NO148501B - Fremgangsmaate og apparat til proevetagning og preparering av proever ved bestemmelse av mengden av minst en utvalgt bestanddel av en fluidumblanding - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte

og et apparat som angitt i innledningen til henholdsvis krav 1 og 4 .

Analyse av organiske damper og andre gasser og damper i industriluft for bestemmelse av i hvilken grad arbeidere er utsatt for disse, er nå påbudt ved lov. Den metode som anbe-fales av Occupational Safety and Health Administration (OSHA)

for oppnåelse av overvåking av organiske damper, omfatter følgende skritt: (1) oppsamling av organiske damper på et absorpsjonsmiddel; (2) desorpsjon av prøven fra adsorpsjons-middelet; (3) analyse av prøven ved hjelp av gasskromatografi;

og (4) fastleggelse av mengden av de oppsamlede organiske damper.

En typisk metode til oppsamling av damper av oppløsnings-midler går ut på å anvende trekullhylser av den type som er beskrevet i Bulletin 769, "Determination of Organic Vapors in the Industrial Atmosphere", Supelco Inc., Bellefonte, Pa.,

USA. Hylsene er laget av glass og inneholder aktivt trekull

av kokosnøttskall som adsorpsjonsmiddel for de organiske damper. Omgivelsesluft i umiddelbar nærhet av pustesonen til den person som skal overvåkes, pumpes gjennom trekullhylsen under prøve-tagningsperioden. Når prøven er tatt, blir endene av hylsen forsynt med deksler og prøven overført til et laboratorium for analysering.

Fjerning av den oppsamlede prøve fra trekullet blir utført ved desorpsjon med karbondisulfid (CS2) eller et annet egnet utvaskingsmiddel. Dette krever knusing av glasshylsen, fjerning av karbonet og plassering av karbonet i en separat ampulle og for-segling av ampullen. Utvaskingsmlddelet (CS2) blir så tilført den forseglede ampulle, fortrinnsvis med en injeksjonssprøyte. Etter omrøring blir en bestemt andel av prøven fjernet og sprøytet inn i en kromatograf.

Denne konvensjonelle teknikk lider av flere mangler. Ved overføring av samlematerialet til en separat ampulle blir samlematerialet utsatt for luft og en del av samlematerialet kan gå tapt eller blir forurenset, noe som innfører feil i analysen. Dersom prøvetagningsinnretningen er av glass, f.eks. en glass-hylse, og må knuses for oppnåelse av overføringen, vil det dess-uten være en mulighet for at teknikkeren pådrar seg fysisk skade.

En forbedring av den generelle teknikk, spesielt tilpasset til overvåkning av eksponering for nitrogendioksydgass, er fore-slått av Schnakenberg i en artikkel med tittelen "A Passive Personal Sampler for Nitrogen Dioxide" i Technical Progress Report 95, Bureau of Mines, Coal Mine Health and Safety Department, U.S. Department of the Interior, april 1976. Prøvetagnings-apparatet omfatter en akrylhylse som ved dens ene ende inneholder tre duker av rustfritt stål belagt med trietanolamin og holdt på plass ved hjelp av en polypropenhette. Den motsatte ende av hylsen har en lignende hette som er fjernet under prøvetagningen. Ved prøvetagningsperiodens slutt blir et reaksjonsmiddel tilsatt hylsen, prøvetagningsapparatet rystet og absorptansen av den resulterende lyserøde oppløsning avleset ved hjelp av et s pek t ro fo tome te r.

Skjønt dette apparat og denne teknikk eliminerer det skritt som går ut på å overføre det oppsamlede materiale til en separat ampulle for desorpsjon av prøven og etterfølgende analysering, skaffer ikke apparatet en bekvem måte til innføring og uttagning av utvaskingsmiddelet slik at forurensnings- og fordampnings-tapene fra prøven reduseres til en minimum.

Fremgangsmåte og apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse overvinner mange av de svakheter som er forbundet med tidligere kjente prøvetagningsmetoder. Apparatet utnytter de effektive prøvetagningsapparater som er beskrevet i US-PS 3 924 219 og 3 950 980, i kombinasjon med forberedende ana-lytiske metoder som er tilpasset for bruk med disse apparater. Denne kombinasjon tillater at oppsamling av prøven på samlemiddelet og desorpsjon fra dette kan utføres i det samme kammer. Oppfinnelsen eliminerer nødvendigheten av å overføre samlemiddelet til en separat ampulle for desorpsjonstrinnet,

noe som reduserer forurensning av prøven og øker nøyaktigheten og virkningsgraden.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er angitt i krav

1, mens apparatet er definert i krav 4. Apparatet omfatter et grunt kammer dannet av veggelementer og med åpen ende. Et samlesjiKt er anbragt inne i det grunne kammer for oppsamling av de utvalgte bestanddeler. Minst et porøst sjikt bæres av veggelementene i nærheten av den åpne ende og dekker den åpne ende for struping (attenuating) av strømmen av den utvalgte bestanddel inn i kammeret. Et ikke-porøst deksel som er innrettet for inngrep med veggelementene, lukker kammeret etter at de utvalgte bestanddeler er blitt samlet opp. Der er anbragt organer i enten det ikke-porøse deksel eller veggelementene til å føre inn i og fjerne fra kammeret et væskeformet utvaskingsmiddel til desccp-sjon av den utvalgte bestanddel fra samlesjiktet.

Når prøvetagningen er fullført, kan det eller de porøse strupningssjikt (attenuating layers) fjernes (avhengig av deres oppbygning og plassering i forhold til veggelementene) og det ikke-porøse "analyse"-deksel plasseres over apparatets åpne ende i inngrep med veggelementene slik at kammeret lukkes og videre kontakt mellom samlesjiktet og omgivelsene forhindres. Et væskeformet utvaskingsmiddel blir så tilsatt for å desorbere den utvalgte bestanddel fra samlesjiktet. Det væskeformede utvaskingsmiddel kan bekvemt tilsettes og siden tas ut ved hjelp av organer anbragt i analysedekselet eller veggelementene. Den andel som tas ut av kammeret, analyseres på vanlig måte.

Apparatet er særlig egnet til prøvetagning og preparering av organiske damper i industrielle omgivelser. Som samlesjikt anvendes vanligvis aktivt trekull, aluminiumoksyd, kiselgel og forskjellige kromatografiske faststoffer, og de organiske damper som samles opp, kan bekvemt desorberes med karbondisulfid eller andre flyt-ende utvaskingsmidler. Apparatet kan imidlertid brukes til å ta prøver av en hvilken som helst bestanddel av en fluidumblanding som kan samles opp ved hjelp av et samlesjikt og deretter desorberes fra dette ved hjelp av et væskeformet utvaskingsmiddel.

Betydelige forbedringer med hensyn til anvendelighet og målingenes totale nøyaktighet er blitt iaktatt med den foreliggende oppfinnelse i forhold til tidligere kjente apparater hvor det var nødvendig å overføre samlematerialet til en glassampulle før desorpsjon med utvaskingsmiddelet.

Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere under henvisning

til tegningen.

Fig. 1 er et grunnriss, delvis i snitt, av et prøvetagnings-apparat klart til bruk.

Fig. 2 er et snitt langs linjen 2-2 på fig. 1.

Fig. 3 er et snitt gjennom det på fig. 1 viste apparat og viser en utførelse av det på apparatet anordnede analysedeksel. Fig. 4 er et snitt gjennom apparatet på fig. 3, og illustre-rer tilsetning av utvaskingsmiddel til apparatet. Fig. 5 er et snitt gjennom apparatet med en annen utførelse av analysedekselet. Fig. 6 er et snitt gjennom apparatet på fig. 5 og illustre-rer dekantering av utvaskingsmiddelet fra apparatet.

Fig. 7 er et utsnitt, delvis i snitt, av apparatet på

fig. 6 og viser en alternativ måte å dekantere på.

Fig. 8 er et riss av apparatet, delvis i snitt, og viser en tredje utførelse av analysedekselet. Fig. 9 viser i større målestokk et snitt gjennom det øvre midtparti av analysedekselet på fig. 8. Fig. 10 er et snitt gjennom apparatet og viser en fjerde utførelse av analysedekselet og en annen utførelse av prøve-tagningsapparatet. Fig. 11 er et grunnriss, delvis i snitt, og viser enda en utførelse av et prøvetagningsapparat utført ifølge oppfinnelsen.

Fig. 12 viser i større målestokk, en detalj av apparatet

på fig. 11 i snitt etter linjen 12-12.

Fig. 13 viser i større målestokk et snitt gjennom en ytterligere utførelsesform for et analysedeksel. Fig. 14 er et utsnitt av et grunnriss, delvis i snitt, av analysedekselet på fig. 13.

Prøvetagningsapparatet ifølge oppfinnelsen er beregnet på bruk ved fastleggelse av mengden av en utvalgt bestanddel av en fluidurablanding. Det kan bæres av en person eller plasseres i det miljø hvor der blir tatt prøver av de utvalgte bestanddeler.

Apparatet er generelt vist på fig. 1 og 2 og betegnet med henvisningstallet 15. Det omfatter et legeme 16 med et stort sett sirkelformet grunnriss og med en flens 17 som jfager ut fra det sirkelformede legeme og har en åpning 18 som tillater apparatet bekvemt å festes i en valgt stilling. Legemet er forsynt med veggelementer som avgrenser et grunt kammer med en sirkelformet åpen ende. Veggelementene omfatter en bunnvegg 2 0 og oppragende

sirkelformede sidevegger 21. De frie kanter av sideveggene 21

ender i en kant 2 2 som har en ytre leppe med jevn radius som gir tetning mellom legemet 16 og en membranholdering 25 eller et analysedeksel ifølge en av de utførelser som skal beskrives nedenfor. Ned fra kanten 22 av veggelementene 21 strekker der seg sirkelformede yttervegger 26 som beskytter sideveggene av kammeret og er utført med en utragende flens som ligger i samme plan som flensen 17. Bunnveggen 20 er utført med en sentralt anordnet v grunn fordypning 2 7 som er åpen inn mot kammeret.

Inne i det grunne kammer som er dannet av veggelementene,

er der anbragt et samlesjikt 30 i tilslutning til bunnveggen 20,

et gjennomhullet strupningselement 31 som omfatter en sirkel-

formet plate 32 med bitte små Kanaler 33 og understøttes av samlesjiktet via en rekke stolper eller knaster 34. Videre er det rundt kanten 22 anbragt en mikroporøs membran 35 som holdes på plass av ringen 25 og danner et ytterligere strupningssjikt for det fluidum det skal tas prøve av. Den store sentrale åpning i ringen 25 frilegger et stort område av membranen 35.

Samlesjiktet 30 kan bestå av et hvilket som helst materiale

som absorberer, adsorberer, reagerer med eller på annen måte sam-ler opp den bestanddel som er utvalgt for prøvetagning. Et eksempel på et passende samlesjikt for prøvetagning av organiske damper er aktivt trekull eller et annet partikkelformet sorpsjonsmiddel fastholdt i en grunnmasse av polytetrafluoreten som beskrevet i en ikke tilgjengelig amerikansk patentsøknad nr. 836 763.

Etter at det apparat 15 som er vist på fig. 1 og 2, i et fastlagt tidsrum er blitt utsatt for det fluidum som skal under-søkes for den valgte bestanddel, blir holderingen 25 og strup-ningssjiktet 35 fjernet fra kanten 22 av legemet 16 og analysedekselet plassert på denne for å tillate et utvaskingsmiddel å inneholdes i det grunne kammer for desorpsjon av den utvalgte bestanddel fra samlesjiktet. Analysedekselet tillater prøve-tagnings- og desorpsjonstrinnene å finne sted inne i. måleapparatet. Dette forhindrer forurensning og nedsatt nøyaktighet som kan inn-treffe ved fjerning av samlesjiktet fra måleapparatet og plassering av sjiktet i en utvendig ampulle for desorpsjon av den utvalgte bestanddel. Virkningsgraden av analysemetoden blir også sterkt forbedret.

En utførelse av analysedekselet er vist på fig. 3 og

generelt angitt med henvisningstallet 40. Dette deksel omfatter en stort sett sirkulær kuppelformet dekkplate 41 med en omgivende flens 42 som passer,sammen med tetningskanten 22 på legemet 16. Analysedekselet er utført med en åpning 44 og en propp 45 som lukker åpningen ved friksjon. Proppen 45 er festet til flensen på dekselet med et fleksibelt bånd 46 for å hindre at den mistes når den tas av fra åpningen 44.

På fig. 4 er det vist hvordan proppen 45 på fig. 3 kan fjernes fra likestillingen i åpningen 44 og en nål 49 som er festet til en sprøyte 50, kan føres inn gjennom åpningen 44

etter at analysedekselet er blitt plassert over legemet 16.

Nålen 49 føres så gjennom en kanal 33 i platen 32 og gjennom samlesjiktet 30 inn i fordypningen 27 for her å tømme ut et væskeformet utvaskingsmiddel til desorpsjon av den utvalgte bestanddel fra samlesjiktet eller for å ta ut en andel av prøven.

Fig. 5 viser en annen utførelse av et analysedeksel 55 som stort sett er likt analysedekselet 40 på fig. 3, idet det har en kuppelformet dekkplate 41 og en stort sett sirkelformet flens 42 som slutter tett til leppen på kanten 22 av legemet 16. Dekselet 55 skiller seg fra dekselet 40 på fig. 3 ved at det har en helletut som er plassert i nærheten av dekselets kant. Tuten er dannet av et kort sylindrisk veggelement 53 som danner en sylindrisk passasje fra det indre av det sirkelformede deksel til en ytre sirkelformet åpning. Denne åpning er forsynt med en propp 56

som er festet til dekselet 55 med et bånd 57. Tuten som dannes av den sylindriske vegg 53, tillater utvaskingsmiddelet å de-kan teres fra prøvetagningsapparatets legeme som vist på fig. 6 ved at proppen 56 fjernes og legemet tippes over slik at tuten kommer lavt nok til at en andel av prøven kan helles over i en beholder, f.eks. et reagensrør 58.

På fig. 7 er der vist et dyselignende tilbehør 54 til helletuten. Anordningen 54 passer med friksjon inn i helletuten for å forlenge denne. Spissen av anordningen 54 kan plasseres inne i munningen av beholderen 58 slik at ingen væske går til spille under dekanteringen. Anordningen 54 er særlig nyttig når utvaskingsmidler med lav overflatespenning dekanteres.

Fig. 8 viser en tredje utførelse av analysedekselet som generelt er betegnet med 60. Dette deksel er igjen likt de ovenfor beskrevne deksler henholdsvis 40 på fig. 3 og 55 på

fig. 5, men åpningen 44 og proppen 45 i midtpartiet av dekkplaten 41 er sløyfet og en åpning 62 er utformet for å motta og holde på plass en skillevegg 61. Den modifiserte åpning 62 i analysedekselet 60 er vist i detalj på fig. 9, hvor den er vist avgrenset av en flens 63 som er forsynt med en skulder 64 som bærer skilleveggen 61. Skilleveggen er plassert mellom skulderen 64 og en motstående kant 65 som holder skilleveggen på plass over åpningen 62. Skilleveggen 61 er dannet av et skive-formet stykke av fleksibelt, elastisk, inert og selvlukkende materiale f.eks. silikongummi som kan gjennombores med en nål for å tillate utvaskingsmiddelet å anbringes i kammeret i analyseapparatet. Når skilleveggen gjennombores og utvaskingsmiddelet injiseres i kammeret bør proppen 56 være fjernet fra tuten 53

for å tillate utligning av trykket inne i kammeret. Etter desorpsjon av den utvalgte bestanddel fra samlesjiktet kan utvaskingsmiddelet fjernes gjennom skilleveggen 61 med en mål og sprøyte eller alternativt ved dekantering gjennom helletuten forutsatt at man sørger for ventilering gjennom skilleveggen ved innsetting av en nål som slipper ut et luftvolum som er like stort som volumet av den væske som dekanteres.

Fig. 10 viser enda en modifikasjon av analyseapparatet for

å vise en alternativ utførelse. I dette apparat er bunnveggen 20 i legemet 16 utført med en åpning 68 som rager gjennom bunnen istedenfor å ha en fordypning som på fig. 4. En membran 69 eller en tynn skive av plast som er utført i ett med bunnen, er anordnet i åpningen i anlegg mot i denne dannede skuldre og lukker normalt åpningen 68. Dekselet 70 er utformet med en sentralt anordnet åpning som tilsvarer åpningen 44 og vanligvis er lukket med en propp 45. En nållignende konstruksjon 73 av stort sett sylindrisk utførelse som ved sin nedre ende slutter i en skråkant som danner en skarp spiss 74 er utformet i ett med dekselet og ligger på dettes innerflate. Etter at utvaskingsmiddelet er blitt injiseret i kammeret gjennom hullet i dekselet ved fjerning av proppen 45, blir proppen satt på plass igjen og utvaskingsmiddelet tillatt

å desorbere den utvalgte bestanddel fra samlesjiktet. Utvaskingsmiddelet blir så fjernet fra legemet, ved anvendelse av tilstrekke-lig kraft på proppen 45 til at dekkplaten 41 bøyer seg tilstrekke-lig til å tillate spissen 74 av den nållignende konstruksjon 73

å gjennombore membranen 69, slik at der dannes en åpning som utvaskingsmiddelet kan fjernes gjennom via åpningen 68 i bunnen. Helletuten på fig. 6 kan anvendes for å lette overføring av utvaskingsmiddel for analysering.

På fig. 11 er der vist en modifikasjon av legemet 16. I denne utførelse er sideveggen 21 av legemet utformet med en åpning som er forsynt med en selvlukkende og gjennomtrengbar skillevegg og en konstruksjon som er selvluftende rundt kanten av skilleveggen når trykket i det kammer som er dannet av legemet og analysedekselet, overstiger et på forhånd fastlagt trykk. Som vist på fig. 12 er denne åpning stort sett sirkelformet og avgrenset av en flens 80 som rager inn i åpningen ved innersiden av sideveggen 21 og danner en skulder som, bærer skilleveggen 81. Skulderen er forsynt med en sirkelformet forhøyning 82 som slutter tett rundt skilleveggen 81. Åpningen er stort sett sirkelformet, men er forsynt med aksialt anordnede passasjer 84 rundt omkretsen, og disse tjener som avlastningspassasjer for gassen etter at denne har forskjøvet skilleveggen 81 fra tettende anlegg mot flensen 82. Skilleveggen 81 holdes normalt i lukkestilling av en O-ring 85 som er anordnet inne i åpningen og holdes mot skilleveggen 81 ved hjelp av en låsering 86 som er anordnet i åpningen og holdes på plass av lepper 87 som er dannet ved ytter-siden av sideveggen 21. Ringen 86 er forsynt med bitte små åpninger 83 som står på linje med passasjene 84 som er anordnet rundt åpningen, for å tillate utslipp av gass fra legemet gjennom en passasje 84 og åpningen i ringen.

En selvluftende åpning slik som den som er vist på fig. 12, kan også anordnes i analysedekselet. Når den er anordnet i dekselet, kan den selvluftende åpning danne den eneste åpning i denne og således tillate utvaskingsmiddelet å føres inn gjennom den gjennomtrengbare skillevegg og tas ut gjennom skilleveggen ved bruk av nålen og injeksjonssprøyten. Utførelsen av åpningen og den selvluftende konstruksjon er lik den som ovenfor er beskrevet for sideveggen i legemet 16 som vist på fig,. 12, og de samme henvisningstall er brukt på den viste utførelse av analysedekselet 90 på figurene 13 og 14.

Oppfinnelsen skal belyses ytterligere under henvisning til de følgende eksempler, men er ikke begrenset til disse.

EKSEMPEL 1

Ekstern analyseforberedelse

Dette eksempel gir et sammenligningsgrunnlag for senere eksempler. I dette eksempel blir samlesjiktet overført til en separat ampulle for analyseforberedelse.

Måleapparater som vist på fig. 1 ble spøytestøpt ved bruk av DuPonts "Zytel 66" nylonharpiks. Den mikroporøse membran (henvisningstall 35) var av "Celgard 2400", et mikroporøst polypropen. Tynne karbonskiver bundet til en porøs grunnmasse av "Teflon" ble fremstilt ifølge de metoder som er beskrevet i amerikansk patentsøknad nr. 836 763. Skivene var 3,05 cm i diameter, 0,05 cm tykke og bestod av en blanding av 60% aktivkull, 20% "Teflon" og 20% kaolin. Skivene veide ca. 200 mg hver.

Tolv måleapparater ble satt sammen og utsatt for toluen

i en konsentrasjon på 121 ppm. Fire måleapparater ble fjernet etter tre timer og forseglet med et analysedeksel ifølge fig. 3. På samme måte ble fire måleapparater fjernet og lukket etter fem timer. Etter åtte timer ble de siste fire måleapparater fjernet, men ikke lukket. I dette eksempel ble analysedekselet bare" brukt til å forhindre videre eksponering av samlesjiktet.

Alle måleapparater ble analysert 12 timer senere ved over-føring av hver karbonskive fra måleapparatet til en lukket glassampulle og desorpsjon av toluenet ved værelsestemperatur i 1,0 ml karbondisulfid (CS2) i minst 30 min. En andel (3 yul) ble injisert i en HP-5830A Hewlett-Packard gasskromatograf. Resultatene er vist nedenfor:

Gjennomsnittsmengden av toluen oppsamlet pr. time i tre-, fem-

og åttetimersperiodene var henholdsvis 496, 489 og 478 yug/h. Disse verdier er i alt vesentlig like, idet det minste standardavvik er mer enn dobbelt så stort som den største forskjell mellom mengdene pr. time.

EKSEMPEL 2

Intern analyseforberedelse ved bruk av polypropenmåleapparat Måleapparater ifølge fig. 1 ble spøytestøpt av "Hercules Profax 6523" polypropen. En serie med aktivkull-skiver laget ved utstansing av 3,5 cm store stykker fra et ark med "3M Brand Pluton Foundry Cloth" ble brukt som samlesjikt. Karbonet hadde en over-flate på ca. 600 m 2/g, og skivene var 0,05 cm tykke og veide ca.

16 0 mg hver.

Tolv måleapparater ble satt sammen og utsatt for metyletyl-keton (MEK) i en konsentrasjon på 375 ppm. Måleapparatene ble fjernet fra forsøket etter forskjellige tidsrum og forseglet med analysedeksler som vist på fig. 3. 1 ml karbondisulfid av reagenskvalitet ble tilsatt direkte til hvert måleapparat gjennom sprøyteåpningen og proppen ble så satt på plass igjen. Etter en utvaskingsperiode som ble nøye holdt på 30 min., ble andeler på

3 ^ul tatt ut og injiseret i en HP 5830A kromatograf for analysering. Resultatene er vist nedenfor.

Økningen av oppsamlet mengde MEK i mikrogram er funnet å stå i direkte forhold til økningen av eksponeringstiden.

I dette eksempel ble utvaskingstiden holdt på 30 min. for å utelukke variasjoner som følge av inntrengning av CS2 i poly-propenet. En slik inntrengning kan forårsake, feil. Ikke desto mindre er polypropen og andre materialer som tillater inntrengning av utvaskingsmiddelet, nyttige så lenge utvaskingsperioden er fastlagt og inntrengningshastigheten tas i betraktning.

EKSEMPEL 3

Høypresisjons intern analyseforberedelse

Måleapparater ifølge fig. 1 ble fremstilt på samme måte som i eksempel 1, og analysedeksler som vist på fig. 3 ble plassert på disse etter at eksponeringsperioden var over. Standard silikonfett for stoppekraner ble brukt til å forsegle flensen 42 på analysedekselet på fig. 3 til kanten 22 av legemet 16. En ca. 0,0025 cm tykk hinne av fett ble brukt.

Åtte måleapparater ble i fire timer utsatt for påvirkning av toluen med en konsentrasjon på ca. 100 ppm og deretter forseglet. 1- ml CS2 ble injisert direkte i måleapparatet via åpningen for sprøyten og pluggen satt på plass igjen. Måleapparatet ble forsiktig tippet flere ganger i en vinkel på

ikke mer enn 5° med horisontalplanet for å fremme blanding av utvaskingsmiddelet og prøven. Utvaskingsmiddelet ble analysert som beskrevet i eksempel 2. Resultatene er vist nedenfor:

Standardavviket er mindre enn det beste standardavvik i eksempel 1 hvor ekstern analyseforberedelse ble brukt.

EKSEMPEL 4

Direkte sammenligning mellom interne og eksterne analysef orber edel ser

Tolv måleapparater som beskrevet i eksempel 3 ble utsatt for MEK i en konsentrasjon på 185 ppm i 7,5 timer. Etter ekspo-neringene ble seks måleapparater analysert ved at karbonskiven ble fjernet og overført til en separat ampulle som i eksempel 1, og seks måleapparater ble analysert ved den interne analyseforberedelse-teknikk som er beskrevet i. eksempel 3. Resultatene var som følger:

Resultatene tyder på at den interne analyseforberedelse-teknikk resulterer i en stort sett ekvivalent middelverdi med et litt bedre standardavvik og en mindre variasjonsbredde.

Tre av de måleapparater hvor intern analyseforberedelse

ble brukt, ble analysert igjen etter flere timer. Middelverdien for den målte mengde avvek mindre enn 4,0% fra de opprinnelige måleverdier.

EKSEMPEL 5

Intern analyseforberedelse

Måleapparater for organisk damp ble utført som vist på figurene 1 og 3. Det gjennomhullede svekningsorgan 31, legemet 16 og analysedekselet 40 ble sprøytestøpt fra DuPont "Zytel 66" nylonharpiks.

En pakning mellom kanten 22 på legemet 16 og holderingen 25, og mellom kanten 22 og flensen 42 på analysedekselet ble fremstilt ved påsmøring av et under 0,0025 cm tykt lag av Dow Corning-høyvakuumfett på delene før de ble satt sammen.

Den mikroporøse membran var av "Celgard 2400",et mikro-porøst 0,0025 cm tykt polypropenark. Membranen ble holdt på plass ved sammenpressing mellom holderingen 25 og kanten 22 på legemet, idet man passet nøye på å unngå rynker på den eksponerte flate av "Celgard"-arket.

Samlesjiktet var en sjikt av aktivkull suspendert i en grunnmasse av polytetrafluoreten som beskrevet i amerikansk patentsøknad 836 763. Hvert bæresjikt inneholdt 210 t 20 mg aktivkull og var ca. 0,04 cm tykt og 3,05 cm i diameter. En rekke av de ovenfor beskrevne organiske dampmåleapparater ble utsatt for forskjellige organiske damper. Etter eksponeringen ble de oppsamlede damper desorbert fra samlesjiktet med 1,0 ml CS2, og en andel ble analysert som i eksempel 2. Resultatene er vist nedenfor.

Eksemplet viser de meget nøyaktige resultater som oppnås ved bruk av intern analyseforberedelse. Standardavviket varierer fra 1,5 % til 3,0 % av middelverdien. Den største nøyaktighet som ble oppnådd med ekstern analyseforberedelse i eksempel 1, var 4 6,3, tilsvarende 1,9 % av middelverdien.

EKSEMPEL 6

Dekanteringsmuligheter

Analysedeksler som vist på fig. 5 ble fremstilt ved bruk

av DuPont "Zytel 66" nylon. For utprøving av dekanteringshelle-tuten ble der fremstilt måleapparater ifølge fig. 1 og analysedeksler ifølge fig. 5. 1 ml CS2 ble tilsatt måleapparatet gjennom åpningen for injeksjonssprøyten. Under utvaskixigsperioden på 30 min. ble proppene i åpningen for sprøyten og dekanterings-helletuten beholdt på plass. Etter utvaskingstiden ble helletuten åpnet og åpningen for sprøyten åpnet for å tillate lufting. Munningen av en 1,0 ml's glassampulle ble plassert over helletuten, og måleapparatet ble snudd opp ned for opp-fanging av den frie væske. Ca. 0,52 ml ble samlet opp, og det resterende utvaskingsmiddel ble holdt tilbake av samlesjiktet (et sammensatt ark av polytetrafluoreten og aktivtrekull som beskrevet i eksempel 1).

De 0,52 ml som var samlet opp, var rikelig for anvendelse

i et HP 7671A automatisk prøvetagningsapparat. Man kom til den konklusjon at den interne prøveforberedelse i kombinasjon med dekanteringsmuligheten tillot automatisk analyse av utvaskingsmiddelet uten at der var nødvendig å håndtere samlesjiktet eller benytte sprøyteoverføring av utvaskingsmiddelet fra måleappara-

tet etter utvasking. Forurensning av prøven blir derved redusert.

I tillegg er der oppnådd langtidslagring av prøven.

EKSEMPEL 7

Analysedeksel med fastholdt skillevegg

Hensikten med dette eksempel er å vise at de fastholdte skillevegger kan skaffe adcang til prøven inne i måleapparatet.

I eksemplene 1-6 ble en slik adgang skaffet ved at åpningen for injeksjonssprøyten ble åpnet.

Fem måleapparater ble fremstilt ifølge fig. 5 bortsett fra

at et 2 mm's hull ble boret i hvert deksel ved siden av hullet for sprøyten for å skaffe et måleapparat som virker på samme måte som apparatet på fig. 7. En skillevegg av silikongummi (Supelco Cat. No. 02-0448) ble så festet over hullet på dekselet.

På samme måte ble skillevegger belagt med "Teflon" (Supelco Cat. No. 02-0459) anvendt i fem andre måleapparater. Tre måleapparater uten skillevegger ble brukt for sammenligning.

Ca. 7500 ^ug trikloreten ble injisert i hvert måleapparat. Etter 12 timer ble måleapparatene analysert ved den i. eksempel 2 skisserte fremgangsmåte. Resultatene eir vist nedenfor:

Her er den største forskjell i - middelverdi den 3-prosents forskjell som forekommer mellom gruppe A og gruppe B, men som er innenfor akseptable grenser. Konklusjonen er derfor at skillevegger skaffer en nyttig metode når det gjelder å skaffe adgang til prøven.

EKSEMPEL 8

Selvluftende skillevegg

Det selvluftende skilleveggarrangement på fig. 13 og 14 ble fremstilt fra en maskinert aluminiumsstang ved utboring av en fordypning i stangen. En Hewlett Packard skillevegg (11 mm i diameter og 2,5 mm tykk) og en sammenpressbar "0"-ring med en indre diameter på 0,7937 cm og en tykkelse på 0,1587 cm ble brukt. Den selvluftende skilleveggkonstruksjon lukket den åpne ende av aluminiumsfordypningen. Ringen 86 kunne justeres for å variere graden av sammenpressingen i den sammenpressbare ring og skilleveggen.

Den selvluftende skillevegg bør opprettholde tettning når trykket inne i kammeret faller til under omgivelsestrykket eller er lik omgivelsestrykket. Økninger i trykket inne i kammeret bør ledsages av regulert utlufting slik at trykket utjevnes.

For å prøve ytelsen av skilleveggen ble der vekselvis dannet vakuum og overtrykk i kammeret ved at nålen (1,5*0,02 cm) av en 10 cm 3's TOMAC-injeksjonssprøyte av mattert glass ble ført inn gjennom skilleveggen. Alle forsøk ble startet med sprøyten i 6-cm s-stillingen. Vakuumforsøket bestod i å trekke stempelet tilbake til lQ-cm 3's-stillingen fulgt av frigjøring av stempelet, som så vendte tilbake til en likevektstilling på 6 cm 3 eller mer. Stillinger på mer enn 6,0 cm 3 tydet på en tilsvarende lekkasje. Tallene i den etterfølgende tabell i kolonnen "Vakuumforsøk" viser sprøyteavlesningene. Således viser forsøk nr. 1 en lekkasje på 0,3 cm<3> (6,3-6,0 = 0,3).

For å demonstrere skilleveggens utluftningsegenskaper ble stempelet presset fra 6-cm 3 's-stillingen til 0,0 cm 3 og holdt der i et bestemt tidsrom (avlastningstid) hvoretter det ble tillatt å bevege seg utover fra 0,0-cm 's-stillingen. Ikke utluftet luft ble vist av den resulterende sprøytestilling. I kolonnen med overskriften "utluftningsforsøk" er mengden av ikke utluftet gass vist. Således viser forsøk nr. 4 at der var 1,2 cm 3 ikke utluftet fluidum.

Der ble foretatt aksiale justeringer av ringen 86 for å undersøke virkningen av sammenpressing eller avlastning av skilleveggen og den sammenpressbare ring. Et mikrometer ble brukt til å måle forskyvningen fra et vilkårlig fastlagt nullpunkt. Dette er et punkt som såvidt ligger forbi det punkt hvor opprinnelig kontakt ble oppnådd. Startpunktet for forskyvningen er angitt med 0,000 og positive (+) forskyvninger antyder sammenpressning og negative (-) forskyvninger antyder avlastning av sammenpres-ningskraften.

Vakuumforsøkverdier på 6,3 cm 3 eller mindre regnes som til-strekkelig tetning fordi lekkasje rundt det matterte glass i injeksjonssprøyten gir avlesninger på ca. 6,1 cm 3. En avlesning på 6,1 cm 3 tyder derfor på fullstendig tetning.

Fullstendig utluftning er vist ved en avlesning på 0,0 i utluftningsforsøket. Denne verdi angir ingen bevegelse av stempelet utover etter det angitte tidsrom. I forsøk nr. 4 betyr en

3 3

avlesning på 1,2 cm i utluftningsforsøket at 1,2 cm av de opprinnelige 6,0 cm ikke var luftet ut etter 5 s.

Forsøk nr. 5-12 viser det område som det oppnås tilfreds-stillende ytelse over, mens forsøk nr. 7-10 viser den overlegne ytelse som oppnås når utluftning og tetning er fullstendig.

EKSEMPEL 9

Den beste nøyaktighet som ble oppnådd i eksempel 5, var

ca. 1,5% av middelverdien. Ved reduksjon av klaringen mellom kanten 22 og forseglingsområdet 42 på dekselet 40 på fig. 3 til en svak presspasning ble behovet for høyvakuumfett ifølge eksempel 5 eliminert og en nøyaktighet som oversteg den som ble observert i eksempel 5, oppnådd.

Måleapparater som vist på figurene 1-3 ble fremstilt som beskrevet i eksempel 5 bortsett fra at høyvakuumfettet ble sløyfet. Tetning ble skaffet ved reduksjon av klaringen mellom deksel og legeme. Fire måleapparater ble utsatt for benzendamp i en konsentrasjon på 4,22 ppm i 6 timer og 2 min. Samtidig ble der tatt tre prøver ved hjelp av karbonhylser av samme type som beskrevet i Bulletin 769, "Determination of Organic Vapors in Industrial Atmosphere", Supelco, Inc., Bellefonte, Pa. Resultatene var som følger:

Det relative standardavvik for måleapparatene ifølge oppfinnelsen er 1,06% av middelverdien sammenlignet med 4,68% for karbonhylsene. Dette viser den overlegne nøyaktighet som er mulig med den interne analyseforberedelse.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte til prøvetagning og preparering av prøver ved bestemmelse av mengden av minst én utvalgt bestanddel av en fluidumblanding, omfattende å samle den utvalgte bestanddel ved at fluidumblandingen i et utmålt tidsrom utsettes for et samlesjikt som er anbragt i et kammer dannet av veggelementer og med en åpen ende, idet minst ett porøst strupningssjikt er anbragt tvers over den åpne ende for å tillate passasje av fluidum inn i kammeret, karakterisert ved at kammeret ved utløpet av det utmålte tidsrom lukkes og en utmålt mengde av et utvaskingsmiddel tilsettes kammeret for å desorbere den utvalgte bestanddel fra samlesjiktet og danne en oppløsning, hvoretter en andel av oppløsningen av utvaskingsmiddel og den utvalgte bestanddel tas ut og underkastes analyse.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at kammeret lukkes med et deksel som har organer for innføring og uttagning av utvaskingsmiddelet .

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at utvaskingsmiddelet tilsettes kammeret og tas ut av dette gjennom organer anordnet i et av veggelementene.

4. Apparat til prøvetagning og preparering av prøver ved bestemmelse av mengden av minst én utvalgt bestanddel i en fluidumblanding ved en fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, omfattende et legeme (16) med veggelementer (20, 21) som avgrenser et kammer med en åpen ende, et samlesjikt (30) anordnet i kammeret for å samle opp den utvalgte bestanddel og minst ett porøst strupningssjikt (31-35) som er opplagret i kammeret ved dettes åpne ende og dekker denne, karakterisert ved et ikke-porøst deksel (40, 50, 60, 70, 90) som er innrettet for inngrep med veggelementene for å lukke kammeret ved den åpne ende, og at der i det ikke-porøse deksel (40, 50, 60, 70, 90) eller et av veggelementene (20, 21) er anordnet organer (44) til å føre inn i kammeret et væskeformet utvaskingsmiddel til desorpsjon av den utvalgte bestanddel fra samlesjiktet for å gi en oppløsning og organer (44, 53, 73) til å fjerne slik oppløsning fra kammeret for analyse.

5. Apparat som angitt i krav 4, hvor veggelementene omfatter en bunnvegg (20) motsatt den åpne ende og oppragende sidevegger (21), karakterisert ved at bunnveggen (20) har en sentralt anordnet, grunn fordypning (27).

6. Apparat som angitt i krav 4, karakterisert ved at det porøse strupnings-skikt (31-35) omfatter en plate (32) med gjennomgående kanaler (33) og organer (34) som holder platen (32) på avstand fra samleskiktet (30).

7. Apparat som angitt i krav 5, karakterisert ved at det ikke-porøse deksel (40, 50, 60, 70, 90) omfatter en dekkplate (41) med en med en avtagbar propp (45) lukket åpning (44) for innføring i kammeret og uttagning fra dette av væskeformet utvaskingsmiddel.

8. Apparat som angitt i krav 7, karakterisert ved at åpningen (44) står på linje med fordypningen (27) i bunnveggen.

9. Apparat som angitt i krav 7, karakterisert ved at det ikke-porøse deksel (55) omfatter en helletut (53) og en avtagbar propp (56).

10. Apparat som angitt i krav 4, karakterisert ved at det ikke-porøse deksel (60) omfatter en dekkplate med en selvlukkende skillevegg (61) for gjennomtrengning med en nål for innføring av et væskeformet utvaskingsmiddel i kammeret og lufteorganer (53, 56, 81, 83, 84) til avlasting av trykk i kammeret.

11. Apparat som angitt i krav 10, karakterisert ved at lufteorganene omfatter en ventilkonstruksjon med en skillevegg (81) som holdes etter-givende over en åpning i dekselet (90) og kan beveges til åpen stilling når trykket i kammeret når et på forhånd fastlagt trykk, slik at gass kan unnslippe gjennom passasjer (84) anordnet rundt omkretsen av skilleveggen (81).

12. Apparat som angitt i krav 11, karakterisert ved at skilleveggen (81) holdes over åpningen i dekselet (90) ved hjelp av en elastomer ring (85), og at passasjene (84) rundt omkretsen av skilleveggen (81) strekker seg aksialt i forhold til den nevnte åpning, som er ringformet.

13. Apparat som angitt i krav 5, karakterisert ved at sideveggene (21) har en selvlukkende skillevegg (81) for gjennomtrengning med en nål for innføring av et væskeformet utvaskingsmiddel i kammeret, som har lufteorganer (83, 84) til avlasting av trykk i kammeret.

14. Apparat som angitt i krav 7, karakterisert ved at bunnveggen (20) har en gjennomgående åpning (68) som er lukket av en tynn, gjennomtrengbar membran (69), at dekkplaten (41) har en hovedsakelig sylindrisk, nållignende konstruksjon (73) som er utført i ett med dekkplaten (41) og står i forbindelse med åpningen (44) i denne, og at den nållignende konstruksjoner (93) ved sin nedre ende har en skarpslipt spiss (74) som står rett overfor og på avstand fra åpningen (68) i bunnveggen (20) for å gjennom-hulle membranen (69) når dekkplaten (41) bøyes.