DE802104C

DE802104C - Verfahren zur Bestimmung von Bestandteilen in Gasgemischen mittels Strahlungsabsorption

Info

Publication number: DE802104C
Application number: DEP21493A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Siebert
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1948-11-12
Filing date: 1948-11-12
Publication date: 1951-02-01

Description

Verfahren zur Bestimmung von Bestandteilen in Gasgemischen mittels Strahlungsabsorption Ein bekanntes Verfahren zur P>estimmung von Bestandteilen in Stoffgemischen, insbesondere Gasgemischen, mittels selektiver Absorption von Wärmestrahlung durch die Stoffgemische besteht darin, daß man die Wärmestrahlung nach Durchgang durch das zu untersuchende Stoffgemisch in eine Empfängerschicht eintreten läßt, welche dieselben Wellenlängen wie der zu bestimmende Bestandteil absorbiert und mit den anderen Bestandteilen des zu untersuchenden Stoffgemisches keine gemeinsame Absorptionsstelle in dem benutzten Wellenlängenbereich hat, und die durch die Strahlungsabsorption eintretende Temperatur-, Druck-oder Volumenänderung der Empfängerschicht zur Anzeige der Absorption in dem zu untersuchenden Stoffgemiscll verwendet. Um dabei eine hohe Afeßgenauigkeit und eine möglichst gute Linearität zwischen Konzentration des zu bestimmenden Bestandteils und Meßanzeige zu erzielen, paßt man die Schichtdicke des absorbierenden Gases der zu messenden Konzentration durch entsprechende Bemessung der Länge der Analysenkammer an. Auf diese Weise lassen sich technische Gasgemische, deren Zusammensetzung nicht stark schwankt, ohne Schwierigkeiten überwachen. Bei Messungen von Gasproben mit stark wechselndem oder ganz unbekanntem Gehalt an dem zu bestimmenden Bestandteil führt indessen die Nterwendung eines Gerätes mit nur einem Meßbereich oft nicht zum Erfolg; man muß dann die Efessungen in einem zweiten Gerät mit anderem Meßbereich wiederholen.
Es wurde nun gefunden, daß man auch in diesen letzteren Fällen mit nur einem Gerät auskommt und in sehr einfacher und bequemer Weise zu genauen Meßergebnissen gelangt, wenn man erfindungsgemäß zwei oder mehrere Analysenkammern mit verschiedenen Meßbereichen in einem einzigen Gerät vereinigt, indem man sie im Strahlengang hintereinander anordnet und durch Mehrweghähne so miteinander verbindet, daß eine Umschaltung auf die verschiedenen Meßbereiche während der Messung vorgenommen werden kann, ohne deren Ablauf zu unterbrechen. Beispielsweise kann man vom kleinsten Meßbereich ausgehen und durch stufenweises Hinzuschalten weiterer Analysenkammern schließlich den geeigneten Meßbereich erzielen. An den übrigen Teilen des Gerätes, z. B. an der elektrischen Einrichtung, braucht dabei nichts geändert zu werden. Die Eichung des Gerätes für sämtliche Meßbereiche kann mit nur einem Standardgas vorgenommen werden.
Das Verfahren sei an Hand der Zeichnung weiter veranschaulicht. Die von den beiden Strahlernal und a2 ausgehende Strahlung wird durch ein mittels des Motors b angetriebenes Blendenrad c periodisch unterbrochen. Das Blendenrad c hat Schlitze in solcher Anordnung, daß die Strahlung beider Strahler stets zur gleichen Zeit hindurchtreten kann bzw. unterbrochen wird. Hinter dem Blendenrad c durchläuft die Strahlung die Kammern dl und d2, wobei z. B. d2 mit dem zu untersuchenden Gasgemisch und d, mit einem Vergleichsgas gefüllt ist.
Danach tritt die Strahlung in die Kammern es und e2, welche als Empfängerschicht das Gas enthalten, welches bestimmt werden soll. e1 und e2 sind durch eine dünne Membran f nahezu gasdicht voneinander getrennt; diese bildet mit der isoliert angeordneten Gegenplatte g einen elektrischen Kondensator. Ist in dem Gasgemisch der zu bestimmende Bestandteil enthalten, so gelangt in e2 eine schwächere Strahlung als in e; infolgedessen tritt entsprechend der Zahl der Unterbrechungen durch das Blendenrad c ein periodischer Druckunterschied zwischen den Kammern d, und e2 auf, der mittels der Membran f in Kapazitätsschwankungen umgesetzt wird. Hinter den Membrankondensator ist ein Verstärker h geschaltet, welcher die Kapazitätsschwankungen und damit die Konzentration des zu bestimmenden Gases an dem Meßinstrument i ablesbar macht.
Gemäß der Erfindung wird nun den Kammern dt und d2 ein weiteres Kammernpaar d' und d'2 zngeordnet. Mittels eines zweckmäßig von außen zu bedienenden, mit Rasten zum Einhalten seiner jeweiligen Stellung versehenen Dreiweghahnes k lassen sich die Kammern d'2, d2 entweder miteinander oder mit einem Austrittsstutzen verbinden.
Bei Beginn der Messung sind die mit d bezeichneten Analysenkammern wie üblich mit Luft oder Stickstoff gefüllt; das zu untersuchende Gas strömt in d'2 ein und verläßt diese Kammer durch den Hahn k, der sich in Stellung I befindet. Zeigt sich nun an der zu kleinen Anzeige des Instruments, daß ein empfindlicherer Meßbereich erforderlich ist, so wird der Gasstrom während der Messung durch Drehen des Hahnes k in die Stellung II zusätzlich durch die Kammer d2 geleitet, so daß die gesamte wirksame Schichtdicke jetzt der Summe der Längen von d'2 und d2 entspricht und die Empfindlichkeit entsprechend erhöht wird. An den aus Symmetriegründen gleichgestalteten, wie üblich mit Luft oder Stickstoff gefüllten Vergleichskammern dt und d' wird während des gesamten Vorgangs nichts geändert.
Um eine Rückdiffusion des zu untersuchenden Gasstromes aus der Abzugsleitung der Kammer d'2 in die Kammer d2 zu verhindern, ist es zweckmäßig, in dem Abgangsstutzen der Kammer d2 einen mit dem Dreiweghahn k mechanisch gekoppelten Abschlußhahn anzuordnen, da sonst die Eichung infolge der Rückdiffusion gefälscht würde.
Das vorliegende Verfahren ist überall da von großem Nutzen, wo Gasgemische mit unbekanntem oder wechselndem Gehalt an dem zu bestimmenden Bestandteil untersucht werden sollen, beispielsweise bei der Ausgasungsforschung des Kohlenbergbaues, wenn im Laboratorium Einzelanalysen von Gasgemischen unbekannter Zusammensetzung durchgeführt werden müssen, und bei Überwachung der Grubenwetter, in denen Methan und Kohlenoxyd in stark wechselnden Konzentrationen auftreten können.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Bestimmung von Bestandteilen in Gasgemischen mittels selektiver Absorption von Wärmestrahlung durch die Gasgemische, indem man die Wärmestrahlung nach Durchgang durch das zu untersuchende Gasgemisch in eine Empfängerschicht eintreten läßt, welche dieselben Wellenlängen wie der zu bestimmende Bestandteil absorbiert und mit den anderen Bestandteilen des zu untersuchenden Gasgemisches keine gemeinsame Absorptionsstelle in dem benutzten Wellenlängenbereich hat, und die durch die Strahlungsabsorption eintretende Temperatur-, Druck- oder Volumenänderung der Empfängerschicht zur Anzeige der Absorption in dem zu untersuchenden Gasgemisch verwendet, dadurch gekennzeichnet, daß man zwecks Erzielung mehrerer Meßbereiche zwei oder mehrere Analysenkammern in einem einzigen Gerät vereinigt, indem man sie im Strahlengang hintereinander anordnet und durch Mehrweghähne so miteinander verbindet, daß eine Umschaltung auf die verschiedenen Meßbereiche vorgenommen werden kann, ohne den Ablauf der Messung zu unterbrechen.