DE3226234C1

DE3226234C1 - Vorrichtung zur automatischen Erzeugung einer Reihe von gasfoermigen Messproben

Info

Publication number: DE3226234C1
Application number: DE19823226234
Authority: DE
Inventors: Bernhard Werner 7770 Überlingen Huber
Original assignee: Bodenseewerk Perkin Elmer & Co 7770 Ueberlingen GmbH; Bodenseewerk Perkin Elmer and Co GmbH
Current assignee: PE Manufacturing GmbH
Priority date: 1982-07-14
Filing date: 1982-07-14
Publication date: 1984-01-19
Also published as: GB8316529D0; GB2124368A; GB2124368B; JPS5967446A

Description

(a) ein Reaktionsgefäß (10) über eine absperrbare Schutzgaszuleitung (58) mit einer Schutzgasquelle und über eine Schutzgasableitung (12) mit einer beheizbaren Meßküvette verbunden ist, welche im Strahlengang eines Atomabsorptions-Spektrometers sitzt,

(b) in das Reaktionsgefäß (10) durch eine Reagenzzufuhreinrichtung über eine Reagenzzuleitung (14) ein Reagenz zuführbar ist,

(c) ein Probengeber (22) mit einer Probenpumpe (24) vorgesehen ist, durch welchen Flüssigkeitsproben nacheinander aus einer Reihe von Meßprobengefäßen (38) ansaugbar und über eine Probenzuleitung (48) mit einem ersten Ventil einzeln nacheinander dem Reaktionsgefäß (10) zuführbar sind,

(d) das Reaktionsgefäß (10) an seinem Boden einen Auslauf (16) mit einem zweiten Ventil (18) aufweist, über welches der Inhalt des Reaktionsgefäßes (10) nach Durchführung der Messung in ein Abfallgefäß (20) ablaßbar ist und _3Q

(e) durch eine Programmsteuervorrichtung die Reagenzzufuhreinrichtung, der Probengeber (22) und das im Auslauf (16) angeordnete zweite Ventil (18) nach einem vorgegebenen Programm steuerbar sind, welches für jede Probe einen Meßzyklus umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß

(f) dem Reaktionsgefäß (10) ein weiteres Gefäß (50) vorgeschaltet ist,

(fi) das gasdicht abgeschlossen ist,

(f₂) das mit der Probenzuleitung (48) verbunden ist (fj) in welchem eine absperrbare Schutzgaszuleitung (52) mündet und

(f₄) das mit dem Reaktionsgefäß (10) über eine, einen Teilabschnitt der Probenzuleitung (48) bildende Überführungsleitung (54) mit dem zum Reaktionsgefäß (10) hin öffnenden, vorbelasteten ersten Ventil in Form eines Rückschlagventils (56) in Verbindung steht, und

(g) durch die Programmsteuervorrichtung (gi) während der Messung und des Ablasses der vorhergehenden Flüssigkeitsprobe der Probengeber (22) zum Fördern einer Flüssigkeitsprobe in das weitere Gefäß (50)-ansteuerbar und (g₂) anschließend die in dem weiteren Gefäß (50) mündende Schutzgaszuleitung (52) aufsteuerbar ist.

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Erzeugung einer Reihe von gasförmigen Meßproben zur Messung der Atomabsorption jeweils nacheinander aus einer Reihe von Probenflüssigkeiten, bei welcher den Probeflüssigkeiten ein Reagenz zugesetzt wird, bei welcher

(a) ein Reaktionsgefäß über eine absperrbare Schutzgaszuleitung mit einer Schutzgasquelle und über eine Schutzgasableitung mit einer beheizbaren Meßküvette verbunden ist, welche im Strahlengang eines Atomabsorptions-Spektrometers sitzt,

(b) in das Reaktionsgefäß durch eine Reagenzzufuhreinrichtung über eine Reagenzzuleitung ein Reagenz zuführbar ist,

(c) ein Probengeber mit einer Probenpumpe vorgesehen ist, durch welchen Flüssigkeitsproben nacheinander aus einer Reihe von Meßprobengefäßen ansaugbar und über eine Probenzuleitung mit einem ersten Ventil einzeln nacheinander dem Reaktionsgefäß zuführbar sind,

(d) das Reaktionsgefäß an seinem Boden einen Auslauf mit einem zweiten Ventil aufweist, über welches der Inhalt des Reaktionsgefäßes nach Durchführung der Messung in ein Abfallgefäß ablaßbar ist und

(e) durch eine Programmsteuervorrichtung die Reagenzzufuhreinrichtung, der Probengeber (22) und das im Auslauf (16) angeordnete zweite Ventil (18) nach einem vorgegebenen Programm steuerbar sind, welches für jede Probe einen Meßzyklus umfaßt.

Es Ist bekannt, in einem Probengefäß aus einer Probenflüssigkeit durch Zugabe eines starken Reduktionsmittels als Reagenz flüchtige Hydride eines gesuchten Elements, z. B. Arsen oder Selen, zu erzeugen. Diese flüchtigen Hydride werden dann von einem Schutzgasstrom in eine beheizte Meßküvette eines Atomabsorptions-Spektrometers überführt und dort thermisch zersetzt. In der Meßküvette tritt das gesuchte Element somit in atomarer Form auf, und es kann seine Atomabsorption gemessen werden. Es kann aber auch durch das Reagenz ein flüchtiger Stoff aus seinen Verbindungen freigesetzt werden, der von dem Schutzgasstrom mitgenommen wird, so daß in der Meßküvette die Atomabsorption dieses flüchtigen Stoffes bestimmt werden kann.

Zur Durchführung einer Analyse wird ein Schutzgasstrom zunächst über eine Schutzgaseiniaßleitung durch das Probengefäß und die Meßküvette geleitet. Dadurch werden diese mit Schutzgas durchspült, und die Luft wird aus dem System verdrängt. Anschließend wird der Probenflüssigkeit ein Reagenz, z. B. NaBH₄. zugesetzt, wodurch eine flüchtige Meßprobe, z. B. AsH₃, erzeugt wird. Diese flüchtige Meßprobe wird von dem Schutzgasstrom in die beheizte Meßküvette überführt und dort thermisch zersetzt, so daß längs der Meßküvette eine „Wolke" des gesuchten Elements in atomarer Form gebildet wird.

Zur Zugabe von Reagenz ist eine Reagenzzugabevorrichtung bekannt (DE-AS 27 18 381) die einen gasdicht abgeschlossenen Reagenzvorratsbehälter enthält. Eine Verbindungsleitung führt von einer Schutzgaseiniaßleitung stromauf von einem in der Schutzgaseiniaßleitung angeordneten Absperrventil zu dem Reagenzvorratsbehälter und gestattet, in diesem einen Druck herzustellen. Eine Reagenzdosierleitung führt vom Grunde des Reagenzvorratsbehälters zum Probengefäß. Bei Schließen des Absperrventils in der Schutzgaseiniaßleitung wird Reagenzflüssigkeit durch den Schutzgasdruck aus dem Reagenzvorratsbehälter verdrängt und über die Reagenzdosierleitung in das Probengefäß gedrückt. Durch Öffnen des Absperrventils erfolgt ein Druckausgleich zwischen Progengefäß und Reagenzvorratsbehälter, so daß die Reagenzzugabe unterbrochen wird,.

Die DE-AS 27 35 281 zeigt eine Anordnung, welche durch Einleiten des Reagenz in den unteren Teil des Pro-

bengefäßes eine gute Durchmischung vom Reagenz und Probenflüssigkeit gewährleistet, wobei Vorkehrungen getroffen sind, um ein Weiterfließen der Reagenzflüssigkeit oder ein Rückfließen der Probe in den Reagenzvorratsbehälter zu verhindern.

Durch die DE-OS 27 29 744 ist eine Vorrichtung bekannt, welche es gestattet, eine Reihe von Probenflüssigkeiten nacheinander automatisch zu untersuchen, indem aus jeder dieser Probenflüssigkeiten eine gasförmige Probe erzeugt und durch Messen der Atomabsorption vermessen wird. Dabei werden die einzelnen Proben durch einen Probengeber nacheinander in ein Reaktionsgefäß eingeleitet. Durch eine Reagenzzufuhreinrichtung wird jeweils ein Reagenz zugesetzt. Die entstehende Gasförmige Meßprobe wird in üblicher Weise über eine Trägergasableitung in eine beheizbare Meßküvette transportiert. Der Boden des Reaktionsgefäßes weist einen Auslauf mit einem Ventil auf, über welchen der.Inhalt des Reaktionsgefäßes nach Durchführung der Messung in ein Abfallgefäß abgelassen wird. Die Reagenzzufuhreinrichtung, der Probengeber und das im Ablauf angeordnete Ventil sind durch eine Programmsteuerung nach einem vorgegebenen Programm steuerbar, welches für jede Probe einen Meßzyklus umfaßt.

Durch die DE-AS 28 51 058 ist eine Weiterbildung dieser Vorrichtung bekannt, die sicherstellen soll, daß die Fortschaltung des Programms auf den nächsten Meß-zyklus für die nächstfolgende Probe dann und nur dann erfolgt, wenn das Reaktionsgefäß oder Probengefäß vollständig entleert ist. Zu diesem Zweck ist das Ventil im Auslauf ein in Ablaufrichtung öffnendes aber in Schließrichtung vorbelastetes Überdruckventil. In der Trägergas-• ableitung zur Meßküvette sitzt ein gesteuertes Absperrventil. Mit der Trägergaszuleitung ist ein Druckfühler verbunden, welcher auf das Überschreiten eines vorgegebenen Druckschwellwerts anspricht. Durch die Programmsteuervorrichtung ist das Absperrventil in der Trägergasableitung nach Durchführung der Messung zusteuerbar, so daß das Reaktions- oder Probengefäß abgeschlossen ist. Die Programmsteuervorrichtung ist auf den nächsten Meßzyklus umschaltbar, wenn der Druckfühler nach dem Ablauf einer vorgegebenen Wartezeit in seinem Ruhestand ist, der einem Druck unterhalb des Druckschwellwertes entspricht. Nach Schließen des Absperrventils in der Trägergasableitung baut sich im Reaktions- oder Probengefäß ein Druck auf, durch welchen das Überdruckventil aufgedrückt und die Flüssigkeit aus dem Reaktions- oder Probengefäß in ein Abfallgefäß hinausgedrückt wird. Die Flüssigkeit findet dabei infolge ihrer Viskosität im Ablauf einen Strömungswiderstand, der so hoch ist, daß ein weiterer Druckanstieg im Reaktions- oder Probengefäß während des Ablaufens der Flüssigkeit stattfindet. Dadurch spricht der Druckfühler an. Sobald das Reaktions- oder Probengefäß vollständig entleert ist, strömt über den Ablauf keine Flüssigkeit mehr sondern Trägergas. Infolge des geringeren Strömungswiderstandes, den der Ablauf für das Trägergas bietet, bricht der Druck im Reaktions- oder Probengefäß zusammen. Der Druckfühler geht wieder in seinen Ruhestand zurück. Nur, wenn das nach einer vorgegebenen Wartezeit der Fall ist, erfolgt eine Weiterschaltung des Programms auf den nächsten Meßzyklus.

Wie in Fi g. 2 der DE-AS 28 51 058 dargestellt ist, enthält der Probengeber eine Probenpumpe mit einem Zylinder, der über ein erstes Rückschlagventil mit einem Saugrüssel und über ein zweites Rückschlagventil mit einer Probenzuleitung verbunden ist. Der Saugrüssel ist wahlweise in ein Meßprobengefäß öder in ein als Über-

laufgefäß ausgebildetes Spülgefäß eintauchbar. In das Spülgefäß wird mittels einer Spülflüssigkeitspumpe Spülflüssigkeit aus einem Spülflüssigkeitsbehälter gepumpt. Die Probenzuleitung ist mit dem Reaktionsgefäß verbunden. Der Saugrüssel taucht in ein Meßprobengefäß ein, und die Probenpumpe pumpt eine vorgegebene Menge an Probenflüssigkeit über die Probenzuleitung in das Reaktionsgefäß. Anschließend wird der Saugrüssel automatisch in das Spülflüssigkeitsgefäß eingetaucht und mit

ίο Spülflüssigkeit gereinigt.

Die Analysenzeit ist bei derartigen Vorrichtungen relativ lang, weil nach der Analyse die Flüssigkeitsprobe aus dem Reaktionsgefäß herausgedrückt und anschließend das Reaktionsgefäß mit der nächsten Probe gefüllt werden muß. Hierzu sind normalerweise viele Pumpenhübe erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs definierten Art die Analysenzeit zu verkürzen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß -

(0 dem Reaktionsgefäß ein weiteres Gefäß vorgeschaltet ist,

(fi) das gasdicht abgeschlossen ist,
(fj) das mit der Probenzuleitung verbunden ist
(fs) in welchem eine absperrbare Schutzgaszuleitung

mündet und

(f₄) das mit dem Reaktionsgefäß (10) über eine, einen Teilabschnitt der Probenzuleitung (48) bildende Überführungsleitung (54) mit dem zum Reaktionsgefäß (10) hin öffnenden, vorbelasteten ersten Ventil in Form eines Rückschlagventils (56) in Verbindung steht, und
(g) durch die Programmsteuervorrichtung

(gi) während der Messung und des Ablassens der vorhergehenden Flüssigkeitsprobe der Probengeber zum Fördern einer Flüssigkeitsprobe in das weitere Gefäß ansteuerbar und

fe) anschließend die in dem weiteren Gefäß mündende Schutzgaszuleiturig aufsteuerbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert, die schematisch eine Vorrichtung zur automatischen Erzeugung einer Reihe von gasförmigen Meßproben zeigt.

Mit 10 ist ein Reaktionsgefäß bezeichnet, daß über eine Schutzgasäbleitung 12 mit einer (nicht dargestellten) beheizbaren Meßküvette verbunden ist, welche im Strahlengang eines Atomabsorptions-Spektrometers sitzt. In das Reaktionsgefäß 10 ist durch eine (ebenfalls nicht dargestellt) Reagenzzufuhreinrichtung über eine Reagenzzuleitung 14 ein Reagenz zuführbar. Die Reagenzzufuhreinrichtung kann beispielsweise nach Art der DE-AS 27 18 381 ausgebildet sein. Das Reaktionsgefäß. 10 weist an seinem Boden einen Auslaß 16 mit einem Ventil 18 auf, über welches der Inhalt des Reaktionsgefäßes 10 nach Durchführung der Messung in ein Abfallgefäß 10 ablaßbar ist.

Ein Probengeber 22 enthält eine Probenpumpe 24 mit einem Zylinder 26, in welchem ein Kolben 28 beweglich ist. Die Probenpumpe 24 weist ein als Einlaßventil wirkendes Rückschlagventil 30 und einals Auslaßventil wirkendes Rückschlagventil 32 auf. Über das Rückschlagventil 30 ist der Zylinder 26 mit einem Saugrüssel 34 verbunden, der, wie angedeutet, durch einen Stellmechanismus 36 ,wahlweise in eines aus einer Reihe von Meßprobengefäßen 38 oder in ein als Überlaufgefäß ausgebil-

detes Spülgefäß 40 eintauschbar ist. Das Spülgefäß 40 ist über eine Spül flüssigkeitspumpe 42 mit einem Spülflüssigkeitsbehälter 44. verbunden.

Der Überlauf des Spülgefäßes 40 ist über eine Leitung 46 mit dem Abfallgefäß 20 verbunden.

Die bisher beschriebenen Teile entsprechen im wesentlichen Fig. 2 der DE-AS 28 51 058.

Durch eine (nicht dargestellte) Programmsteuervorrichtung sind die Reagenzzufuhreinrichtung, der Probengeber 22 und das im Ablauf 16 angeordnete Ventil 18 nach einem vorgegebenen Programm steuerbar, welches für jede Probe einen Meßzyklus umfaßt. Durch den Probengeber 22 werden Flüssigkeitsproben nacheinander aus einer Reihe von Probengefäßen 38 angesaugt und über eine Probenzuleitung 48, die über das Rückschlagventil 32 mit dem Zylinder 26 der Probenpumpe 24 verbunden ist, abgegeben.

Dem Reaktionsgefäß 10 ist ein weiteres Gefäß 50 vorgeschaltet. Dieses weitere Gefäß ist gasdicht abgeschlossen. Es ist mit der Probenzuleitung 48 verbunden. Außerdem mündet in das weitere Gefäß 50 eine absperrbare Schutzgaszuleitung 52. Das weitere Gefäß 50 steht mit dem Reaktionsgefäß 10 über eine Überführungsleitung 54 mit einem zum Reaktionsgefäß hin öffnenden, vorbelasteten Rückschlagventil 56 in Verbindung.

Durch die Programmsteuerung ist während der Messung und des Ablassens der-vorhergehenden Flüssigkeitsprohe aus dem Reaktionsgefäß 10 der Probengeber 22 zum Fördern einer Flüssigkeitsprobe in das weitere Gefäß 50 ansteuerbar. Anschließend ist die in dem weiteren Gefäß 50 mündende Schutzgaszuleitung 52 aufsteuerbar. Dadurch wird die vorher in das weitere Gefäß 50 gepumpte Flüssigkeitsprobe über das Rückschlagwntil 56 und die Überführungsleitung 54 in das Reaktionsgefäß 10 gedrückt. Beim Überführen der Flüssigkeitsprobe aus dem Gefäß 50 in das Reaktionsgefäß 10 ist die Schutzgasableitung 12 zur Meßküvette hin geöffnet, so daß das Reaktionsgefäß 10 drucklos ist und das Überdruekventil 18 geschlossen bleibt. Zum Entleeren des Reaktionsgefäßes 10 wird die Schutzgasableitung 12 durch ein (nicht dargestelltes) Ventil abgesperrt und Schutzgas über eine Schutzgasleitung 58 auf das Reaktionsgefäß 10 gegeben. Dadurch wird das Überdruckventil 18 geöffnet, während das Rückschlagventil 56 in Schließrichtung belastet ist und geschlossen bleibt, so daß das Gefäß 50 von diesem Entleerungsvorgang nicht beeinflußt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

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Patentanspruch:

Vorrichtung zur automatischen Erzeugung einer Reihe von gasförmigen Meßproben zur Messung der Atomabsorption jeweils nacheinander aus einer Reihe von Probenflüssigkeiten, bei welcher den Probenflüssigkeiten ein Reagenz zugesetzt wird, bei welcher