183070. lajstromszámú szabadalom • Készülék higany minőségi és mennyiségi meghatározására szilárd, folyékony és légnemű szervetlen és szerves anyagokban
1 183 070 2 A találmány tárgya készülék igen kis mennyiségű higany kimutatására és mennyiségi meghatározására szerves és szervetlen eredetű szilárd, folyékony és légnemű halmazállapotú anyagokban. A higanygőz előállítását a különböző eljárások egyrészt redukciós, másrészt hevítéses módszerrel valósítják meg, és 253,7 nm hullámhosszon az elemi higany gőzének spektrofotometriás abszorpcióját mérik. A higanygőz redukciós módszerrel való előállítása sok problémát vet fel. A módszer sok esetben előzetes dúsítást, szilárd halmazállapotú mintáknál például roncsolást, különböző redukálószer kombinációk alkalmazását igényli. Különböző eredetű mintáknál más-más előkészítés és redukálószer használata szükséges. Reprodukálhatóságuk is kifogásolható. Az ezzel a megoldással foglalkozó közlemények közül például U.S. Environ Prot. Agency közlemény (C.A. 91. kötet 203 709 ref.) 1977 természetes vizek és levegő higany tartalmának mérését írja le. Adott redukáló rendszert alkalmaznak, majd előzetes dúsítás után a higanyt atomabszorbciós módszerrel mérik. Az oldatból közvetlenül a mérőküvettába jutó higanygőz mindig visz magával vízgőzt, amely hibaforrás. Egy másik lehetőség szerint a higanygőz előállítását hevítéssel oldják meg. Az ismert szabadalmakban leírt módszerek hátrányos tulajdonságokkal is rendelkeznek. Levegő és más gázok, tehát csak légnemű anyagok, higanytartalmának mérésére néhány alapvető megoldást a 3 178 372, a 3 281 596, a 3 173 016 és a 3 693 323 számú amerikai szabadalmi leírások ismertetnek. Ezek szerint nemesfémen amalgámozódik a gázok higanytartalma, melyet hevítés hatására felszabadítva tudnak mérni. Csak szerves eredetű szilárd halmazállapotú vegyületek higanytartalmának mérésére a 3 805 077 amerikai szabadalmi leírás szerint argontartalmú nitrogént használnak vivőgázként, amely az 1000 - 1200 °C-on, izzított higanytartalmú anyag égéstermékeit és a higanyt nemesfémen áramoltatják keresztül. Kettős higanyabszorbenst használnak az esetleg lerakódó égéstermékek káros hatásának kiküszöbölésére, amely csak csökkenti, de nem szünteti meg ezt a problémát. A 6 941 286 holland találmányban leírt készülékben 800 °C felett olvadó fémet vagy fémötvözetet használnak, amely érintkezik a higanytartalmú anyagokkal és azt redukálják. A felületről a hevítés hatására (200 - 800 °C) felszabaduló higanygőzöket közömbös gáz segítségével közvetlenül egy UV spektrofotométer detektorához továbbítják. Nem minden fém és ötvözet higanyabszorbciós és deszorbciós készsége alkalmas a higany meghatározására. 800 °C az ötvözet olvdáspontja mint elérhető legmagasabb hőmérséklet sok anyag esetében nem elégséges mint égetési hőfok. Az e témában megjelent sok közlemény szerint (például Dittrich Klaus, Mueller Helmut, Chem. Anal., 23 (1) 81-9 (1978)) szilárd halmazállapotú minták higanytartalmát úgy határozzák meg, hogy az 500 °C-ra hevített mintából felszabaduló higanygőzt abszorbeáltatják arany felületén, majd atomabszorbciós spektrofotométerrel detektálják. Gáz és folyadék halmazállapotú anyagoknál redukálószer rendszerrel felszabadított higanygőzt közvetlenül detektálnak atomabszorbciós spektrofotometriásán. 500 °C azonban a legtöbb szilárd anyagnál nem elegendő a tökéletes égéshez, az arany abszorbens felülete könnyen megköti az égéstermék egy részét, amely a deszorbciónál felszabadulva a mérés során hibát okoz. A találmány tárgya az ismert megoldások hátráryainak kiküszöbölése és olyan automatizált, lönnyen kezelhető megoldás létrehozása, amely szemben az ismert megoldásokkal, amelyek csak «gyes célfeladatok megoldására (azaz csak meghatárzott eredetű és halmazállapotú anyagok higanytartalmának meghatározására) használhatók, alkalmas egyetlen készüléken belül a különböző eredetű (szerves és szervetlen) és halmazállapotú (szilárd, folyadék és légnemű) anyagok higanytartalmának meghatárzására. A találmány szerinti készülék blokkvázlata az 1. ábrán látható. A készülék három üzemmódban nüködtethető. A 4 mérésmód átváltó csappal válthatók az üzemmódok, mely 4 mérésmód átváltó csap a kiválasztott mérésmódba állításával megszabja, hogy a 11 vezérlő az egységeket milyen előre meghatározott sorrendben működtesse; A4 mérésmód átváltó csap első állásában szerves és szervetlen eredetű szilárd és folyadék halmazállapotú minták elemzésére alkalmas a készülék. A 9 szabályzó által működtetett 3 kemencében tűzálló anyagból készült bemérő csónakban van a minta elhelyezve. A felszabaduló égéstermékek, és a higanygőz a 4 mérésmód átváltó csapon keresztül a 10 szabályzó által működtetett 5 kemencébe kerül, melyben helyezkedik el a higanyt abszorbeáló fém. A kemencék hőmérséklete a kívánalmaknak megfelelően változtatható. A 11 vezérlő egyidejűleg vezérli a 9, 10 szabályzók által működtetett 3, 5 kemencék fűtését és a 2, 6, 7 átváltó csapok állását. - A mérés első szakaszában az 1 gázáramlásmérőn-át-" haladó gáz, mely méréseink alapján lehet argon, hélium, nitrogén, levegő, oxigén vagy az oxigén és az előbbiek keveréke, a 2 átváltó csapon, 3 kemencén, 4 mérésmód átváltó csapon, 5 kemencén és 6 átváltó csapon keresztül elszívóba távozik. A 2, 6 átváltó csapok megfelelő állását, a 3, 5 kemence megfelelő felfűtését egyidejűleg a 11 vezérlő vezérli. A mérés második szakaszában a 11 vezérlő egyidejűleg zárja a 2, 6 átváltó csapokat, így megszünteti a gáz áramlását, megszünteti a 3 kemence fűtését és a megfelelő hőfokra füti az 5 kemencét. A mérés harmadik szakaszában a 11 vezérlő egyidejűleg nyitja a 2, 7 átváltó csapot és megszünteti az 5 kemence fűtését. A 2 átváltó csap nyitásával meginduló gázáram az 5 kemencében lévő abszorbens fémről felszabaduló higanygőzt a'7 átváltó csapon át a 8 mérőbe helyezett kvarc-ábiakú mérőcellába-' viszi, amely lehet 253,7 nm hullámhosszon mérő UV- vagy atomabszorbciós spektrofotométer. ■ - • A 4 mérésmód átváltó csap második állásában a légnemű halmazállapotú minták higanytartalmának meghatározására alkalmasan működteti a- 11 vezérlő a készülék egységeit. A 4 mérésmód átváltó csaphoz a 13 gáztérfogat mérésére alkalrhas eszköz és előtte 2 átváltó'csap és 1 gázáramlásmérő csatla5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
