に、発火層１
２は、水アンプル１７を破砕することによシ発火され、
捕集層１３中に捕集された有害物質は熱分解にょシ分解
され、かつ後続の触媒層１４に供給される。

この場合に捕集層１３は、検査すべき試験ガスおよび試
験ガス中に含まれている有害物質の種類に応じて、活性
炭かまたはホプカライトからなることができる。この場
合に、活性炭または、ホプカライトは第一に検出すべき
有害物質を捕（１９〕 集するために使用され、第二に実施すべき熱分解の際の
触媒層１４として使用される。

この場合に、生成した熱分解生成物は、第１図に示しか
つこのために説明したと同じ方法で、後接された試験小
管（図示しない）に供給し、かつこの試験小管によシ表
示することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による熱処理装置の１実施例を示すもので
あり、第１図は試験小管に対する前方小管としての熱処
理装置の略示断面図であり、第２図は捕集層を有する前
方小管の１構成を示す略示断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガス状測定試料を検出装置によって検出可能な成分
   に変えるための熱処理装置において、試験ガスが貫流す
   ることのできる容器（１、１５）が、発熱反応できる化
   学薬品充填物 （５、７、８、１２、１４）および該反応を開始させる
   開始装置（２、４、１７）を備えていることを特徴とす
   る、ガス状測定試料を検出・装置によって検出可能な成
   分に変えるための熱処理装置。 ２、化学薬品として、反応を開始させるために水（１７
   ）で湿らすことのできる酸化ナトリウム充填物（１２）
   が備えられている請求項１記載の熱処理装置。 ３、化学薬品充填物は、担体（６）上に担持された易酸
   化性の揮発性物質と、下流方向に配置された触媒充填物
   （７）とからなり、該触媒充填物は反応を惹起するため
   に、揮発性物質−担体に流動結合されている請求項１記
   載の熱処理装置。 ４、担体（６）としてのシリカゲルが、メタノールで含
   浸されている請求項３記載の熱処理装置。 ５、含浸のために、メタノール（５）が充填された破砕
   可能なアンプル（４）が、担体（６）に対して上流方向
   に設けられている請求項４記載の熱処理装置。 ６、触媒充填物（７）が、ホプカライトからなる請求項
   ３から５までのいずれか１項記載の熱処理装置。 ７、化学薬品充填物（７、８、１３、１４）の一部が、
   試験ガス吸収性の捕集充填物（１３）として構成されて
   いる請求項１から６までのいずれか１項記載の熱処理装
   置。 ８、化学薬品充填物が発火性材料（１２）からなり、こ
   れが反応を惹起するために開いた端（２）を介して環境
   空気と流動結合されている請求項１記載の熱処理装置。 ９、化学薬品充填物が白金黒（１２）からなり、これが
   反応を惹起するために開いた端（２）を介して環境空気
   と流動結合されている請求項１記載の熱処理装置。 １０、流動方向に見て化学薬品充填物（５、７、１２、
   １３）の後方に、後接触媒充填物（８、１４）が存在す
   る請求項１から９までのいずれか１項記載の熱処理装置
   。 １１、後接触媒（８、１４）が、純粋な活性炭またはセ
   ルロースからなる請求項１０記載の熱処理装置。 １２、触媒（７、８、１４）が、白金／イリジウム含浸
   層を備えた活性炭担体からなる請求項、３、４、５また
   は１０記載の熱処理装置。 １３、容器（１）は、充填物が層状に配置されている小
   管として構成されている請求項１から１２までのいずれ
   か１項記載の熱処理装置。 １４、検出装置としての比色試験小管（９）と作用結合
   されている請求項１から１３までのいずれか１項記載の
   熱処理装置。 １５、検出装置としての比色バンド装置と作用結合され
   ている請求項１から１３までのいずれか１項記載の熱処
   理装置。 １６、充填物が、指示薬層を有する試験小管のための前
   接層として構成されている請求項１３記載の熱処理装置
   。