DE1598225B2 - Verfahren zur kontinuierlichen elektrochemischen bestimmung der konzentration von fluor und fluorwasserstoffsaeure in einer atmosphaere - Google Patents

Description

chen Schaltung wird später erläutert). Ein Behälter für reinen Elektrolyten ist mit 13 bezeichnet und an seinem oberen Ende geschlossen, um ihn gegen die die verunreinigenden Gase enthaltende Atmosphäre zu schützen. Eine Pumpe 14 fördert den Elektrolyten durch die erste Zelle 11. Der Elektrolyt gelangt zu einem Schlangenmischer 15, wo er mit der zu analysierenden Luft in Berührung gebracht wird. Der Elektrolyt läuft dann durch die Meßzelle 12 in einen Rückgewinnungsbehälter 16, während die analysierte Luft durch eine Leitung 17 austritt.

Die Pumpe 14 mit konstanter Förderleistung und ein Durchflußmengenregler 18 ermöglichen, durch die Zelle 11 einen gleichmäßigen und bekannten Elektrolytfluß zu schicken. Eine Luftpumpe 19 und ein Durchflußmengenregler 20 sorgen ihrerseits für einen gleichmäßigen Durchlauf und eine genaue Regelung der Durchflußmenge der zu analysierenden Luft. '

Einer der großen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, die Spülsysteme zur Beseitigung der sich an den Elektroden bildenden Wasserstoffblasen, die bei den bisher bekannten Anlagen unbedingt notwendig waren, überflüssig zu machen. Diese Wasserstoffblasen, die bei höherer Konzenträtion der verunreinigenden Gase sehr zahlreich werden, sind die Ursache erheblicher Störungen bei der Bestirhmung des Meßstroms. Da man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer aufgeprägten spannung arbeitet, kann man diese auf solche Werte festlegen, daß man Bereiche erhält, wodurch für geringe, mittlere und hohe Konzentrationen an den verunreinigenden Bestandteilen genauere Ablesungen ermöglicht werden.

Alle mechanischen oder hydropneumatischen Systeme, die bei den bisher bekannten Geräten vornanden waren, um die Elektroden zu säubern, können weggelassen werden, was zu einer erheblichen Vereinf achung der Anlage führt.

Das Gerät kann mit einer Zelle oder mit zwei gegeneinander geschalteten Zellen arbeiten. Die Gegenschaltung ist jedoch vorzuziehen, da sie den Vorteil aufweist, die Temperatureinflüsse aufzuheben und den Geräuschpegel herabzusetzen, der beispielsweise auf die Zelle selbst und Spannungsschwankungen zurückzuführen ist.

Es ist andererseits bekannt, daß beim Analysieren einer keine Spur verunreinigender Ionen enthaltenden Atmosphäre bei der Messung des Stroms an den Klemmen der Zelle ein sehr geringer umgekehrter Strom festzustellen ist, den man durch Zugabe einer bestimmten Menge verunreinigender Ionen beseitigen kann. Diese Zugabe ist nicht notwendig, wenn man in der Anaige zwei gleiche Zellen gegeneinander schaltet, von denen die eine nur vom reinen Elektrolyten durchströmt wird.

Die Vorrichtung, bei der die Zelle benutzt wird, gestattet die Messung der Konzentration verunreinigender Gase in Luft innerhalb sehr weiter Grenzen. So kann man mit dem Gerät Fluormengen zwischen 0,2 μg/ml, d. h. ppm, und 150 μg/ml, d. h die lOfache zulässige Höchstkonzentration dieses Elements, bestimmen, während man mit bisher bekannten Geräten kaum Fluormengen über 30μg/ml messen kann. Bei Vorliegen eines mehrere dieser Elemente enthaltenden Gasgemisches mißt man das ihrer Summe entsprechende Signal.

Wenn man die genaue Konzentration jedes dieser Bestandteile feststellen will, werden beispielsweise physikalisch-chemische Filtervorrichtungen benutzt, die man in den zu analysierenden Luftstrom einschaltet und die das Gerät völlig selektiv machen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

der Elektrolyt geleitet wird und deren Potential unPatentanspruch: · abhängig von der Stärke der Ströme stabilisiert ist.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet

Verfahren zur kontinuierlichen elektrochemi- die Zelle nicht nur als Stromquelle, deren Kurzschen Bestimmung der Konzentration von Fluor 5 schlußstrom gemessen wird, wie im Fall der bekann- und Fluorwasserstoffsäure in einer Atmosphäre, ten Vorrichtungen, sondern als Verbraucher,
wobei man einen zuvor mit der zu analysierenden Die Spannung kann mit Hilfe einer einfachen Po-

Luft in Berührung gebrachten und die in der Luft tentiometerschaltung aufgeprägt werden, beispielsvorhandenen verunreinigenden Gase gelöst ent- weise indem man ein Potentiometer an die Klemmen haltenden Elektrolyten über eine Meßelektrode io einer Batterie legt. Die hohlkugelförmige Gegenelekleitet, dadurch gekennzeichnet, daß trode mit großer Oberfläche besteht beispielsweise man als Meßelektrode eine solche aus Alumi- aus Platin oder einem Metall wie Nickel oder rostnium verwendet und an diese in an sich bekann- freier Stahl und hat den Vorteil, trotz erheblichen ter Weise eine Dauerspannung legt, die so ge- Stromdurchgangs ein praktisch gleichbleibendes Powählt ist, daß ihr Potential auf der Stufe der 15 tential während der Messungen zu behalten.
Stromspannungskurve liegt und bezüglich einer Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ar-

hohlkugelförmigen Gegenelektrode mit großer beitende Meßzelle kann in einer Anlage angeordnet Oberfläche aufgeprägt ist, über die der Elektrolyt sein, wie sie in F i g. 3 gezeigt und im folgenden im geleitet wird und deren Potential unabhängig von einzelnen beschrieben ist. Diese Anlage umfaßt der Stärke der Ströme stabilisiert ist. 20 einen oder mehrere Vorratsbehälter zur Lagerung

des Elektrolyten, eine Mischvorrichtung, in der der von dem oder den Vorratsbehältern kommende

Elektrolyt mit der zu analysierenden Luft in Berührung gebracht wird, eine Meßzelle, einen Behälter 25 zur Rückgewinnung des Elektrolyten nach seinem Durchgang durch die Meßzelle, Pumpen konstanter

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinu- Förderleistung und Durchflußmengenregler, um ierlichen elektrochemischen Bestimmung der Kon- einen dauernden Kreislauf zu erzeugen und zur Rezentration von Fluor und Fluorwasserstoffsäure in gelung der durch die Zellen fließenden Menge an einer Atmosphäre, wobei man einen zuvor mit der zu 30 Elektrolyt und der zu analysierenden Luft,
analysierenden Luft in Berührung gebrachten und Die Erfindung wird erläutert durch die folgende

die in der Luft vorhandenen verunreinigenden Gase Beschreibung eines Ausführungsbeispiels einer nach gelöst enthaltenden Elektrolyten über eine Meßelek- dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden trode leitet. Meßzelle, das in den Zeichnungen dargestellt ist. Es

Die bisher bekannten, insbesondere die unmittel- 35 zeigt

bar auf die ursprünglichen Arbeiten von Weber und F i g. 1 einen Längsschnitt einer Meßzelle längs der

Howard zurückgehenden Meßzellen, die die zwi- Linie H-II der F i g. 2,

sehen zwei in einen bewegten Elektrolyten eintau- F i g. 2 einen Querschnitt längs der Linie I-I der

chenden Elektroden auftretende Spannung benutzen, Fig. 1,

weisen zahlreiche Nachteile auf: Sättigungserschei- 4° F i g. 3 schematisch eine Anlage, die diese Meßnungen, sehr lange Relaxationszeiten nach der Ent- zelle benutzt.

wicklung des Signals, Bildung von Wasserstoff blasen In Fig. 1 tritt der Elektrolyt beil ein und bei 2

an den Elektroden, was die Messungen stört, sowie aus. Die Meßelektrode ist mit 3 bezeichnet und beim Verlauf der Zeit instabile Eichwerte. steht aus Aluminium. An diese Elektrode wird mit-Das erfindungsgemäße. Verfahren zur Überwa- 45 tels einer einfachen, in F i g. 1 schematisch gezeigten chung einer Atmosphäre soll diese' Nachteile behe- Potentiometerschaltung eine Dauerspannung angeben. Es beruht auf der Messung eines der Konzentra- legt. Das Innere der Zelle ist mit einer Schicht 4 aus tion der verunreinigenden Gase in dem Elektrolyten Platin, Nickel oder rostfreiem Stahl verkleidet. Im proportionalen Stroms in einem Bereich, wo die übrigen ist die Zelle durch einen Isoliermantel 5 ge-Strom-Spannungskurve eine große Stufe besitzt und 50 schützt. Die Zelle besteht aus zwei Blöcken 6 und 7, keine Steigung, wie stets, bei den bereits beschriebe- die beispielsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt und nen Systemen. ■ ■ ■ ■ aufeinandergeschraubt sind. In jedem Block ist eine Elektrochemische Analysenverfähren, die im Dif- Ausnehmung vorgesehen, die zusammen einen Hohlfusionsgrenzstromgebiet arbeiten, sind an sich be- raum 8 bilden. Die hohlkugelförmige Innenwand des kannt. Sie konnten jedoch nicht ohne weiteres zur 55 Hohlraums bildet die Gegenelektrode und bietet dem Analyse der genannten Verbindungen herangezogen Elektrolyten eine große Berührungsfläche. Im Innewerden. Vielmehr bedurfte es dazu spezieller Vor- ren des Hohlraums kann ein Kern 9 zentriert ankehrungen hinsichtlich der Elektrodenform, des geordnet sein, dessen Form der des Hohlraums ent-Elektrodenmaterials, und des Potentials. . spricht. Der Kern ist im Hohlraum durch elektrisch Zur Lösung der gestellten Aufgabe dient ein Ver- 60 leitende Füße 10 an Ort und Stelle gehalten, die gefahren der eingangs angegebenen Art, das erfin- geneinander um 120° versetzt angeordnet sind, dungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß man Diese Füße sind in F i g. 2 deutlicher zu sehen,
als Meßelektrode eine solche aus Aluminium ver- In F i g. 3 ist schematisch eine diese Zelle anwenwendet und an diese in an sich bekannter Weise eine dende Anlage gezeigt, wobei die ausgezogenen Pfeile Dauerspannung legt, die so gewählt ist, daß ihr Po- 65 den Fließweg des Elektrolyten und die gestrichelten tential auf der Stufe der Strom-Spannungskurve liegt Pfeile den der zu analysierenden Luft angeben,
und bezüglich einer hohlkugelförmigen Gegenelek- In dieser Figur sind zwei gegeneinander geschaltrode mit großer Oberfläche aufgeprägt ist, über die tete Zellen 11 und 12 gezeigt (der Vorteil einer sol-