170907. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szennyvízek össz- szervesanyag tartalmának meghatározására, valamint készülék az eljárás foganatosítására
5 170907 6 Az ismert módszerek alkalmazása már nem kielégítő és ezért egy jobb, gyorsabb módszerrel való helyettesítés vált szükségessé. A találmány célja egy ismert kémiai reakción alapuló eljárás kifejlesztése főként petrolkémiai eredetű, olajos valamint illékony szennyeződések mennyiségének kimutatására a reakció gyors, kvantitatív végrehajtásával, továbbá az elemzés műszeres megoldással történő elvégzése. A találmány feladata olyan eljárás kifejlesztése, amellyel a szennyvizek össz-szervesanyag-tartalma és adott esetben szervetlen eredetű széntartalma gyorsan, kis felhasználással reprodukálhatóan kimutatható, valamint készülék a találmány szerinti módszer foganatosítására. A kitűzött feladatot reakció-gázkromatográfia segítségével oldjuk meg, az oxidáció és a C02 kvantitatív meghatározás egymást követő elvégzésével. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a szennyvizet CuO-dal töltött reaktorban inert gázatmoszférában 700-900 C° közötti, előnyösen 700—750 C° közötti hőmérsékleten elégetjük, az égéstermékeket gázkromatográf legalább N2 , víz és C02 szétválasztására alkalmas anyaggal töltött kolonnáján 100-300 C° közötti hőmérsékleten szétválasztjuk és hővezetőképességük vagy ionizációs képességük alapján 100—300 C°-on detektáljuk, mimellett ha a szennyvízben nitrogéntartalmú vegyületek is jelen vannak, a reaktorban keletkező nitrogénoxidokat 300—700 C° célszerűen 400-600 C° közötti hőmérsékleten fém rézzel redukáljuk és a keletkező nitrogént csak ezután visszük rá a gázkromatográf kolonnájára, mimellett, ha a szennyvíz halogénszármazékokat és/vagy kenet is tartalmaz a halogén-származékokból származó halogéneket a reakció során CuO töltettel és a kén oxidjait PbCr04 töltettel kötjük meg 300-900 C°, illetve 100-600 C° közötti hőmérsékleten. Inert vivőgázként N2 -t, Ar-t vagy He-t alkalmazhatunk. Ha szennyvíz nitrogéntartalmú vegyületeket is tartalmaz inert gázként Ar-t vagy He-t használunk. A PbCr04 -töltetet az oxidáló mikroreaktor után helyezhetjük el. A reaktort katalizátorként 30-45 mesh közötti szemcsenagyságú Cu(II)0-dal töltjük. A katalizátort célszerűen betét alakjában készítjük el, amellyel a katalizátor-csere pillanatok alatt elvégezhető. A javasolt eljárást az alábbiak szerint hajtjuk végre: A vizsgálandó 10-20/xl vízmintát mikrofecskendővel egy szilikongumi membránon keresztül bemérjük CuO-dal töltött, 700-900 C° közötti hőmérsékleten üzemelő oxidáló mikroreaktorba. A reaktoron az elpárolgott mintát inert gáz, célszerűen N2 , Ar vagy He viszi keresztül. A szervesanyag tartalom C02-dá és vízzé ég el. Amennyiben a víz halogénszármazékokat, N- és S-tartalmú vegyületeket tartalmazott, úgy a reakciótermékek között nitrogén-oxidok és kén-oxidok is megjelennek, míg a halogének a reaktor töltésével réz-oxikloridot adnak. A nitrogén-oxidokat célszerűen 400-600 C°-on fém rézzel N2 -né redukáljuk, a kén-oxidok megkötéséről PbCr04 -tal gondoskodunk. Az égéstermékeket 100-300 C°-ra temperált töltött kolonnára vezetjük, ahol az egyes komponensek szétválnak. A szétválasztott komponenseket hővezetőképes-5 ségi detektorral detektáljuk. Hőmérséklete 150-250 C°. Ennek jelét egy vonalíróval regisztráljuk, a minta szerves széntartalmát a kromatogram C02 csúcsának területéből, kalibráció után határozzuk meg. A víz-csúcs területét a mikroreaktorba 10 juttatott folyadékminta mennyiségének mérésére használjuk. He vivőgázzal a módszer 4-5-ször érzékenyebb, mint Ar, N2 gázokkal. Héliummal dolgozva a víz „nitrogén'' tartalma is meghatározható a kroma-15 togramon jelentkező N2 csúcs területéből. A gázáramba, a reaktor és az elválasztó kolonna közé egy bontó reaktort iktatva az eredményeket a C03 2-' HC0 3 ~ és C0 2 tartalommal korrigálhatjuk. A bontó reaktort 150-200 C°-ra temperál-20 va, a rámért vízben a szervetlen eredetű szén C02 -dá alakul, melyet az előzőek szerint kiszámíthatunk és korrekcióba vehetünk. Az eljárás foganatosítására alkalmas találmány szerinti mérőkészüléknek hővezetőképességi detek-25 torral csatlakoztatott töltött kolonnája van, amely kolonna bemenetére bontó mikroreaktor és oxidáló mikroreaktor van csatlakoztatva, amely mikroreaktorokra közvetve vagy közvetlenül vivőgáz vezeték csatlakozik. A mikroreaktorok mintadagoló hűtött 30 kapuval vannak ellátva, katalizátortartó csövük fűtött nyomáscsökkentő térben van elrendezve. Az oxidáló mikroreaktor katalizátortartó csöve szemcsés CuO katalizátorral töltött. Célszerűen a mikroreaktor és a kolonna közötti 35 vezetékbe PbCr04 töltettel ellátott további reaktor van iktatva. A találmány szerinti mérőkészülékek előnye, hogy az ismert eljárások foganatosítására alkalmas mérőkészülékekhez képest felépítése jelentősen egy-40 szerűbb és kevésbé költséges, lehetővé teszi kistérfogatú minták (10 pl) elemzését és a gyors kvantitatív össz-szervesanyag meghatározást. További előnye, hogy a hitelesítése egyszerű, a mérési eredmény független a vizsgált víz szennyezőinek oxi-45 géntartalmától. A mikroreaktor találmány szerinti kialakítása korlátozza a beadagolt minta felhevülésekor előálló nyomást, így korlátozza a mérőrendszer hirtelen nyomásváltozásokból eredő lengéseit. Az alábbiakban kiviteli példára vonatkozó rajz 50 alapján részletesen ismertetjük a találmány szerinti mérőkészülék lényegét. A rajzon a mérőkészülék vázlatos rajza van feltüntetve. A mérőkészülék regisztráló 77 berendezésre csatlakoztatott hővezetőképességi 5 detektorból, a de-55 tektorra csatlakoztatott „Chromosorb 102" anyaggal töltött 4 kolonnából, a kolonna bemenetére csatlakoztatott bontó 3 mikroreaktorból és oxidáló 2 mikroreaktorból áll. Az ábra szerinti példában a 2 cs 3 mikroreaktorok egymással sorba vannak kap-60 csolva, az oxidáló 2 mikroreaktor katalizátortartó 24 csöve CuO katalizátorral, van töltve, míg a bontó 3 mikroreaktor katalizátortartó csöve üres, vagy az oxidáló mikroreaktor katalizátorához hasonló gázáteresztő képességű, és oxidáció szem-65 pontjából közömbös anyaggal van töltve. 3
