DE1598795C3

DE1598795C3 - Reagenz zur Anzeige von Alkoholen in Gasen

Info

Publication number: DE1598795C3
Application number: DE19661598795
Authority: DE
Inventors: David Gerard Hannan; Paul Willis Mcconnaughey; Charles Arthur Plantz
Original assignee: Mine Safety Appliances Co
Current assignee: MSA Safety Inc
Priority date: 1965-06-01
Filing date: 1966-05-28
Publication date: 1974-02-28
Also published as: DE1598795B2; DE1598795A1

Description

Kieselgel wird dann im Vakuum so lange getrocknet, bis es eine frei fließende Masse ergibt, die vorzugsweise einen Wassergehalt ungefähr zwischen 10 und 12 Gewichtsprozent aufweist.

Vergleichstafeln für den Farbumschlag können in der auf diesem Gebiet der Technik üblichen Weise hergestellt werden.

Schwankungen im Wasserdampfgehalt der zu untersuchenden Gase beeinflussen die Untersuchungsergebnisse in keiner Weise; dies wurde in einem Bereich zwischen 20 und 90 % relativer Feuchtigkeit festgestellt. Ferner stören auch organische Verbindungen wie Azeton, Benzol und Hexan die Analyse mit Hilfe des erfindungsgemäßen Reagenzes nicht. Außerdem ist das erfindungsgemäße Reagenz in einem Temperaturbereich zwischen ungefähr 20 und 40⁰C mit großer Anzeigegenauigkeit verwendbar. Beim Farbumschlag ergibt sich zunächst eine Farbgrenze mit nur geringem Kontrast, jedoch verstärkt sich dieser nach und nach innerhalb höchstens 2 Minuten bis zu einer deutlich sichtbaren Farbgrenze.

Außerdem wurde festgestellt, daß sich das erfindungsgemäße Reagenz unter Luftabschluß wenigstens 2 Jahre lagern läßt.

Das erfindungsgemäße Reagenz eignet sich ganz besonders gut zur quantitativen Bestimmung von Alkoholen in Luft und insbesondere in vielen Fällen zur Bestimmung des Grenzwertes nach ACGIH, d.h. also zur Bestimmung der Konzentration, der Personen ohne Nachteile täglich ausgesetzt werden können. Bei der quantitativen Bestimmung wird ein bestimmtes Volumen des zu untersuchenden Gases mit einer ganz bestimmten Strömungsgeschwindigkeit, durch ein längliches Bett des erfindungsgemäße Reagenzes hindurchgesaugt oder hindurchgedrückt, wobei dann die Länge der Farbsäule, in deren Bereich ein Farbumschlag stattgefunden hat, ein Maß für die Konzentration des Alkohols ist; zur Bestimmung der Konzentration dienen in üblicher Weise durch Eichung hergestellte Vergleichstafeln.

Im folgenden soll an Hand eines Beispiels die Bestimmung der Konzentration von Isoamylalkohol erläutert werden.

Isoamylalkohol	Länge der umge färbten Säule nach	Länge der umge färbten Säule nach
konzentration in Luft (10-»)	5 Pumpenhüben	10 Pumpenhüben
	(mm)	(mm)
0	0	0
50	6	9
100	8	12
(Grenzwert)
200	10,5	17
300	13	21
400	15	25
500	17	29
800	20,5	36
1000	22	40

Es wurde eine Pumpe verwendet, die pro Hub 100 ml der zu untersuchenden Luft förderte. Die Daten des verwendeten Röhrchens waren 3,0 ± 1 mm LD., und es wurde ein Bett des Reagenzes mit folgenden Abmessungen verwendet: 50 mm ± 5 m. Die Enden des Röhrchens waren mittels Glasfaserbändern verschlossen. Es wurden mehrere Röhrchen hergestellt, zunächst am einen Ende verschlossen und dann während 12 Stunden bei 250⁰C getrocknet, mit dem Reagenz gefüllt und dann am anderen Ende verschlossen. Die Ergebnisse sind in der vorstehenden Tabelle aufgeführt.

Die Länge der umgefärbten Farbsäule bei Anwesenheit eines bestimmten Alkohols steigt mit dem durchgesaugten Luftvolumen an, wie die vorstehende Tabelle zeigt, so daß die Empfindlichkeit des Meßverfahrens ebenfalls größer wird.

Die Ergebnisse der Untersuchung anderer Alkohole zeigt die folgende Tabelle:

Verbindung

n-Amylalkohol

Isoamylalkohol

See-Amylalkohol

Tert-Amylalkohol

n-Butylalkohol

Iso-Butylalkohol

Sec-Butylalkohol

Tert-Butylalkohol

Hexahydrophenol

Äthylalkohol

Äthylenglykolmonobutyläther (2-Butoxyäthanol)

Äthylenglykolmonoäthyl-

äther (2-Ethoxyäthanol)

«-Furfurylalkohol

Methylalkohol

Methylamylalkohol (Methylisobutylkarbinol) .

2- Methylcyclohexylalkohol
Isopropylalkohol

Propylalkohol

Grenzwert (ΙΟ-")

100

100 100

100

1000

200

25 100

400

Eichung (10"^e)

25 50 25 25 50 50 50 50

100 25

200

bis 2000

bis 1000

bis 2000

bis 4000

bis 800

bis 1000

bis 10000

25 bis 800

50

25

100

25

100

bis 1000 bis 500 bis 10000

bis 1000 bis 800 bis 10000 bis 10000

Keine Grenzwertangabe nach ACGIH.

Diese Tabelle zeigt den weiten Anwendungsbereich des Reagenzes auf Alkohole sowie den großen Konzentrationsbereich für Luft, der mit diesem Reagenz noch erfaßbar ist. Nur einige wenige Alkohole, wie Benzylalkohol und Glycidol, ergeben kurze, schwach gefärbte Farbsäulen, und zwar auch dann, wenn die Luft mit diesen Alkoholdämpfen gesättigt ist; trotz der Anzeige dieser Alkohole eignet sich also das Reagenz nicht besonders gut für die quantitative Analyse dieser Alkohole. Es konnte lediglich ein Alkohol ermittelt, werden nämlich Diazetonalkohol, der bei Anwesenheit in Luft nur einen äußerst geringfügigen Farbumschlag zur Folge hat, und zwar selbst bis zu Konzentrationen von 10~⁴. Bei der Alkoholbestimmung ergibt die quantitative Analyse bei Temperaturen unter 15° C keine besonders genauen Angaben, und bei noch tieferen Temperaturen zwischen 4 und 15⁰C lassen sich nur dann einigermaßen zufriedenstellende Ergebnisse erzielen, wenn das zur Untersuchung herangezogene Röhrchen in der Hand gehalten und auf diese Weise erwärmt wird, so daß auch in diesem Falle kein Korrekturfaktor erforderlich wird.

Claims

1 2 Patentansprüche· Farbe verändernden Reagenz darstellt, sondern ledig lich dazu verwendet wird, Stickstoffoxyd zu Stick-

1. Reagenz zur Anzeige und quantitativen Be- Stoffdioxyd zu oxydieren, welches dann wiederum von Stimmung von Alkoholen in Gasen, enthaltend einem sich in der Farbe verändernden Reagenz, nämeine lösliche Chromverbindung, in der das Chrom 5 lieh von Diphenylbenzidin, unabhängig und getrennt sechswertig ist, und eine inerte, insbesondere von dem Chromtrioxyd, bestimmt wird.

körnige Trägersubstanz, dadurch g e k e η n- Es ist die Aufgabe der Erfindung, ausgehend von den

. zeichnet, daß das Reagenz weiterhin eine bekannten Anordnungen und deren Nachteile vermei-

Säure des fünfwertigen Phosphors enthält. dend, ein Reagenz zu schaffen, welches einfach zu

2. Reagenz nach Anspruch 1, gekennzeichnet io handhaben ist und mit dessen Hilfe das Vorhandensein durch 0,0145 bis 2,6 g des sechswertigen Chroms von Alkoholen in Gasen festgestellt sowie eine quanti- und 0,022 bis 24 g des fünfwertigen Phosphors pro tative Bestimmung des Alkohols durchgeführt werden ungefähr 100 Milliliter Kieselgel. kann.

3. Reagenz nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Die Erfindung geht dabei aus von einem Reagenz zeichnet, daß die Säure Metaphosphorsäure ist. 15' zur Anzeige und quantitativen Bestimmung von

4. Reagenz nach den Ansprüchen 2 oder 3, ge- Alkoholen in Gasen, enthaltend eine lösliche Chromkennzeichnet durch 0,05 bis 3 g Chromtrioxyd und verbindung, in der das Chrom sechswertig ist, und 0,15 bis 9 g Metaphosphorsäure pro ungefähr eine inerte, insbesondere körnige Trägersubstanz. Die 100 Milliliter Kieselgcl. Erfindung besteht darin, daß das Reagenz weiterhin

5. Reagenz nach Anspruch 4, dadurch gekenn- 20 eine Säure des fünfwertigen Phosphors enthält,
zeichnet, daß das Reagenz einen Wassergehalt un- Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen gefahr zwischen 10 und 12 Gewichtsprozent hat. Reagenz liegt darin, daß es außerordentlich schnell und

6. Reagenz nach Anspruch 4 oder 5, dadurch mit starkem Kontrast seine Farbe wechselt, sofern es gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis zwi- mit den aufgeführten Verbindungen in Berührung sehen Chromtrioxyd und Metaphosphorsäure 25 kommt, und zwar auch dann, wenn diese in Gasform 0,53: 1,67 beträgt. in einem Gasgemisch vorhanden sind, und daß dieser

Farbwechsel hinsichtlich seiner quantitativen Ver-

Schiebung im wesentlichen unabhängig von dem jeweiligen Feuchtigkeitsgehalt der verwendeten Meß-30 probe ist.

Die Erfindung betrifft ein" Reagenz zur Anzeige und Die inerte Trägersubstanz nimmt an der farberzeu-

quantitativen Bestimmung von Alkoholen in Gasen, genden Reaktion nicht teil, sondern sie dient lediglich enthaltend eine lösliche Chromverbindung, in der das dem Zweck, flüssige Reagenzien zu vermeiden, so daß Chrom sechswertig ist, und eine inerte, insbesondere die Handhabung des erfindungsgemäßen Reagenzes körnige Trägersubstanz. 35 außerordentlich einfach ist.

Zahlreiche Alkohole werden als Lösungsmittel in Bei Anwesenheiteines Alkohols indem untersuchten

zahlreichen Herstellungsbetrieben bzw. für andere Gas ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Reagenz unterschiedliche Zwecke angewandt. Mehrere dieser ein Farbumschlag von Gelb in Grün. Die Anwesenheit Alkohole verursachen Dermatitis, und zum Teil sind von Metaphosphorsäure ergibt einen außerordentlich in Luft vorhandene Dämpfe von Alkoholen für den 40 intensiven Farbumschlag, wohingegen andere Säuren, Menschen schädlich, wobei der Grad der Gefährlich- wie beispielsweise Schwefelsäure, Borsäure oder Perkeit außerordentlich stark von der Art des speziellen chlorsäure, nur äußerst geringfügige Farbveränderun-Alkohols abhängt, so daß diese Dämpfe verhältnis- gen zur Folge haben.

mäßig "harmlos oder je nach Konzentration auch- Die Säure des fünfwertigen Phosphors ist zweckaußerordentlich giftig sein können. Außerdem rufen 45 mäßigerweise Metaphosphorsäure (HPO₃).
die Dämpfe gewisser Alkohole eine erhebliche Feuer- Diese zwei Bestandteile des Reagenzes werden mit

und Explosionsgefahr hervof. Vorteil in solchen Mengen verwendet, daß auf 100 ml

Aus der deutschen Patentschrift 1 037 726 ist ein Kieselgel ungefähr 0,022 bis 24 g des fünfwertigen Prüfröhrchen zum Nachweis von Alkohol mittels auf Phosphors und ungefähr 0,0145 bis 2,6 g des sechseinem Trägermaterial aufgebrachter Chromatschwefel- 50 wertigen Chroms entfallen. Noch leuchtendere Farbsäure bekanntgeworden, bei welchem das Reagenz eine unterschiede ergeben sich bei der Verwendung von dreiwertige Arsenverbindung enthält. Diese Anordnung ungefähr 0,05 bis 3 g Chromtrioxyd und ungefähr 0,15 ist ausschließlich zur Bestimmung von Alkohol ver- bis 9 g Metaphosphorsäure pro 100 ml Kieselgcl, Die wendbar und ergibt eine Umfärbung des Reagenz, so- besten Ergebnisse lassen sich mit 0,53 g Chromtrioxyd fern der Alkoholgehalt über 0,3 %> d. h. über 3000 ppm 55 und 1,67 g Metaphosphorsäure auf 100 ml Kieselgel erliegt. Weiterhin nachteilig ist bei dieser Anordnung, zielen.

daß die Anzeige stark von d.em jeweiligen Feuchtig-' Die Herstellung des erfindungsgemäßen Reagenzes keitsgehalt der zu messenden Gasprobe abhängig ist, erfolgt zweckmäßigerweise so, daß die angegebenen so daß analytisch quantitative Bestimmungen kaum Mengen der beiden Bestandteile in ungefähr 16 ml möglich sind, insbesondere nicht für geringere Kon- 60 Wasser gegeben werden, worauf das Kieselgel mit der zentration. " Lösung vermischt wird. Bei Verwendung eines ver-

Weiterhin ist aus der Veröffentlichung »Staub«, hältnismäßig groben Kieselgels, beispielsweise mit Bd. 24,1964, auf der S. 536 im Zusammenhang mit der einer Siebfeinheit von 8 bis 14, führt das Beimischen Anzeige von Stickstoffverbindungen die Verwendung des Kieselgels zum Wasser zu einer Aufteilung in kleineiner sechswertigen Chromverbindung bekanntgewor- 65 ste Teilchen, die kleiner sind, als es für den Zweck der den. Hierbei besteht jedoch keine Verbindung mit Erfindung wünschenswert ist. Dies kann durch die dem Anmeldungsgegenstand, da das dort verwendete Verwendung eines Kieselgels verhindert werden, das Chromtrioxyd nicht eine Komponente des sich in seiner mittels feuchterLuftbefeuchtetwurde. Das imprägnierte