Entwicklung von Dünnschicht-Reaktionsröhrchen zur Bestimmung von Schwefelwasserstoff, Chlor und Tetrachlorethen in Luft

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Dünnschicht-Reaktionsröhrchen zeichnen sich gegenüber konventionellen Prüfröhrchen durch höhere analytische Leistungen (Nachweisvermögen, Reproduzierbarkeit, Empfindlichkeit, objektive Auswertung) aus, ohne die Vorteile der einfachen praktischen Handhabung bei gasspurenanalytischen Messungen aufzugeben. In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung von Dünnschicht-Reaktionsröhrchen für die Analyten Schwefelwasserstoff, Chlor und Tetrachlorethen beschrieben. Zum Nachweis von Schwefelwasserstoff wurde ein bleiacetathaltiges Reaktionssystem verwendet, für Chlor wurden die Reagenzien Methylorange und o-Tolidin eingesetzt. Die Optimierung der Reagenzmenge in den Kieselgelschichten erfolgte mit einer neuen, die Farbsättigung berücksichtigenden Methode, mit der sich Gehalte von 0,1 % Pb2+ und 0,5 % Pb2+ (schwefelwasserstoffanzeigende Schichten) bzw. 0,025 % Methylorange sowie 0,0152 % o-Tolidin (chloranzeigende Schichten) ergaben. Die Probenahmebedingungen wurden so gewählt, daß Messungen von der Nachweisgrenze bis zum 3-fachen MAK-Wert bei einer Probenahmedauer von 10 min bis zu 1 h möglich waren. Die Bereitstellung von Prüfgasen zur Kalibrierung der Dünnschicht-Reaktionsröhrchen erfolgte mit dynamischen Verfahren (Kapillardosierung, Kolbendosierung), die mit unabhängigen analytischen Methoden auf Zeitverhalten und Genauigkeit untersucht wurden. Anhand der Steigung der Wiederfindungsgeraden im Bereich von 0,97 bis 1,05 wird die gute Übereinstimmung der eingestellten und gefundenen Beimengungskonzentrationen deutlich. Die Reststandardabweichungen von 0,45 g/m³ H2O, 0,70 mg/m³ H2S (Sensor: 0,53 mg/m³ H2S), 0,069 mg/m³ Cl2 und 20 mg/m³ C2Cl4 zeigen die hohe Präzision der Prüfgasherstellung. Bei der Kalibrierung der Dünnschicht-Reaktionsröhrchen wurde ein Algorithmus in Visual Basic für die automatisierte Auswertung der gemessenen Reflexions-Orts-Kurven verwendet. In Verbindung mit einer Probenahmehalterung, mit der die Verfärbung der Schichten in einem definierten Abstand zum Schichtanfang ermöglicht wird und Unregelmäßigkeiten am Rand nicht mehr zu Fehlern führen, konnte die Genauigkeit deutlich erhöht werden. So betrugen die Variationskoeffizienten der ausgearbeiteten Verfahren 2,9 % bis 10,8 %. Bei Untersuchungen zum Einfluß der Feuchte auf das Analysenergebnis wurden im Bereich von 20 bis 80 % relativer Luftfeuchte proportional systematische Abweichungen von maximal +/- 13 % gefunden. Für die schwefelwasserstoffanzeigenden Systeme wurde die Querempfindlichkeit gegenüber Schwefeldioxid untersucht. Durch Bildung von Bleisulfit wird die bleiacetathaltige Schicht inaktiviert, was zu unregelmäßigen Farbzonen führt und die Meßgenaugigkeit herabsetzt. Für chloranzeigende Dünnschicht-Reaktionsröhrchen wurden die vorläufigen Ergebnisse zur Querempfindlichkeit gegenüber Ozon verifiziert. Danach wirkt Ozon auf die gelben Methylorange-haltigen Schichten bleichend und verfälscht somit das Analysenergebnis. Gegenüber o-Tolidin ist dagegen nur eine geringe Reaktivität zu beobachten. Ein handelsüblicher Flachbettscanner, der zur Auswertung der Dünnschicht-Reaktionsröhrchen eingesetzt wurde, erwies sich als preiswerte Alternative zu den bisher verwendeten optischen Meßsystemen. Zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit der Messung wurden auf der "Scanner-Schablone" die erforderlichen Farbstandards eingeführt und Algorithmen zur Auswertung der erhaltenen Reflexions-Orts-Kurven entwickelt und erprobt. Durch Korrektur der Blaufarbwert- mit den Rotfarbwert-Kurven konnten die auf Schichtunregelmäßigkeiten beruhenden Schwankungen rechnerisch eliminiert werden, was zu einer weiteren Steigerung des Nachweisvermögens und der Präzision führte. Das Arbeitsziel, ein tetrachlorethenanzeigendes Dünnschicht-Reaktionsröhrchen mit der geforderten analytischen Leistung zu entwickeln, wurde nicht erreicht. Nach bisherigem Stand können diese Röhrchen wegen der zu großen Streuung der Meßwerte, die durch die stark schwankende Chlorfreisetzung des Kaliumpermanganat-Vorröhrchen verursacht wird, nur zu halbquantitativen Messungen herangezogen werden. In weiterführenden Arbeiten muß geklärt werden, ob sich mit anderen Oxidationsmethoden eine reproduzierbare Umsetzung des Tetrachlorethens und damit eine Erhöhung der Präzision erreichen läßt.
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Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultäten und Einrichtungen:
Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften » Chemie » Dissertationen
Dewey Dezimal-Klassifikation:
500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie » 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
Sprache:
Deutsch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Dokument erstellt am:
05.06.2000
Dateien geändert am:
22.01.2018
Datum der Promotion:
05.06.2000
Medientyp:
Text