WO2000004377A1 - Thermosorptionssensor - Google Patents

Thermosorptionssensor Download PDF

Info

Publication number
WO2000004377A1
WO2000004377A1 PCT/EP1999/004882 EP9904882W WO0004377A1 WO 2000004377 A1 WO2000004377 A1 WO 2000004377A1 EP 9904882 W EP9904882 W EP 9904882W WO 0004377 A1 WO0004377 A1 WO 0004377A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sorbate
sensor
adsorbing
activated carbon
absorbing material
Prior art date
Application number
PCT/EP1999/004882
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Noack
Original Assignee
Andreas Noack
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Andreas Noack filed Critical Andreas Noack
Priority to AU50362/99A priority Critical patent/AU5036299A/en
Publication of WO2000004377A1 publication Critical patent/WO2000004377A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0084—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours provided with safety means
    • B01D46/0086—Filter condition indicators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/42—Auxiliary equipment or operation thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0454—Controlling adsorption
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid

Definitions

  • the present invention relates to a sensor and its use, in particular for measuring and controlling substances in aqueous and gaseous fluids and / or aerosols, and to methods for determining the type of sorbate and the sorbate loading of the sensor.
  • the present invention further relates to
  • electrochemical measuring cells have a clearly measurable drift in the baseline and therefore often have to be calibrated to prevent inaccuracy of the measurement results. After all, the average life expectancy of such electronic measuring cells is often 6-
  • Gaseous and aqueous fluids for example process gases and vapors, often contain toxic or environmentally harmful pollutants.
  • filter elements are usually used to remove such pollutants from aqueous and gaseous fluids, which are then disposed of properly. It is known that the respective proportions of substances in the fluids can vary considerably. However, it is usually not possible to determine the content and composition of the pollutants in the respective fluid flow, or only with technically very complex sensor systems, especially in the case of continuous measurement.
  • the filter elements cannot be optimized for the respective place of use, since neither the time-dependent loading condition nor the loading of the filter element with certain substances that are to be retained are known.
  • the object of the present invention is in particular to overcome the aforementioned disadvantages and shortcomings of the prior art.
  • This object is achieved by the present invention by a sensor for fluids, which has at least one surface through which the fluid can flow and / or can flow from an adsorbing and / or absorbing material for receiving sorbate, and electrical contacts to which an external voltage can be applied is, wherein the flowable and / or flowable surface is optionally provided with holding members and / or shaping means for stabilizing them.
  • the senor preferably comprises a carbon thread through which current flows, particularly preferably an activated carbon thread. Changing the electrical conductivity of the carbon thread or the activated carbon thread is used for the qualitative or quantitative determination of substances, physical and / or chemical states.
  • Sorbate is adsorbed, desorbed and / or chemically and physically converted by operating conditions that differ over time, for example by varying the applied electrical voltage.
  • one or more threads can also advantageously be used.
  • the sensor optionally has several, preferably 1 to 100, particularly preferably 1 to 5, flowable and / or flowable surfaces and / or threads.
  • one or more electrical contacts are attached to one or more of the flowable and / or flowable surfaces and / or threads.
  • An electrical voltage can be applied to these electrical contacts from the outside, so that the electrical voltage is then either on one and / or on several of the flowable and / or flowable surfaces and / or threads.
  • the flowable and / or flowable surfaces and / or threads consist partially or completely of an adsorbent and / or absorbent
  • the material which can be used according to the invention is preferably wettable with water, can have a narrow pore radius distribution and has one temperature-dependent electrical resistance coefficient.
  • Pore radius distributions for non-impregnated adsorbent and / or absorbent materials are in the range of ⁇ 0.5 nm and especially below
  • the pore radius distribution is preferably in the range from 0.2 to 50 nm.
  • the pore radius distribution depending on the requirement profile, i.e. depending on the type of loading of
  • Fluids also> 0.2 nm or even> 50 nm.
  • the material which can be used according to the invention particularly preferably has a spatially uniform electrical conductivity.
  • Further materials which can be used according to the invention include all materials which can be heated to a temperature by means of ohmic heating at which the adsorbed and / or absorbed sorbate can be expelled.
  • the electrically conductive adsorbing and / or absorbing material is preferably made of a porous metal, semiconductor and / or activated carbon, particularly preferably activated carbon fabric, activated carbon knitted fabric, activated carbon felt, activated carbon fiber strand, activated carbon fiber material and / or activated carbon extrudate. It is particularly advantageous that activated carbon is an ohmic heating conductor. Activated carbon is advantageously characterized by very low material costs, non-toxicity, i.e. the absence of a hazard potential, long durability, low heat capacity, and a temperature-dependent electrical resistance coefficient ( ⁇ : 3 - 4% [1 / K]).
  • the adsorption and / or absorption surface is stabilized by holding members and / or shaping means in order to avoid mechanical damage.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the holding members and / or shaping means are at least partially electrically conductive so that they can serve as electrical contacts. In this way, an external electrical voltage can be applied to the adsorbing and / or absorbing material by contacting the holding members and / or shaping means with the external electrical voltage source.
  • the senor has a cylindrical envelope which comprises an inlet opening exposed to the fluid flow and an outlet opening, the inlet opening being able to be equal to the outlet opening.
  • the cylindrical sheath has an electrical contact with the adsorbing and / or absorbing material and is provided with electrical contacts to which an electrical contact is made from the outside
  • the inlet and / or Outlet openings of the cylindrical cladding grid preferably metal grid, plastic grid and / or the like arranged.
  • the adsorbing and / or absorbing material of the sensor is impregnated with catalytically active substances.
  • catalysts which can advantageously be used according to the invention include ionic and / or polar complex compounds, preferably selected from the group of the alkali and / or alkaline earth metal salts, and particularly preferably their iodides.
  • Other preferred substances include metals and metal compounds such as transition metals, noble metals or the like.
  • the transition metals which are preferably selected within the second and third rows of the periodic table, have good solubility, i.e. a solubility of up to about 100% for mercury.
  • the adsorbing and / or absorbing material of the sensor according to the invention is preferably coated with a lipophilic substance
  • Silicone oil is impregnated to improve the adsorption and / or absorption of lipophilic substances in the fluid flow, or to suppress the adsorption and / or absorption of hydrophilic substances.
  • a suitable embodiment of the sensor is the use as a "broadband" sensor. In this case, several flowable and / or flowable surfaces and / or threads are suitably arranged in the sensor. It is preferred if one or more of the flowable and / or flowable surfaces and / or threads are partially and / or completely identical or different
  • the preferably large-area adsorbing and / or absorbing material is wettable, whereby in particular the amount and type of adsorbable and / or absorbable substances of finely dispersed mist droplets, so-called aerosols, can be determined.
  • the senor is arranged in a filter or filter element.
  • Filter elements which contain the sensor according to the invention preferably consist of an adsorbing and / or absorbing material, such as a porous metal, semiconductors, in particular activated carbon.
  • Preferred activated carbon materials include activated carbon fabrics, activated carbon knits, activated carbon felts, activated carbon fiber strands, activated carbon fiber materials and / or activated carbon extrudates. It is particularly preferred here if the adsorbing and / or absorbing material of the
  • Filter element made of the same material as the adsorbing and / or absorbing material of the adsorption sensor. It is of course easily possible and also particularly advantageous if a plurality of sensors according to the invention are arranged in one filter element.
  • the sensor (s) according to the invention can advantageously in the front, i.e. the filter section near the inflow surface, in the middle, i.e. the filter section located approximately in the middle between the inflow and outflow surface and / or in the terminal filter section, i.e. the filter section close to the outflow surface.
  • the senor is in the area of the largest
  • So ⁇ tionsrate the sorbate of the fluid stream the so-called mass transfer zone, arranged.
  • An embodiment of the sensor according to the invention provides for measuring the temperature of the adsorbing and / or absorbing material
  • Thermocouple which is preferably arranged on the adsorbing and / or absorbing material of the sensor.
  • a sensor can be provided with an electrical measuring device for determining the electrical properties, in particular the electrical conductivity of the adsorbing and / or absorbing material.
  • the senor has an additional connecting element for forwarding the desorbate to devices for subsequent analysis of the
  • Desorbate such as on a mass spectrometer. a flame ionization detector, a thermal conductivity detector and / or the like.
  • the sensor according to the invention is suitable for determining the adsorbable and / or absorbable substances of fluids and / or aerosols, in particular process gases and the like.
  • the sensor according to the invention can be used to determine the loading and sorbate type of filter elements.
  • several substances and their respective fluid loads, as well as the sorbate types and loads of filter elements can be determined by means of the sensor according to the invention.
  • the filter elements can be used, for example, as vehicle cabin filters, clean room filters in the electronics industry, filters for general exhaust air treatment, corrosion protection filters, military filters, for example for shelters, vehicles and personal protection,
  • Household filters such as extractor hoods, vacuum cleaner filters, room air filters and / or gas filters and particularly preferably used as a gasoline vapor recovery filter.
  • the sensor according to the invention is suitable for use for monitoring purposes and / or for setting substance concentrations, in particular minimum and / or maximum concentrations in process gases, and / or for regulating the ambient air of, for example, operating sites.
  • the flowable surface consists of activated carbon. It is advantageous if this flowable surface is designed in the form of a thread. Activated carbon has the advantage that, due to its high thermal stability, it does not change its electrophysical properties, in contrast to electrochemical measuring cells. This gives the sensor according to the invention thermostability and a longer service life in comparison to the electrochemical measuring cell, without the baseline drifting.
  • TS TS sensor
  • Thermoso ⁇ tionssensor advantageous with an electrochemical cell, the electrochemical cell is in the actual measuring mode. while the TS sensor is activated depending on the time and is predominantly in sleep or enrichment mode. At regular intervals you can use an automatically running Procedure, the electrochemical cell is calibrated via TS sensor in order to correct a possible drift of the baseline and / or the maximum deflection.
  • the particular advantage over a second electrochemical cell is the short activation time of the TS sensor, which ensures a stable baseline after 2-10 measuring cycles, for example up to one hour. An electrochemical cell takes around 24 hours to set a stable baseline after being activated from sleep mode.
  • the TS sensor can also be used advantageously as a calibration sensor, since a non-impregnated activated carbon thread (AC - activated carbon) does not interact with CO.
  • VOC volatile organic substances.
  • paraffin and aromatics can be determined sensitively through the coadso ⁇ tion effect with air humidity by means of the TS sensor, which cannot be detected with an electrochemical cell or can only be detected insufficiently.
  • VOC concentrations which cannot be assigned as a defined signal in an electrochemical cell, can still be quantified and can thus be determined as average values.
  • the durability of the sensor according to the invention is thus many times higher than the average life expectancy of an electrochemical measuring cell.
  • the sensor according to the invention in particular the activated carbon sensor, can be used in analysis for the qualitative and / or quantitative detection of substances.
  • the senor according to the invention can be used in particular for the detection of traces of non-polar solvents or traces of solvent in gaseous form.
  • the sensor according to the invention is of course highly sensitive and specific to water.
  • this can be arranged, for example, as a probe in a gas chromatograph.
  • One or more sensors preferably activated carbon sensors, can be used for the quantitative and / or qualitative analysis of substances, which are activated differently and / or impregnated differently.
  • Standards can not only be used to selectively detect individual substances or mixtures of substances, but also to determine them quantitatively.
  • the sensor according to the invention has the advantage that, due to the high thermal stability, the electrophysical properties practically do not change, so that calibration is not necessary or is only necessary after a large number of measuring cycles.
  • non-polar gases> 0.001 of the gas saturation concentration can be exactly detected.
  • the invention also relates to methods for determining the type of sorbate and / or the sorbate loading of a sensor according to the invention and / or the type of sorbate and / or sorbate loading of a filter element which contains one or more of the adsorption sensors according to the invention.
  • a filter element which contains one or more of the adsorption sensors according to the invention.
  • Sorbate of the adsorbing and / or absorbing material of the sensor the desorption or phase transition of the sorbate taking place thermally, preferably by means of electrical (ohmic) heating of the adsorbing and / or absorbing material, and the desorption optionally taking place under vacuum.
  • the desorption temperature depends on the location where the sensor is used. It goes without saying that the desorption temperature when using the sensor in connection with liquid air or nitrogen is considerably lower than with combustion processes in the automotive / engine sector.
  • the desorption temperatures can therefore be in the temperature range from -200 ° C to
  • the desorption temperatures can be below or above, since they depend on the respective process conditions.
  • certain metals and / or desorb metal compounds only at temperatures well above 1000 ° C in a vacuum.
  • the desorption of the sorbate of the impregnated adsorbing and / or absorbing material can take place via a reversible complex formation. Deso ⁇ tion can also be improved via a catalytic reaction. In the case of organic substances, for example, the sorbate can be broken down by means of a catalyzed reaction, the reaction products thus obtained being desorbable.
  • the impregnation is preferably carried out here with a sub-group element, in particular platinum, palladium, cobalt,
  • Nickel or copper form reversible complexes with CO, CO 2 , HCN, SO 2 and NO.
  • the type and content of such complex-forming substances in the fluid can thus be determined by means of the sensor via the thermal decomposition of these complexes.
  • Suitable methods for determining the sorbate occupancy and / or the sorbate type of the sensor and / or filter element include measuring the change in the electrical properties of the adsorbing and / or absorbing material of the sensor, such as conductivity, in particular the differential conductivity, capacitance and / or the like, the Change in the electrical properties during the desorption of the sorbate an indication of the type and
  • Amount of sorbate provides.
  • Another method for determining the type and / or amount of sorbate comprises measuring the temperature of the adsorbing and / or absorbing material of the sensor during the thermal desorption of the sensor and / or the phase transition of the sorbate.
  • the temperature is determined directly by a thermocouple and / or indirectly by correlating the temperature with the thermally induced change in the electrical conductivity of the adsorbing and / or absorbing material during the desorption. Operation measured.
  • Activated carbon has proven to be particularly advantageous because of the properties of an ohmic heating conductor.
  • the desorbing process or phase transition of the sorbate is characterized by a reduction in the relative temperature increase of the adsorbing and / or absorbing material per unit of time.
  • the type and / or the amount of sorbate is determined on the basis of the characteristic non-linear course of the temperature measurement curve.
  • the function differentiated according to time is formed from the measured temperature profile of the adsorbing and / or absorbing material of the sensor over time.
  • the temperature measurement curve obtained in this way is substance-specific on the one hand and is proportional to the load on the sensor on the other.
  • Particularly characteristic boiling / deodorization temperatures result for substances that are condensed in the capillary pore system when the capillary boiling temperature (Kelvin equation) is reached; in particular, the temperature effect occurring here is supported in its signal sharpness by a narrow pore radius distribution.
  • the method is preferably used with a relative weight loading of 0.1 to 30% of the sensor.
  • the sorbate loading and / or type of sorbate of a sensor and / or filter element which contains such a sensor is advantageously measured discontinuously by these methods, but with very short dead times, preferably from 5 seconds to 60 minutes.
  • Another method for determining the type and / or amount of the sorbate sees, besides the desorption of the sorbate, a weighing of the adsorbing and / or absorbent material of the adsorption sensor and / or the sensor during the desorption of the sorbate.
  • the weight of the adsorbing and / or absorbing material of the adsorption sensor and / or the sensor is determined by means of a quartz microbalance.
  • Another method when using the sensor in a gaseous fluid of high relative air humidity (above approx. 70-80% RH) to reduce the load on the sensor with water, is preferably constant heating of the adsorbing and / or absorbing material, preferably by constant electric current, before.
  • Another method when the sensor is used in a fluid and / or aerosol, also provides for the sensor to be removed from the fluid and / or aerosol in order to carry out the thermal analysis.
  • the sensor according to the invention can also be used, for example, as an explosion warning sensor. Due to its catalytically effective impregnation, exothermic heat development in the area before and / or after the explosion limit can be measured prematurely by enrichment effects of O 2 and VOCs (volatile organic substances).
  • the sensor is preferably operated continuously at constant voltage and a temperature between 100 ° C. and 350 ° C.
  • the sensor can also be used as a moisture sensor, for example in the bathroom, sanitary facilities or in the household.
  • Another suitable use of the sensor according to the invention is in the form of a combination sensor with conventional gas sensors, such as electrochemical cells, flame ionization detectors, acoustic surface wave sensors, infrared sensors or Zn / Sn conductivity cells.
  • conventional gas sensors such as electrochemical cells, flame ionization detectors, acoustic surface wave sensors, infrared sensors or Zn / Sn conductivity cells.
  • the sensor according to the invention can also be used to determine the water hardness, the salt content, and / or the water quality.
  • non-polar species such as fats, oils, aromatics, paraffins and the like, which also preferentially attach to the activated carbon, lead to a reduction in the electrical conductivity.
  • the sensors according to the invention can also be used to determine the air flow or liquid flow. At constant voltage, the electrical conductivity changes due to the cooling effect of the flowing fluid flow. Other possible applications for this would be water meters, gas meters, anemometers, for example for controlling awnings and shutters, but also automotive side wind detectors, weather stations or as implantable sensors for determining blood viscosity / blood circulation and for prophylactic cardiovascular monitoring.
  • the advantage of the sensor according to the invention is on the one hand its minimal energy consumption and on the other hand the small space requirement of the sensor. Since only one activated carbon thread is sufficient for quantitative and / or qualitative
  • the senor according to the invention can easily be used as a microsensor wherever only a small space is available.
  • the sensor can be used in particular as a temperature sensor for determining the temperature based on the change in conductivity.
  • the senor according to the invention can be used for CO 2 monitoring in underground garages, private households or in other combustion processes.
  • the sensor suitable for CO 2 monitoring, preferably comprises an activated carbon fiber with an alkali / alkaline earth salt impregnation, preferably with a maximum impregnation of 10% by weight, based on the non-impregnated carbon fiber.
  • Fig. 1 shows a schematic longitudinal section through an embodiment of the sensor according to the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through the embodiment of the sensor according to the invention that is the same as FIG. 1.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the sensor according to the invention with a cylindrical sheath in a schematic longitudinal section, in which the flowable and / or flowable surface (1) consists of adsorbing and / or absorbing material.
  • a grid e.g. a metal grid (3) is arranged.
  • Surface (1) are each provided with electrical contacts (4, 5) to which an electrical voltage can be applied from the outside via the voltage source (6).
  • Measuring devices (7) are provided for measuring current, voltage and other electrical measured variables.
  • the fluid flow (8) is also shown. 2
  • this embodiment of the sensor according to the invention is shown in a schematic cross section.
  • the cylindrical sheath (2) of the adsorbent and / or absorbent material (1) is shown in its circular cross section, the electrical contact (5) of the cylindrical sheath and the electrical contact (4) of the adsorbent and / or absorbent material as well the external electrical voltage source (6) and the measuring device (7) are shown.
  • Suitable voltages which are applied to the sensors according to the invention are preferably in the range from> 0-50V / cm, preferably ⁇ 30V / cm, particularly preferably ⁇ IOV / cm.
  • Working temperatures of the sensor according to the invention, especially the activated carbon fiber are, for example, in the range from 0-500 ° C, preferably in the range between 50-250 ° C, particularly preferably in the range between 100-200 ° C.
  • An activated carbon thread of a sensor according to the invention to which a voltage of 1 OV / cm is applied, heats up from room temperature to approx. 400 ° C. within 10 to 60 s. This corresponds to a current flow of 60 mA at room temperature and 150 mA at approx. 400 ° C.
  • the carbon tetrachloride number of the activated carbon fibers is between 0 and 90% by weight. In the case of adsorption sensors in particular, it is preferred that the carbon tetrachloride number be between 40-80% by weight.
  • the BET surface (BET Brunauer. Emmett, Teller method) for adsorbing materials should be used with thermoso ⁇ tion sensors or Oxidation sensors advantageously make up 400-2000 ⁇ r / g, particularly preferably 800-1500 m 2 / g.
  • the surface of thermal conductivity detectors (TCD) should be between 0-300 nr / g.
  • Suitable materials for the production of activated carbon fibers include viscose,
  • Usual diameters for threads consisting of activated carbon fibers are in the range of 0.1-1 mm, the thread preferably consisting of a fiber bundle, the individual fibers of which have a diameter between 10 and 50 ⁇ m.
  • the absorbing or adsorbing material for example activated carbon laser
  • the absorbing or adsorbing material is designed in the form of a reel that can be unwound, thread, endless belt and / or endless thread.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sensor für Fluide und/oder Aerosole, wobei der Sensor wenigstens eine vom Fluid durchströmbare und/oder anströmbare Fläche aus einem adsorbierenden und/oder absorbierenden Material zur Aufnahme von Sorbat, sowie ggf. elektrische Kontakte, an die von aussen eine elektrische Spannung anlegbar ist aufweist und wobei die durchströmbare und/oder anströmbare Fläche gegebenenfalls mit Halteorganen und/oder Formgebungsmittel zu deren Stabilisierung versehen ist.

Description

Thermosorptionssensor
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor und dessen Verwendung, insbesondere zur Messung und Regelung von Stoffen in wäßrigen und gasförmigen Fluiden und/oder Aerosolen, sowie Verfahren zur Bestimmung der Art des Sorbats und der Sorbatbeladung des Sensors. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung
Filterelemente, die derartige Sensoren enthalten und geeignete Verwendungen hierfür, sowie ein Verfahren zur Bestimmung der Art des Sorbats und der Sorbatbeladung des Filterelementes.
Sensoren zur Bestimmung von in Fluid enthaltenen Stoffen sind bekannt.
Beispielsweise gibt es elektronische Geräte zur Bestimmung von Ethanol, CO und anderen Gasen. Diese Sensoren haben den Nachteil, daß sie entweder nur für die qualitative oder quantitative Messung von bestimmten Stoffen geeignet sind. Darüberhinaus ist die quantitative Bestimmung meist nur unzureichend. Insbesondere ist die quantitative und/oder qualitative Bestimmung von Prozeßgasen oder dergleichen im ppb-Bereich nur mit apparativ sehr aufwendigen Mitteln möglich. Diese bekannten Systeme sind technisch aufwendig und erfordern daher einen großen technischen Aufwand bei der Herstellung. Hinzuzufügen ist noch, daß die im Stand der Technik bekannten Sensorsysteme schon aufgrund ihres Platzbedarfes nicht an beliebigen Orten eingesetzt werden können.
Hervorzuheben ist noch, daß elektrochemische Meßzellen einen deutlich meßbaren Drift in der Basislinie aufweisen und deshalb häufig kallibriert werden müssen, um ein Ungenauigkeit der Meßergebnisse zu verhindern. Schließlich ist die durchschnittliche Lebenserwartung solcher elektronischen Meßzellen häufig auf 6-
12 Monate begrenzt. . 9 _
Gasförmige und wäßrige Fluide, beispielsweise Prozeßgase und -dämpfe, enthalten häufig toxische oder umweltbelastende Schadstoffe. Zum Schutz von Mensch und Umwelt werden üblicherweise Filterelemente verwendet, um solche Schadstoffe aus wäßrigen und gasförmigen Fluiden zu entfernen, die dann einer sachgerechten Entsorgung zugeführt werden. Bekanntermaßen können die jeweiligen Stoffanteile in den Fluiden beträchtlich varrieren. Eine Bestimmung von Gehalt und Zusammensetzung der Schadstoffe des jeweiligen Fluidstroms ist jedoch meist nicht oder nur mit technisch sehr aufwendigen Sensorsystemen, speziell bei einer kontinuierlichen Messung, möglich.
Bei den bekannten Filterelementen hat es sich als sehr nachteilig erwiesen, daß insbesondere bei Änderungen des Schadstoffgehalts in Fluiden die Beladung des Filterelementes mit Sorbat oft nicht oder nur grob abgeschätzt werden kann. Ein großer Nachteil der bekannten Filtersysteme ist, daß sich der genaue Zeitpunkt, wann solche Filterelemente ausgetauscht bzw. regeneriert werden müssen, d.h. der
Zeitpunkt der maximalen Beladung des Filterelementes mit Sorbat, nicht exakt bestimmt werden kann sondern abgeschätzt werden muß. Dies führt dazu, daß man Austauschzyklen für Filterelemente, innerhalb derer die Filterelemente unabhängig vom tatsächlichen Beladungszustand ausgetauscht werden, festlegt. Eine solche im Stand der Technik weit verbreitete Vorgehensweise führt dazu, daß Filterelemente frühzeitig ausgetauscht werden. Es bedarf hier keiner weiteren Ausführungen, daß ein solcher routinemäßiger Austausch zu einer Materialverschwendung führt, da noch aktive Filterelemente in Unkenntnis des tatsächlichen Beladungszustandes frühzeitig ausgetauscht werden. Ferner besteht die Gefahr, daß bei vorzeitiger Erschöpfung des Filterelementes toxische Stoffe in die Umwelt freigesetzt werden, da der tatsächliche Beladungszustand, der üblicherweise im Stand der Technik verwendeten Filter nicht kontrolliert wird. Ein weiterer Nachteil der im Stand der Technik bekannten Filtersysteme ist es, daß man keine Auskunft darüber erhält, mit welchen Stoffen der Filter beladen ist. Dies ist beispielsweise bei einer fachgerechten Entsorgung nachteilig, da die Filter Stoffe enthalten könnten, die bei der Regenerierung des Filters oder bei einer besonderen Entsorgung des Filters einer speziellen Behandlung bedürfen.
Außerdem lassen sich die Filterelemente für den jeweiligen Einsatzort nicht optimieren, da man hierfür weder den zeitabhängigen Beladungszustand noch die Beladung des Filterelementes mit bestimmten Stoffen, die zurückgehalten werden sollen, kennt.
Es wäre daher sehr wünschenswert einen Sensor sowie Filterelemente enthaltend einen solchen Sensor zur Verfügung zu stellen, der sämtliche vorgenannten Nachteile im Stand der Technik überwindet und hierbei ohne großen Aufwand an Zeit und Material herstellbar ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere, die vorgenannten Nachteile und Mängel des Standes der Technik zu überwinden. Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung durch einen Sensor für Fluide gelöst, der wenigstens eine vom Fluid durchströmbare und/oder anströmbare Fläche aus einem adsorbierenden und/oder absorbierenden Material zur Aufnahme von Sorbat, sowie elektrische Kontakte, an die von außen eine elektrische Spannung anlegbar ist, aufweist, wobei die durchströmbare und/oder anströmbare Fläche gegebenenfalls mit Halteorganen und/oder Formgebungsmitteln zu deren Stabilisierung versehen ist.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt und lassen sich den beigefügten Figuren entnehmen. Vorzugsweise umfaßt der Sensor einen stromdurchflossenen Kohlefaden, besonders bevorzugt einen Aktivkohlefaden. Änderung der elektrischen Leitfähigkeit des Kohlefadens bzw. des Aktivkohlefadens dient zur qualitativen oder quantitativen Bestimmung von Stoffen, physikalischer und/oder chemischer Zustände.
Durch zeitlich unterschiedliche Betriebszustände, beispielsweise mittels Variation der angelegten elektrischen Spannung, wird Sorbat adsorbiert, desorbiert und/oder chemisch physikalisch umgesetzt.
Als durchströmbare und/oder anströmbare Fläche im Sinne der Erfindung lassen sich vorzugsweis auch ein oder mehrere Fäden vorteilhaft verwenden.
Der Sensor weist gegebenenfalls mehrere, vorzugsweise 1 bis 100, besonders bevorzugt 1 bis 5 durchströmbare und/oder anströmbare Flächen und/oder Fäden auf.
Vorteilhaft ist es, wenn an einer oder an mehreren der durchströmbaren und/oder anströmbaren Flächen und/oder Fäden jeweils ein oder mehrere elektrische Kontakte angebracht sind. An diese elektrischen Kontakte kann von außen eine elektrische Spannung angelegt werden, so daß dann die elektrische Spannung entweder an einer und/oder an mehreren der durchströmbaren und/oder anströmbaren Flächen und/oder Fäden liegt.
Die durchströmbaren und/oder anströmbaren Flächen und/oder Fäden bestehen teilweie oder vollständig aus einem adsorbierenden und/oder absorbierenden
Material.
Das erfindungsgemäß verwendbare Material ist vorzugsweise mit Wasser benetzbar, kann eine enge Porenradienverteilung aufweisen, und besitzt einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstandskoeffizienten. Geeignete
Porenradienverteilungen liegen für nicht imprägnierte adsorbierende und/oder absorbierende Materialien im Bereich von < 0,5 nm und besonders unterhalb von
< 0,1 nm. Für mit Edelmetallen imprägnierte adsorbierende und/oder absorbierende Materialien liegt die Porenradienverteilung vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 50 nm. Natürlich können die Porenradienverteilung, in Abhängigkeit des Andorderungsprofils, d.h. in Abhängigkeit von der Art der Beladung von
Fluiden, auch > 0,2 nm oder sogar > 50 nm sein. Besonders bevorzugt weist das erfindungsgemäß verwendbare Material eine räumlich gleichmäßige elektrische Leitfähigkeit auf.
Weitere erfindungsgemäß verwendbare Materialien umfassen alle Materialien, die mittels ohmscher Heizung auf eine Temperatur erwärmbar sind, bei der das adsorbierte und/absorbierte Sorbat ausgetrieben werden kann.
Vorzugsweise ist das elektrisch leitfähige adsorbierende und/oder absorbierende Material aus einem porösen Metall, Halbleiter und/oder Aktivkohle, besonders bevorzugt Aktivkohle-Gewebe, Aktivkohle-Gestrick, Aktivkohle-Filz, Aktivkohle- Faserstrang, Aktivkohle-Fasermaterial und/oder Aktivkohle-Extrudat. Besonders vorteilhaft ist, daß Aktivkohle ein ohmscher Heizleiter ist. Aktivkohle zeichnet sich in vorteilhafter Weise durch sehr geringe Materialkosten, Ungiftigkeit, d.h. das Fehlen eines Gefährdungspotentials, lange Haltbarkeit, eine geringe Wärmekapazität, und einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstandskoeffizienten (α: 3 - 4% [1/K]) aus.
Es hat sich gezeigt, daß es bei hohen Fluidstromgeschwindigkeiten vorteilhaft ist, wenn der Sensor, insbesondere die Adsorptions- und/oder Absorptionsfläche(n) durch Halteorgane und/oder Formgebungsmittel stabilisiert werden, um eine mechanische Schädigung zu vermeiden. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Halteorgane und/oder Formgebungsmittel wenigstens teilweise elektrisch leitfähig sind, so daß sie als elektrische Kontakte dienen können. Auf diese Weise kann eine äußere elektrische Spannung an das adsorbierende und/oder absorbierende Material angelegt werden, indem die Halteorgane und/oder Formgebungsmittel mit der äußeren elektrischen Spannungsquelle kontaktiert werden.
Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung von Fäden gegenüber großflächigen Ad- und/oder Absorptionsflächen als Sonde besondere Vorzüge hat, da sich bei Verwendung von Fäden die Herstellung vereinfacht und nur ein geringerer
Materialeinsatz notwendig ist. Aufgrund der geringeren Fläche benötigen derartige Sensoren einen geringeren Platzbedarf und sind praktisch an jedem denkbaren Einsatzort, die Rohrsysteme, Filter, Arbeitsräumen und dergleichen umfassen verwendbar. Außerdem ist bei Verwendung von Fäden die Wärmeabfuhr über die elektrische Kontaktierung bzw. Halteorgane und/oder Formgebungsmittel besonders gering, d.h. man erhält ein gutes Signal-/Rauschverhältnis.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungform weist der Sensor eine zylindrische Umhüllung auf, welche eine dem Fluidstrom ausgesetzte Einlaßöffnung, sowie eine Auslaßöffnung umfaßt, wobei die Einlaßöffnung gleich der Auslaßöffnung sein kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die zylindrische Umhüllung einen elektrischen Kontakt zum adsorbierenden und/oder absorbierenden Material auf und ist mit elektrischen Kontakten versehen, an die von außen eine elektrische
Spannung- bzw. Stromquelle anlegbar ist. Auf diese Weise kann über die zylindrische Umhüllung eine äußere elektrische Spannung an das adsorbierende und/oder absorbierende Material angelegt werden. Zur mechanischen Verstärkung sind in einer weiteren geeigneten Ausführungsform an den Einlaß- und/oder Auslaßöffnungen der zylindrischen Umhüllung Gitter, vorzugsweise Metallgitter, Kunststoffgitter und/oder dergleichen angeordnet.
Es hat sich gezeigt, daß sich das sogenannte thermische Rauschen bei erhöhter Temperatur durch Verspiegelung der Innenwand der Umhüllung deutlich vermindern läßt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsfoπn ist das adsorbierende und/oder absorbierende Material des Sensors mit katalytisch wirksamen Substanzen imprägniert. Erfϊndungsgemäß vorteilhaft verwendbare Substanzen umfassen ionische und/oder polare Komplexverbindungen, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Alkali- und/oder Erdalkalisalze, und besonders bevorzugt deren Jodide. Weitere bevorzugte Substanzen umfassen Metalle und Metallverbindungen, wie Übergangsmetalle, Edelmetalle oder dergleichen. Insbesondere sind Metalle und/oder Metallverbindugen der VIII. Nebengruppe und/oder
Komplexverbindung(en), sowie Salze der vorstehend genannten Stoffe, die katalytische Eigenschaften aufweisen, bevorzugt.
Wenn hierbei z.B. die Detektion von Quecksilber vorgesehen ist, weisen die Übergangsmetalle, welche vorzugsweise innerhalb der zweiten und dritten Reihe des Periodensystems gewählt werden, eine gute Löslichkeit, d.h. eine Löslichkeit von bis zu etwa 100 % für Quecksilber auf.
Ebenso kann es vorteilhaft sein, daß das adsorbierende und/oder absorbierende Material des erfindungsgemäßen Sensors mit einem lipophilen Stoff, vorzugsweise
Silikonöl imprägniert ist, um die Adsorption und/oder Absoφtion lipophiler Stoffe im Fluidstrom zu verbessern, bzw. um die Adsorption und/oder Absorption hydrophiler Stoffe zurückzudrängen. Eine geeignete Ausführungsform des Sensors ist die Verwendung als "Breitband"- Sensor. Hierbei sind in geeigneter Weise mehrere durchströmbare und/oder anströmbare Flächen und/oder Fäden im Sensor angeordnet. Es ist bevorzugt, wenn eine oder mehrere der durchströmbaren und/oder anströmbaren Flächen und/oder Fäden teilweise und/oder vollständig gleiche oder unterschiedliche
Imprägnierung(en) aufweisen. Eine derartige Anordnung ermöglicht es, in Abhängigkeit der adsorbierbaren und/oder absorbierbaren Stoffe des jeweiligen Fluidstroms die spezifische Adsoφtion und/oder Absoφtion am adsorbierenden und/oder absorbierenden Material des Sensors zu optimieren. Ein solcher Optimierungsschritt kann die quantitative und qualitative Bestimmung der im Fluid enthaltenen unterschiedlichen Stoffe verbessern.
Ein gleichermaßen bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß das vorzugsweise großflächige adsorbierende und/oder absorbierende Material benetzbar ist, wodurch insbesondere Menge und Art adsorbierbarer und/oder absorbierbarer Stoffe von feindispersiv verteilten Nebeltröpfchen, sog. Aerosolen bestimmbar ist.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor in einem Filter, bzw. Filterelement angeordnet. Filterelemente, die den erfindungsgemäßen Sensor enthalten, bestehen vorzugsweise aus einem adsorbierenden und/oder absorbierenden Material, wie einem porösen Metall, Halbleiter insbesondere Aktivkohle. Bevorzugte Aktivkohlematerialien umfassen Aktivkohle-Gewebe, Aktivkohle-Gestricke, Aktivkohle-Filze, Aktivkohle-Faserstränge, Aktivkohle- Fasermaterialien und/oder Aktivkohle-Extrudate. Insbesondere bevorzugt ist hierbei, wenn das adsorbierende und/oder absorbierende Material des
Filterelements aus gleichartigem Material wie das adsorbierende und/oder absorbierende Material des Adsoφtionsensors ist. Es ist natürlich ohne weiteres möglich, und auch besonders vorteilhaft, wenn in einem Filterelement mehrere erfindungsgemäße Sensoren angeordnet sind.
Der erfindungsgemäße Sensor(en) kann vorteilhaft im vorderen, d.h. dem der Anströmfläche naheliegenden Filterabschnitt, im mittigen, d.h. dem zwischen An- und Abströmfläche etwa mittig gelegenen Filterabschnitt und/oder im endständigen Filterabschnitt, d.h. dem der Abströmfläche nahe gelegenen Filterabschnitt, angeordnet sein.
In einer denkbaren Ausfuhrungsform ist der Sensor im Bereich der größten
Soφtionsrate des Sorbats des Fluidstroms, der sog. Massentransferzone, angeordnet.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors sieht zur Messung der Temperatur des adsorbierenden und/oder absorbierenden Materials ein
Thermoelement vor, welches vorzugsweise am adsorbierenden und/oder absorbierenden Material des Sensors angeordnet ist.
Außerdem kann ein Sensor mit einer elektrischen Meßvorrichtung zur Bestimmung der elektrischen Eigenschaften insbesondere der elektrischen Leitfähigkeit des adsorbierenden und/oder absorbierenden Materials versehen sein.
Gegebenenfalls, und vorzugsweise bei Einsatz großflächiger Adsoφtions- und/oder Absoφtionsflächen, weist der Sensor ein zusätzliches Verbindungselement zur Weiterleitung des Desorbats an Geräte zur nachgeschalteten Analyse des
Desorbats, wie etwa an ein Massenspektrometer. einen Flammenionisierungsdetektor, einen Wärmeleitfähigkeitsdetektor und/oder dergleichen auf. Der erfindungsgemäße Sensor ist zur Bestimmung der adsorbierbaren und/oder absorbierbaren Stoffe von Fluiden und/oder Aerosolen, insbesondere von Prozeßgasen und dergleichen, geeignet. Darüberhinaus läßt sich der erfindungsgemäße Sensor zur Bestimmung der Beladung und Sorbatart von Filterelementen verwenden. In besonders vorteilhafter Weise lassen sich mittels des erfindungsgemäßen Sensors mehrere Stoffe und deren jeweiligen Fluidbeladungen, sowie die Sorbatarten und Beladungen von Filterelementen bestimmen. Die Filterelemente können dabei z.B. als Fahrzeugkabinenfilter, Reinraumfilter in der Elektronikindustrie, Filter zur allgemeinen Abluftbehandlung, Korrosionsschutzfilter, militärische Filter etwa für Schutzräume, Fahrzeuge und den Personenschutz,
Haushaltsfilter wie etwa Dunstabzugshauben, Staubsaugerfilter, Raumluftfilter und/oder Gasfilter und besonders bevorzugt als Benzindampfrückgewinnungsfilter verwendet werden. Außerdem ist der erfindungsgemäße Sensor zur Verwendung für Überwachungszwecke und/oder der Einstellung von Stoffkonzentrationen insbesondere von Minimal- und/oder Maximalkonzentrationen bei Prozeßgasen geeignet und/oder zur Regelung der Raumluft von beispielsweise Betriebsstätten.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Sensors besteht die anströmbare Fläche aus Aktivkohle. Vorteilhaft ist es, wenn diese anströmbare Fläche in Form eines Fadens ausgebildet ist. Aktivkohle hat den Vorteil, daß diese aufgrund ihrer hohen thermischen Stabilität im Gegensatz zu elektrochemischen Meßzellen ihre elektrophysikalischen Eigenschaften nicht verändert. Dies verleiht dem erfindungsgemäßen Sensor Thermostabilität und eine im Vergleich zur elektrochemischen Meßzelle längere Standzeit, ohne daß sich ein Drift der Basislinie vollzieht. Beispielsweise ist die Kombination eines TS-Sensors (TS =
Thermosoφtionssensor) mit einer elektrochemischen Zelle vorteilhaft, wobei die elektrochemische Zelle im eigentlichen Meßbetrieb ist. während der TS-Sensor zeitabhängig aktiviert wird und überwiegend im Sleep- bzw. Anreicherungsmodus ist. In regelmäßigen Abständen können mit Hilfe einer automatisch ablaufenden Prozedur via TS-Sensor die elektrochemische Zelle kalibriert werden, um einen möglichen Drift der Basislinie und/oder des Maximalausschlages zu korrigieren. Der besondere Vorteil gegenüber einer zweiten elektrochemischen Zelle ist die kurze Aktivierungsdauer des TS-Sensors, der eine stabile Basislinie nach 2-10 Meßzyklen, beispielsweise bis zu einer Stunde gewährleistet. Eine elektrochemische Zelle benötigt, nachdem sie aus dem Sleep-Modus aktiviert wird, circa 24 Stunden zum Einstellen einer stabilen Basislinie.
Der TS-Sensor ist weiterhin vorteilhaft einsetzbar als Kalibriersensor, da ein nicht imprägnierter Aktivkohle-Faden (AC - Aktivkohle) keine Wechselwirkung mit CO eingeht. Die elektrochemische Zelle besitzt dagegen eine hohe Querempfindlichkeit und weist im Fall der Gegenwart von CO einen großen Fehlerbereich in der VOC- Anzeige (VOC = flüchtige organische Substanzen) auf. Weiterhin lassen sich Paraffin und Aromaten durch den Coadsoφtionseffekt mit Luftfeuchtigkeit mittels des TS-Sensors sensitiv bestimmen, die sich mit einer elektrochemischen Zelle nicht oder nur unzureichend nachweisen lassen.
Über den Anreicherungseffekt des TS-Sensors können weiterhin sehr kleine VOC- Konzentrationen, die als definiertes Signal in einer elektrochemischen Zelle nicht zugeordnet werden können, quantifiziert werden und sind so als Mittelwerte bestimmbar.
Insbesondere im Sleep-Modus hat der TS-Sensor (TS = Thermosoφtionssensor) eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer. Ferner ist die Warm-up-Periode (bis zum Erreichen einer stabilen Basislinie) gegenüber konventionellen Sensoren deutlich kürzer.
Somit ist die Haltbarkeit des erfindungsgemäßen Sensors um ein vielfaches höher als die durchschnittliche Lebenserwartung einer elektrochemischen Meßzelle. Ferner kann der erfindungsgemäße Sensor, insbesondere der Aktivkohlesensor in der Analytik zum qualitativen und/oder quantitativen Nachweis von Stoffen verwendet werden.
Bei Anlegung einer konstanten Spannung an den Aktivkohlesensor, beispielsweise in Form eines Aktivkohlefadens, heizt sich der Faden nach und nach auf, wobei mit höherer Temperatur der Widerstand abnimmt. Bei einer amperimetrischen Messung ergibt sich für Wasser, speziell Wasserdampf, ein sigmoidaler Kurvenverlauf. Dieser sigmoidale Kurvenverlauf ist für die Verbindung H2O typisch. So läßt sich Wasser noch mit einem Gehalt von < 0,5 ppm bequem nachweisen. Je nach Auslegung der Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Meßapparatur sind H2O-Gehalte auch von unter 0,5 ppm noch ausreichend exakt bestimmbar.
In Gegenwart bereits von Spuren unpolarer Lösungsmittel wie Tetrachlorkohlen- Stoff, Toluol, Xylol und/oder Benzol ergibt sich dagegen ein bogenförmiger
Kurvenverlauf, der mit zunehmender gemessender Stromstärke nach oben abflacht.
Dadurch, daß bereits geringfügige Anteile unpolarer Lösungsmittel den für H2O typischen sigmoidalen Kurvenverlauf maßgeblich verändern, läßt sich der erfindungsgemäße Sensor insbesondere zum Nachweis bereits von Spuren unpolarer Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelspuren in Gasform verwenden. Auf der anderen Seite ist der erfindungsgemäße Sensor natürlich hoch empfindlich und spezifisch gegenüber Wasser.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sensors kann dieser, beispielsweise als Sonde in einem Gaschromatographen angeordet sein. Zur quantitativen und/oder qualitativen Analytik von Stoffen können ein oder mehrere Sensoren, vorzugsweise Aktivkohlesensoren, verwendet werden, die unterschiedlich aktiviert und/oder unterschiedlich imprägniert sind. Durch Festlegung von Standards lassen sich so nicht nur einzelne Stoffe oder Stoffgemische selektiv nachweisen, sondern auch quantitativ bestimmen. Wie bereits vorhergehend beschrieben, hat der erfindungsgemäße Sensor den Vorteil, daß aufgrund der hohen thermischen Stabilität sich die elektrophysikalischen Eigenschaften praktisch nicht verändern, so daß eine Kallibrierung entfällt oder erst nach einer Vielzahl von Meßzyklen notwendig wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Sensor lassen sich beispielsweise unpolare Gase > 0,001 der Gassättigungskonzentration exakt nachweisen.
Die Erfindung betrifft außerdem Verfahren zur Bestimmung der Sorbatart und/oder der Sorbatbeladung eines erfindungsgemäßen Sensors und/oder der Sorbatart und/oder Sorbatbeladung eines Filterelementes, welches einen oder mehrere der erfindungsgemäßen Adsoφtionsensoren enthält. Hierbei erfolgt zur Bestimmung der Menge und/oder Art des Sorbats eine Desoφtion und/oder Phasenübergang des
Sorbats des adsorbierenden und/oder absorbierenden Materials des Sensors, wobei die Desoφtion bzw. Phasenübergang des Sorbats thermisch, vorzugsweise mittels elektrischer (ohmscher) Beheizung des adsorbierenden und/oder absorbierenden Materials erfolgt und wobei die Desoφtion ggf. unter Vakuum erfolgt.
Die Desoφtionstemperatur ist von dem jeweiligen Einsatzort des Sensors abhängig. Es versteht sich von selbst, daß die Desoφtionstemperatur bei Verwendung des Sensors im Zusammenhang mit flüssiger Luft oder Stickstoff erheblich niedriger ist, als bei Verbrennungsprozessen im Auto-/Motorbereich. Die Desoφtionstemperaturen können daher im Temperaturbereich von -200 °C bis
1000 °C, vorzugsweise 20-500°C liegen. Natürlich können die Desoφtionstemperaturen darunter oder darüber liegen, da sie von den jeweiligen Prozeßbedingungen abhängig sind. So lassen sich beispielsweise bestimmte Metalle und/oder Metallverbindungen erst bei Temperaturen weit über 1000 °C im Vakuum desorbieren.
Erfindungsgemäß kann die Desoφtion des Sorbats des imprägnierten adsorbie- renden und/oder absorbierenden Materials über eine reversible Komplexbildung erfolgen. Die Desoφtion kann außerdem über eine katalytische Reaktion verbessert werden. Beispielsweise bei organischen Stoffen läßt sich so eine Zerlegung des Sorbats über eine katalytisierte Reaktion erreichen, wobei die so erhaltenen Reaktionsprodukte desorbierbar sind. Vorzugsweise erfolgt die Imprägnierung heirbei mit einem Nebengruppenelement, insbesondere Platin, Palladium, Cobalt,
Nickel oder Kupfer. Diese bilden reversible Komplexe mit CO, CO2, HCN, SO2 und NO. Über die thermische Zersetzung dieser Komplexe läßt sich so mittels des Sensors die Art und Gehalt solcher komplexbildender Stoffe des Fluids bestimmen.
Geeignete Verfahren zur Bestimmung der Sorbatbelegung und/oder der Sorbatart des Sensors und/oder Filterelementes umfassen eine Messung der Änderung der elektrischen Eigenschaften des adsorbierenden und/oder absorbierenden Materials des Sensors wie Leitfähigkeit, insbesondere der differentiellen Leitfähigkeit, Kapazität und/oder dergleichen, wobei die Änderung der elektrischen Eigenschaften während der Desoφtion des Sorbats einen Hinweis auf die Art und
Menge des Sorbats liefert.
Ein weiteres Verfahren zur Bestimmung der Art und/oder Menge des Sorbats umfaßt die Messung der Temperatur des adsorbierenden und/oder absorbierenden Materials des Sensors während der thermischen Desoφtion des Sensors und/oder des Phasenüberganges des Sorbats. Die Temperatur wird dabei direkt durch ein Thermoelement und/oder indirekt durch die Korrelation der Temperatur mit der thermisch induzierten Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit des adsorbierenden und/oder absorbierenden Materials während des Desoφtions- Vorgangs gemessen. Aktivkohle hat sich hierbei, wegen der Eigenschaften eines ohmschen Heizleiters, als besonders vorteilhaft erwiesen. Wird das adsorbierende und/oder absorbierende Material zum Zwecke der Desoφtion des Sorbats, vorzugsweise mit konstanter Heizleistung, geheizt, so wird der Desoφtionsvorgang bzw. Phasenübergang des Sorbats über eine Verminderung der relativen Temperaturzunahme des adsorbierenden und/oder absorbierenden Materials pro Zeiteinheit charakterisiert. Anhand des charakteristischen nicht-linearen Verlaufs der Temperaturmeßkurve bestimmt man die Art und/oder die Menge des Sorbats. Zur genauen Bestimmung der Sorbatbeladung und/oder Sorbatart wird aus dem gemessenen zeitlichen Temperaturverlauf des adsorbierenden und/oder absorbierenden Materials des Sensors die nach der Zeit differenzierte Funktion gebildet.
Hinzuzufügen ist noch, daß bei diesem Verfahren die so erhaltene Temperaturmeßkurve zum einen stoffspezifisch ist und zum anderen proportional zur Beladung des Sensors ist. Besonders charakteristische Siede-/Desoφtions- temperaturen ergeben sich für Substanzen, die im kapillaren Porensystem kondensiert sind, wenn die kapillare Siedetemperatur (Kelvin-Gleichung) erreicht wird; insbesondere wird der hierbei auftretende Temperatureffekt durch eine enge Porenradienverteilung in seiner Signalschärfe unterstützt.
Vorzugsweise wird das Verfahren dabei bei einer relativen Gewichtsbeladung von 0,1 bis 30% des Sensors angewendet. Die Sorbatbeladung und/oder Art des Sorbats eines Sensors und/oder Filterelementes, welches einen derartigen Sensor enthält, wird in vorteilhafter Weise durch diese Verfahren diskontinuierlich, jedoch mit sehr kurzen Totzeiten, vorzugsweise von 5 Sekunden bis 60 Minuten gemessen.
Ein weiteres Verfahren zur Bestimmung der Art und/oder Menge des Sorbats sieht neben der Desorption des Sorbats eine Wägung des adsorbierenden und/oder absorbierenden Materials des Adsoφtionsensors und/oder des Sensors während der Desoφtion des Sorbats vor. Hierzu wird das Gewicht des adsorbierenden und/oder absorbierenden Materials des Adsoφtionsensors und/oder des Sensors mittels einer Quarz-Mikrowaage bestimmt.
Ein weiteres Verfahren sieht bei Verwendung des Sensors in einem gasförmigen Fluid hoher relativer Luftfeuchte (oberhalb von ca. 70 - 80 % r.F.) zur Verminderung der Beladung des Sensors mit Wasser eine vorzugsweise konstante Beheizung des adsorbierenden und/oder absorbierenden Materials, vorzugsweise durch einen konstanten elektrischen Strom, vor.
Ein weiteres Verfahren sieht bei Einsatz des Sensors in einem Fluid und/oder Aerosol überdies vor, daß der Sensor zur Durchführung der Thermoanalyse aus dem Fluid und/oder Aerosol entfernt wird.
Der erfindungsgemäße Sensor kann beispielsweise auch als Explosionswarn-Sensor eingesetzt werden. Aufgrund seiner katalytisch wirksamen Imprägnierung kann eine exotherme Wärmeentwicklung im Bereich vor und/oder nach der Explosionsgrenze durch Anreicherungseffekte des O2 sowie der VOCs (flüchtige organische Substanzen) vorzeitig gemessen werden. Vorzugsweise wird der Sensor bei einer solchen Anwendung durchgehend bei konstanter Spannung und einer Temperatur zwischen 100°C und 350°C betrieben.
Der Sensor läßt sich auch als Feuchtigkeitssensor, beispielsweise im Bad, Sanitär oder im Haushaltsbereich verwenden. Eine weitere geeignete Verwendung des erfindungsgemäßen Sensors ist in Form eines Kombinationssensors mit konventionellen Gassensoren, wie eletkrochemische Zellen, Flammenionisationsdetektoren, akkustische Oberflächenwellensensoren, Infrarotsensoren oder Zn/Sn- Leitfähigkeitszellen. In Kombination mit solchen herkömmlichen Sensoren können so mittels des erfindungsgemäßen Sensors selbst kalibrierende Systeme zur Verfügung gestellt werden, bei denen zudem Querempfindlichkeiten eliminierbar sind.
Auch läßt sich der erfindungsgemäße Sensor zur Bestimmung der Wasserhärte, des Salzgehalts, und/oder der Wasserqualität einsetzen. Über dipolare Wechselwirkung zu ionischen Spezies an der inneren Oberfläche der ACF (ACF = Aktivkohlefaser) werden diese in der ACF angereichert, womit sich die Leitfähigkeit der Bereiche zwischen den mikroskopischen AC-Plättchen (AC = Aktivkohle) ändert. Ionische Spezies führen üblicherweise zu einer Erhöhung der Leitfähigkeit. Hingegen führen unpolare Spezies, wie Fette, Öle, Aromaten, Paraffine und dergleichen, die sich auch bevorzugt an der Aktivkohle anlagern, zu einer Erniedrigung der elektrischen Leitfähigkeit.
Auch lassen sich die erfindungsgemäßen Sensoren zur Bestimmung der Luftströmung bzw. Flüssigkeitsströmung einsetzen. Bei konstanter Spannung ändert sich hier die elektrische Leitfähigkeit durch den Kühleffekt der vorbeiströmenden Fluidströmung. Weitere mögliche Anwendungen hierfür wären Wasserzähler, Gaszähler, Windmesser, beispielsweise zur Steuerung von Markisen und Rolläden, aber auch Kfz- Seitenwindmelder, Wetterstationen oder als implantierbare Sensoren zur Bestimmung der Blutviskosität/Blutzirkulation sowie zur prophylaktischen Herz- und Kreislaufüberwachung.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Sensors ist auf der einen Seite sein minimaler Energieverbrauch und auf der anderen Seite der geringe Platzbedarf des Sensors. Da bereits ein Aktivkohlefaden ausreicht, um quantitative und/oder qualitiative
Messungen durchzuführen, läßt sich der erfindungsgemäße Sensor ohne weiteres als Mikrosensor überall dort einsetzen, wo nur ein geringer Platzbedarf zur Verfügung steht. Natürlich läßt sich der Sensor insbesondere als Temperatursensor zur Bestimmung der Temperatur basierend auf der Leitfähigkeitsänderung, verwenden.
Außerdem läßt sich der erfindungsgemäße Sensor zur CO2-Überwachung in Tiefgaragen, privaten Haushalten oder bei sonstigen Verbrennungsprozessen verwenden. Vorzugsweise umfaßt der Sensor, geeignet zur CO2-Überwachung, eine aktivierte Aktivkohlefaser mit einer Alkali/Erdalkalisalzimprägnierung, vorzugsweise mit einer maximalen Imprägnierung von 10 Gew.-%, bezogen auf die nicht imprägnierte Aktivkohlefaser.
Die Erfindung wird durch das in den nachfolgenden Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel weiter verdeutlicht.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Sensors.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die zu Fig. 1 gleiche erfindungsgemäße Ausführungsform des Sensors.
Nach Fig. 1 wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors mit einer zylindrischen Umhüllung im schematischen Längsschnitt gezeigt, bei dem die durchströmbare und/oder anströmbare Fläche (1) aus adsorbierendem und/oder absorbierendem Material besteht. An der An- und Abströmöffnung der zylindrischen Umhüllung (2) ist ein Gitter, z.B. ein Metallgitter (3) angeordnet. Die zylindrische Umhüllung (2), sowie die durchströmbare und/oder anströmbare
Fläche (1) sind jeweils mit elektrischen Kontakten (4, 5) versehen, an die von außen eine elektrische Spannung über die Spannungsquelle (6) anlegbar ist. Zur Messung von Strom, Spannung und weiteren elektrischen Meßgrößen sind Meßgeräte (7) vorgesehen. Ferner ist der Fluidstrom (8) dargestellt. Nach Fig. 2 wird diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors im schematischen Querschnitt dargestellt. Die zylindrische Umhüllung (2) des adsorbierenden und/oder absorbierenden Materials (1) ist in seinem kreisförmigen Querschnitt gezeigt, wobei ebenso die elektrische Kontaktierung (5) der zylindrischen Umhüllung und die elektrische Kontaktierung (4) des adsorbierenden und/oder absorbierenden Materials, sowie die äußere elektrische Spannungsquelle (6) und das Meßgerät (7) dargestellt sind.
Geeignete Spannungen, die an die erfindungsgemäßen Sensoren angelegt werden, liegen vorzugsweise im Bereich von > 0-50V/cm, bevorzugt < 30V/cm, besonders bevorzugt < lOV/cm.
Arbeitstemperaturen des erfindungsgemäßen Sensors, speziell der Aktivkohlefaser, liegen beispielsweise im Bereich von 0-500°C, vorzugsweise im Bereich zwischen 50-250°C, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 100-200°C.
Ein Aktivkohlefaden eines erfindungsgemäßen Sensors, an den eine Spannung von 1 OV/cm angelegt ist, heizt innerhalb von 10 bis 60 s von Raumtemperatur auf ca. 400°C auf. Dies entspricht einem Stromfluß von 60 mA bei Raumtemperatur und 150 mA bei ca. 400°C.
Vorteilhaft ist es, wenn die Tetrachlorkohlenstoffzahl der Aktivkohlefasern zwischen 0 und 90 Gew.-% liegt. Insbesondere bei Adsoφtionssensoren ist es bevorzugt, daß die Tetrachlorkohlenstoffzahl zwischen 40-80 Gew.-% liegt. Bei der Bestimmung von Fluidströmen mit Kohlefasern als Sensormaterial sind
Tetrachlorkohlenstoffzahlen von 0-40°C Gew.-% vorteilhaft.
Die BET-Oberfläche (BET = Brunauer. Emmett, Teller- Verfahren) für adsorbierende Materialen sollte bei Thermosoφtionssensoren bzw. Oxidationssensoren vorteilhaft 400-2000 πr/g, besonders bevorzugt 800-1500 m2/g ausmachen. Für nicht adsorbierende Materialien sollte bei Wärmeleitdetektoren (WLD) die Oberfläche zwischen 0-300 nr/g liegen.
Geeignete Materialien zur Herstellung von Aktivkohlefasern umfassen Viskose,
Rayon, Polyacrylnitril, Polyphenolharze und/oder dergleichen. In der Regel sind alle Fasermaterialien geeignet, die sich in Aktivkohlefasern überführen lassen.
Übliche Durchmesser für Fäden bestehend aus Aktivkohlefasern liegen im Bereich von 0,1-1 mm, wobei der Faden vorzugsweise aus einem Faserbündel besteht, dessen Einzelfasern einen Durchmesser zwischen 10 und 50 μm haben.
Vorteilhaft ist es, wenn das absorbierende oder adsorbierende Material, beispielsweise Aktivkohlelaser, in Form eines abspulbaren Bandes, Fadens, Endlosbands und/oder Endlosfadens ausgebildet ist.

Claims

A N S P R U C H E
1. Sensor für Fluide und/oder Aerosole, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor wenigstens eine vom Fluid (8) durchströmbare und/oder anströmbare Fläche aus einem adsorbierenden und/oder absorbierenden Material (1) zur Aufnahme von Sorbat, sowie elektrische Kontakte (4,5), an die von außen eine elektrische Spannung (6), vorzugsweise über elektrische Kontakte (4,5), anlegbar ist aufweist, wobei die durchströmbare und/oder anströmbare Fläche (1) gegebenenfalls mit Halteorganen und/oder
Formgebungsmittel zu deren Stabilisierung versehen ist.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchströmbare und/oder anströmbare Fläche ein Faden ist.
3. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor mehrere, vorzugsweise 1 bis 100, besonders bevorzugt 1 bis 5, durchströmbare und/oder anströmbare Flächen und/oder Fäden, wobei an einer oder mehrerer der durchströmbaren und/oder anströmbaren Flächen und/oder Fäden ein oder mehrere elektrische Kontakte angeordnet sind an die von außen eine elektrische Spannung anlegbar ist, aufweist.
4. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor eine zylindrische Umhüllung (2) mit wenigstens einer Zu- und Abströmöffnung aufweist, wobei die zylindrische Umhüllung (2) wenigstens einen elektrischen Kontakt (5) aufweist und mit dem adsorbierenden und/oder absorbierenden Material elektrisch leitfähig in - ??
Verbindung steht, und wobei an den Zu- und Abströmöffnungen Gitter (3), vorzugsweise Metallgitter oder dgl. angeordnet sind.
5. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das adsorbierende und/oder absorbierende Material
(1) benetzbar ist, eine enge Porenradienverteilung, welche für nicht imprägnierte Materialien vorzugsweise im Bereich unterhalb 0,5 nm, besonders bevorzugt im Bereich unterhalb 0,1 nm, für mit Edelmetall imprägnierte Materialien vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 50 nm liegt, sowie einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstandskoeffizienten und eine räumlich gleichmäßige elektrische Leitfähigkeit aufweist, wobei das adsorbierende und/oder absorbierende Material mittels ohmscher Heizung auf eine Temperatur, im Bereich von -200 °C bis 1000 °C erwärmbar ist, bei der adsorbiertes und/oder absorbiertes Sorbat ausgetrieben wird.
6. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das adsorbierende und/oder absorbierende Material (1), poröse Metalle, Halbleiter und Aktivkohle umfaßt, vorzugsweise ein Aktivkohle-Gewebe, Aktivkohle-Gestrick, Aktivkohle-Filz, Aktivkohle-Faserstrang, Aktivkohle-Fasermaterial und/oder Aktivkohle-Extrudat ist.
7. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das adsorbierende und/oder absorbierende Material (1) mit einem katalytisch wirksamen Stoff wie ionischen und/oder polaren Komplexverbindungen, vorzugsweise Alkali- und/oder Erdalkalijodiden, sowie ebenso bevorzugt mit einem Metall, insbesondere Übergangsmetall, Edelmetall, vorzugsweise mit Metallen aus der VIII Nebengruppe und/oder mit Komplexverbindungen, sowie Salze davon und/oder Mischungen der vorstehend genannten Stoffe imprägniert ist.
8. Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsmetalle, vorzugsweise innerhalb der zweiten und dritten Reihe, eine gute Löslichkeit für Quecksilber aufweisen.
9. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das adsorbierende und/oder absorbierende Material (1) mit einem lipophilen Stoff, vorzugsweise Silikonöl imprägniert ist.
10. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere durchströmbare und/oder anströmbare Flächen und/oder Fäden teilweise oder vollständig imprägniert sind, wobei die jeweiligen durchströmbaren und/oder anströmbaren Flächen und/oder Fäden teilweise und/oder vollständig gleiche oder unterschiedliche Imprägnierung aufweisen.
11. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Thermoelement zur Messung der Temperatur des adsorbierenden und/oder absorbierenden Materials, das vorzugsweise am adsorbienden und/oder absorbierenden Material angeordnet ist, aufweist.
12. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor eine elektrische Meßvorrichtung zur Bestimmung der elektrischen Eigenschaften, insbesondere der elektrischen Leitfähigkeit des adsorbierenden und/oder absorbierenden Materials, sowie gegebenenfalls ein Verbindungselement zur Weiterleitung des Desorbats in Geräte zur Analyse des Desorbats, wie einem Massenspektrometer, einem Flammenionisierungsdetektor, einem Wärmeleitfähigkeitsdetektor und/oder dgl., aufweist.
13. Filterelement enthaltend den Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
14. Filterelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement auf adsorbierenden und/oder absorbierenden Materialien, wie etwa poröse Metallen, Halbleiter, sowie vorzugsweise auf Aktivkohle und besonders bevorzugt auf Aktivkohle-Gewebe, Aktivkohle-Gestrick, Aktivkohle-Filz, Aktivkohle-Faserstrang, Aktivkohle- Fasermaterial, Aktivkohlegranulat und/oder Aktivkohle-Extrudat basiert, wobei insbesonders bevorzugt das adsorbierende und/oder absorbierende Material des
Filterelementes aus gleichartigem Material wie das adsorbierende und/oder absorbierende Material des Sensors ist.
15. Filterelement nach den Ansprüchen 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Sensoren innerhalb des
Filterelements, im vorderen, mittigen und/oder endständigen Filterabschnitt angeordnet ist.
16. Verfahren zur Bestimmung der Sorbatart und Sorbatbeladung eines Sensors und/oder der Sorbatart und Sorbatbeladung eines Filterelements, enthaltend einen oder mehrere Sensoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Desoφtion und/oder Phasenübergang des Sorbats des adsorbierenden und/oder absorbierenden Materials des Sensors thermisch, vorzugsweise mittels elektrischer (ohmscher) Beheizung des adsorbierenden und/oder absorbierenden Materials erfolgt, wobei die Menge und/oder Art des Sorbats über die Temperatur/Zeit-Funktion bestimmt wird, wobei die Desoφtion unter Atmosphärendruck, Hochdruck oder Vakuum erfolgt.
17. Verfahren zur Bestimmung der Sorbatart und Sorbatbeladung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Sorbat und dem Imprägnierungsmaterial, vorzugsweise einem Nebengruppenelement, gebildeten reversiblen Komplexe, thermisch zersetzt werden, wobei die Menge und/oder Art des Sorbats über die Temperatur/Zeit-Funktion bestimmt wird.
18. Verfahren zur Bestimmung der Sorbatart und Sorbatbeladung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der elektrischen Eigenschaften des adsorbierenden und/oder absorbierenden Materials des Sensors wie Leitfähigkeit, insbesondere der differentiellen Leitfähigkeit, Kapazität und/oder dgl. während der Desoφtion und/oder Phasenübergang gemessen wird, wobei die Änderung der elektrischen Eigenschaften einen Hinweis auf die Art und Menge des Sorbats liefert.
19. Verfahren zur Bestimmung der Sorbatart und Sorbatbeladung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Messung der Temperatur, vorzugsweise über eine Messung der elektrischen Leitfähigkeit des absorbierenden und/oder adsorbierenden Materials des Sensors während der thermischen Desoφtion des Sensors und/oder Phasenübergang des Sorbats erfolgt.
20. Verfahren zur Bestimmung der Sorbatart und Sorbatbeladung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wägung des adsorbierenden und/oder absorbierenden Materials des Adsoφtionsensors und/oder des Adsoφtionsensors während der Desoφtion des Sorbats, vorzugsweise mittels einer Quarz- Mikrowaage erfolgt.
21. Verfahren zur Bestimmung der Sorbatart und Sorbatbeladung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor zur Durchführung der Bestimmung der Sorbatart und Sorbatbeladung aus dem Fluid und/oder Aerosol entfernt wird.
22. Verfahren zur Bestimmung der Sorbatart und Sorbatbeladung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in gasförmigen Fluiden hoher relativer Luftfeuchte zur Verminderung der Wasserbeladung des Sensors das adsorbierende und/oder absorbierende Material vorzugsweise kontinuierlich, insbesondere mittels eines konstanten elektrischen Stromes beheizt wird.
23. Verwendung des Sensors nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Bestimmung der Menge und Art adsorbierbarer und/oder absorbierbarer Stoffe in Fluiden und/oder Aerosolen und/oder der Sorbatart und/oder Sorbatbeladung von Filterelementen enthaltend den Sensor.
24. Verwendung des Sensors nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur gleichzeitigen Bestimmung von Menge und Art mehrerer adsorbierbarer und/oder absorbierbarer Stoffe in Fluiden und/oder Aerosolen und/oder Sorbatarten und/oder Sorbatarten von Filterelelementen enthaltend den Sensor, wobei die Sorbatarten insbesondere durch verschiedene Siedepunktstemperaturen/Desoφtionstemperaturen unterscheidbar sind, und wobei gegebenenfalls eine und/oder mehrere der durchströmbaren und/oder anströmbaren Flächen und/oder Fäden mit unterschiedlichen katalytisch wirksamen Substanzen imprägniert ist.
25. Verwendung des Adsoφtionssensors nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Bestimmung der Sorbatbeladung und/oder Sorbatart eines Zuluftfilters und/oder Abluftfilters, vorzugsweise eines Fahrzeugkabinenfilters, Reinraumfllters in der Elektronikindustrie, Filters zur allgemeinen Abluftbehandlung, Korrosionschutzfilters, militärischen Filters z.B. für
Schutzräume, Fahrzeuge und den Personenschutz, Haushaltsfϊlters wie z.B. Dunstabzugshauben, Staubsaugerfilter, Raumluftfilter und/oder Gasfilter, besonders bevorzugt eines Benzindampfrückgewinnungsfilters.
26. Verwendung des Sensors nach einem der vorhergehenden
Ansprüche zu Überwachungszwecken zur Einstellung von Stoffkonzentrationen insbesondere von Minimal- und/oder Maximalkonzentrationen, als Explosionswarn- Sensor, als Feuchtigkeitssensor, zur Kalibrierung von Fluid-Sensoren, zur Wasseranalyse, zur Luft- und/oder Flüssigkeitsströmungsmessung, zur Temperaturmessung und/oder zur CO2-Überwachung.
PCT/EP1999/004882 1998-07-13 1999-07-12 Thermosorptionssensor WO2000004377A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU50362/99A AU5036299A (en) 1998-07-13 1999-07-12 Thermosorption sensor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19831313.6 1998-07-13
DE1998131313 DE19831313A1 (de) 1998-07-13 1998-07-13 Thermosorptionssensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2000004377A1 true WO2000004377A1 (de) 2000-01-27

Family

ID=7873871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP1999/004882 WO2000004377A1 (de) 1998-07-13 1999-07-12 Thermosorptionssensor

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU5036299A (de)
DE (1) DE19831313A1 (de)
WO (1) WO2000004377A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005029069A1 (de) * 2003-08-29 2005-03-31 November Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung einer elektrode
US9194834B2 (en) 2011-06-08 2015-11-24 Alpha Mos S.A. Chemoresistor type gas sensor having a multi-storey architecture
US9753000B2 (en) 2011-06-08 2017-09-05 Alpha Mos S.A. Sensitivity and selectivity of chemoresistor type gas sensors
WO2021152544A1 (en) 2020-01-30 2021-08-05 Philip Morris Products S.A. Filter element with integrated sensing components

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1319084B1 (it) * 2000-11-03 2003-09-23 Enrico Sergio Valli Procedimento e relativo dispositivo per il controllo dell'ambiente inimpianti industriali
DE102005055464B4 (de) * 2005-04-21 2012-03-08 Ust Umweltsensortechnik Gmbh Verfahren zum Ermitteln und/oder Überwachen der Wirksamkeit eines Filters
DE102007056426A1 (de) * 2007-11-23 2009-05-28 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Dunstabzugshaube mit einer Sorptionseinheit zum Sorbieren von Feuchtigkeit und Verfahren zum Betreiben der Dunstabzugshaube
DE102013113249A1 (de) * 2013-11-29 2015-06-03 Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Verfahren zur Erfassung einer in einem gasförmigen Medium enthaltenen Substanz, Computerprogramm, Auswerteeinheit und Sensoreinrichtung
DE102015201968A1 (de) * 2015-02-04 2016-08-04 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Detektion von Flüssigkeit in einem Luftfilter
DE102018112522A1 (de) * 2018-05-24 2019-11-28 Wolf Pvg Gmbh & Co. Kg Staubsaugerbeutel, Verpackung für Staubsaugerbeutel, Staubsauger mit einem Staubsaugerbeutel und Verfahren zur Erfassung mindestens eines Schadstoffes an einem Staubsaugerbeutel
DE102021134318A1 (de) 2021-12-22 2023-06-22 Ford Global Technologies, Llc Einrichtung zum Erfassen einer Filterbeladung

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3693323A (en) * 1970-12-30 1972-09-26 Continental Oil Co Process for the trapping of mercury vapors and apparatus therefor
US3778162A (en) * 1972-03-24 1973-12-11 Continental Oil Co Apparatus for the collection and measurement of the amount of mercury vapors present in a volume of air or other gases
US4472356A (en) * 1982-01-27 1984-09-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Gas contamination detection device
US4579751A (en) * 1983-08-30 1986-04-01 Cerberus Ag Method of producing constituent materials for gas sensors
EP0231405A1 (de) * 1986-01-18 1987-08-12 Honeywell-Elac-Nautik GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen der Beladung von Aktivkohlefiltern
DE3608801A1 (de) * 1986-03-15 1987-09-17 Fev Forsch Energietech Verbr Verfahren und vorrichtung zur regeneration von partikelfiltersystemen
FR2677765A1 (fr) * 1991-06-17 1992-12-18 Commissariat Energie Atomique Procede de surveillance de l'etat de saturation d'une masse de charbon active filtrante d'un dispositif de filtration et cartouche de masque respiratoire en portant application.
WO1993008382A1 (en) * 1991-10-25 1993-04-29 Caterpillar Inc. Method and apparatus for initiating regeneration in an engine exhaust particulate filter
US5395589A (en) * 1994-04-06 1995-03-07 Scintrex Limited Apparatus for rapid and specific detection of organic vapors

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3693323A (en) * 1970-12-30 1972-09-26 Continental Oil Co Process for the trapping of mercury vapors and apparatus therefor
US3778162A (en) * 1972-03-24 1973-12-11 Continental Oil Co Apparatus for the collection and measurement of the amount of mercury vapors present in a volume of air or other gases
US4472356A (en) * 1982-01-27 1984-09-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Gas contamination detection device
US4579751A (en) * 1983-08-30 1986-04-01 Cerberus Ag Method of producing constituent materials for gas sensors
EP0231405A1 (de) * 1986-01-18 1987-08-12 Honeywell-Elac-Nautik GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen der Beladung von Aktivkohlefiltern
DE3608801A1 (de) * 1986-03-15 1987-09-17 Fev Forsch Energietech Verbr Verfahren und vorrichtung zur regeneration von partikelfiltersystemen
FR2677765A1 (fr) * 1991-06-17 1992-12-18 Commissariat Energie Atomique Procede de surveillance de l'etat de saturation d'une masse de charbon active filtrante d'un dispositif de filtration et cartouche de masque respiratoire en portant application.
WO1993008382A1 (en) * 1991-10-25 1993-04-29 Caterpillar Inc. Method and apparatus for initiating regeneration in an engine exhaust particulate filter
US5395589A (en) * 1994-04-06 1995-03-07 Scintrex Limited Apparatus for rapid and specific detection of organic vapors

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LUCKLUM R ET AL: "QUARTZ MICROBALANCE SENSORS FOR GAS DETECTION", SENSORS AND ACTUATORS A., vol. A27, no. 1 - 03, May 1991 (1991-05-01), ELSEVIER SEQUOIA S.A., LAUSANNE., CH, pages 705-710, XP000216786, ISSN: 0924-4247 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005029069A1 (de) * 2003-08-29 2005-03-31 November Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung einer elektrode
US9194834B2 (en) 2011-06-08 2015-11-24 Alpha Mos S.A. Chemoresistor type gas sensor having a multi-storey architecture
US9753000B2 (en) 2011-06-08 2017-09-05 Alpha Mos S.A. Sensitivity and selectivity of chemoresistor type gas sensors
WO2021152544A1 (en) 2020-01-30 2021-08-05 Philip Morris Products S.A. Filter element with integrated sensing components

Also Published As

Publication number Publication date
DE19831313A1 (de) 2000-01-20
AU5036299A (en) 2000-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Staerz et al. WO3-based gas sensors: identifying inherent qualities and understanding the sensing mechanism
EP2373991B1 (de) Messgerät und verfahren zum erfassen des gehaltes von öl, kohlenwasserstoffen und oxidierbaren gasen in luft oder druckluft
Güntner et al. Zeolite membranes for highly selective formaldehyde sensors
Korotcenkov et al. Engineering approaches for the improvement of conductometric gas sensor parameters: Part 1. Improvement of sensor sensitivity and selectivity (short survey)
EP0426989B1 (de) Selektiver Gassensor
WO2000004377A1 (de) Thermosorptionssensor
DE10125837B4 (de) Gasdetektor zur Erfassung von gasförmigen Verbindungen
WO2005103665A1 (de) Fet-basierter sensor zur detektion von reduzierenden gasen oder alkohol, herstellungs- und betriebsverfahren
EP2951573B1 (de) Restöl-messgerät
WO2005121761A1 (de) Gassensor zur bestimmung von ammoniak
EP0952447A1 (de) Gassensor und Verwendung als Methan/Propansensor
WO2012006994A2 (de) Gas-sensor und verfahren zu seiner herstellung
DE60026703T2 (de) Vorrichtung zur Messung und Detektion von Acetylen gelöst in einem Fluid
Bang et al. A carbon nanotube sponge as an adsorbent for vapor preconcentration of aromatic volatile organic compounds
Suematsu et al. Double-step modulation of the pulse-driven mode for a high-performance SnO2 micro gas sensor: designing the particle surface via a rapid preheating process
Lee et al. Effects of pore structure on n-butane adsorption characteristics of polymer-based activated carbon
DE19916798C2 (de) Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor und Verfahren zum Nachweis von Gasen
EP3612833B1 (de) Kompaktes messgerät und verfahren zum erfassen von kohlenwasserstoffen
Goldoust et al. Design and implementation of a preconcentrator with Zeolite NaY for sensitivity enhancement of commercial gas sensors at low NO2 concentrations
Lahlou et al. Preparation and characterisation of a planar pre-concentrator for benzene based on different activated carbon materials deposited by air-brushing
DE10148855A1 (de) Sensor zur Ermittlung einer Kohlenmonoxidkonzentration eines Gasgemisches
Nathanael et al. Nanomaterials for detection and removal of gases
DE19808175C1 (de) Sensor und Verfahren zur selektiven, separaten Detektion von CO und/oder CH¶4¶ mit einen solchen neuen Sensor
DE3624075A1 (de) Anordnung und verfahren zur erfassung von schadstoffen in gasen, fluessigkeiten und festen stoffen
Güntner Selective gas sensors from flames for breath analysis

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AU CA JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: CA