Claims (2)
1. Verfahren zur Konzentrationsbestimmung von Quecksilber in Gasen nach Hg°-Freisetzung bei Reduktionsbelüftungsverfahren, gekennzeichnet dadurch, daß eine akustische Oberflächenwelle eine quecksilberspezifisch adsorbierende metallische Kontaktzone durchläuft, auf der das Quecksilber in Form von Amalgam gebunden wird und die Regenerierung der Kontaktzone thermisch erfolgt, wobei die Dauer der Wärmezufuhr aus der Oszillatorfrequenz ableitbar ist.1. A method for determining the concentration of mercury in gases after Hg ° release at Reduktionsbelüftungsverfahren, characterized in that a surface acoustic wave passes through a mercury-specific adsorbing metallic contact zone on which the mercury is bound in the form of amalgam and the regeneration of the contact zone is carried out thermally, said the duration of the heat supply from the oscillator frequency is derivable.
2. Vorrichtung zur Konzentrationsbestimmung von Quecksilber in Gasen, gekennzeichnet dadurch, daß die akustische Oberflächenwelle mittels Interdigitalwandler erzeugt wird, die so angeordnet sind, daß sie nach dem Differenzprinzip arbeiten können, in der Weise, daß zwei Laufstrecken für die akustische Oberflächenwelle ausgebildet werden, wobei lediglich eine für die Quecksilberaufnahme sensibilisiert ist, die metallische Kontaktzone eine auf einem Lithiumniobat-Kristall ausgebildete Goldschicht ist, wobei zur Unterdrückung der Wasserdampfkondensation auf dem Kristall dieser auf eine Temperatur über 1000C gehalten wird und der Kristall sich im thermischen Kontakt mit einem temperierten Metallblock befindet.2. A device for determining the concentration of mercury in gases, characterized in that the surface acoustic wave is generated by means of interdigital transducers, which are arranged so that they can operate on the principle of difference, in such a way that two paths are formed for the surface acoustic wave, wherein only one is sensitized for the mercury uptake, the metallic contact zone is a formed on a lithium niobate crystal gold layer, which is suppressed to suppress the water vapor condensation on the crystal, this to a temperature above 100 0 C and the crystal in thermal contact with a tempered metal block located.
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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur quantitativen Quecksilbergehaltsbestimmung von Gasen wie sie bei der Hg'-Freisetzung bei Roduktions-Belüftungsverfahren entstehen.The invention relates to a method and a device for the quantitative determination of mercury content of gases as they arise in the Hg 'release in Roduktions-ventilation.
Charakterstik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Aus der Literatur sind zur Quecksilberanalyse vielfältige Verfahren wie Photometrie, Fluoreszenz-, Röntgen- und Massenspektrometrie bekannt. Diese Verfahren sind zum Teil apparativ sehr aufwendig. Durchgesetzt hat sich oas Verfahren der Atomabsorption (AAS) auf der Grundlage des Kaltdampfprinzips. Die Nachweisgrenze dieses Verfahrens liegt bei 0,1 ng Hg/ml. Bei der gebräuchlichen Ausdehnung der Meßkuvetten ist bei dieser vorgegebenen Nachweisempfindlichkeit eine relativ hohe Substanzeinwaage erforderlich, wobei zur Erhöhung der Empfindlichkeit vielfach eine Anreicherung mittels Goldfalle vorgenommen wird. Prinzipiell nachteilig ist hierbei, daß zur Analyse das Quecksilber wieder freigesetzt werden muß, wobei thermo- und strömungsdynamische Probleme ?. jftreten.From the literature for mercury analysis various methods such as photometry, fluorescence, X-ray and mass spectrometry are known. These methods are sometimes very expensive in terms of apparatus. The method of atomic absorption (AAS) has been implemented on the basis of the cold vapor principle. The detection limit of this method is 0.1 ng Hg / ml. In the conventional expansion of the Meßkuvetten a relatively high Substanzeninwaage is required at this predetermined detection sensitivity, with an enrichment by gold trap is often made to increase the sensitivity. A principle disadvantage here is that for analysis, the mercury must be released again, with thermal and fluid dynamic problems?. jftreten.
In „American Industrial Hygiene Association Journal", 1975, S.897-901 wird ein Verfahren zum Quecksilbernachweis auf der Grundlage ..ines Piezokristall beschrieben. Hierbei wird die Massenbelegung eines vergoldeten Longitudinalschwingers in Form einer veränderten Resonanzfrequenz nachgewiesen.In "American Industrial Hygiene Association Journal", 1975, pp. 897-901, a method for detection of mercury on the basis of a piezocrystal is described, whereby the mass occupation of a gold-plated longitudinal oscillator in the form of an altered resonant frequency is detected.
Der Einsatz eines Volumenschwingers setzt aufgrund der damit verbundenen relativ niedrigen Arbeitsfrequenz der Nachweisempfindlichkeit Grenzen, da bei gegebener Masse der Schicht die dynamische mechanische Spannung an den Kristalloberflächen frequenzabhängig ist.The use of a volume oscillator limits the detection sensitivity due to the associated relatively low operating frequency, because for a given mass of the layer, the dynamic stress at the crystal surfaces is frequency-dependent.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, den Quecksilbergehalt von Gasen, wie sie bei Reduktionsbelüftungsverfahren entstehen, nachzuweisen, wobei der Notwendigkeit immer kleinerer Produkteinwaagen und der Erhöhung der Nachweisempfindlichkeit Rechnung getragen werden soll, ohne den apparativen Aufwand gegenüber herkömmlichen Atomabsorptionsmeßverfahren zu erhöhen.The aim of the invention is to detect the mercury content of gases, such as those resulting from reduction aeration processes, taking into account the need for ever smaller product weights and increasing the detection sensitivity, without increasing the expenditure on equipment compared to conventional Atomabsorptionsmeßverfahren.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur quantitativen Quecksilbergehaltsbestimmung in Gasen mit einer Reproduzierbarkeit und Auflösung wie bei Atomabsorptionsmeßverfahren aber möglichst ohne die thormo- und strömungsdynamischen Probleme der Goldfallentechnologie zu entwickeln, um bei nahezu statischen Strömungsbedingungen geringste Absolutmengen an Quecksilber nachzuweisen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Verzögerungsleitung für akustische Oberflächenwellen (im folgenden AOW genannt) in der Weise mit einer Goldschicht versehen wird, daß die akustische Oberflächenwelle die Zone der Quecksilberanreicherung durchläuft. Infolge der Amalgambildung an der Oberfläche der Goldschicht verändert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle in Abhängigkeit vom Quecksilbergehalt. Daraus resultiert eine Verschiebung der Schwingfrequenz des Oszillators, dessen frequenzbestimmendes Element die Verzögerungsleitung ist. Die Gewinnung einer Frequenz als Meßsignal ermöglicht eine einfache digitale Weiterverarbeitbarkeit des Meßwertes. Die höhere Empfindlichkeit des AOW-Bauelementes gegenüber einem Volumenschwinger ergibt sich aus der höheren Frequenz und der daraus resultierenden größeren Änderung der dynamischen mechanischen Spannung an der Oberfläche bei veränderlicher Massenbelastung und aus der hohen Energiedichte der AOW an der Oberfläche.The invention has for its object to provide a method and apparatus for quantitative determination of mercury content in gases with reproducibility and resolution as in Atomabsorptionsmeßverfahren but possible without the thormo- and fluid dynamics problems of gold trap technology to detect at almost static flow conditions lowest absolute amounts of mercury. The object is achieved in that a surface acoustic wave delay line (hereinafter referred to as AOW) is provided in such a way with a gold layer that the surface acoustic wave passes through the zone of mercury enrichment. As a result of the formation of amalgam on the surface of the gold layer, the propagation velocity of the wave changes depending on the mercury content. This results in a shift of the oscillation frequency of the oscillator whose frequency-determining element is the delay line. The acquisition of a frequency as a measurement signal allows easy digital processing ability of the measured value. The higher sensitivity of the SAW device compared to a volume oscillator results from the higher frequency and the resulting greater change in the dynamic stress at the surface with variable mass load and from the high energy density of the SAW at the surface.