用于在存在氰化氢的情况下测量氰的气体测量设备和方法与流程

1.本发明涉及一种用于在存在氰化氢的情况下测量氰的气体测量设备和方法。


背景技术：

2.在农业中，熏蒸（亦即通过烟熏消毒）是一种用于消灭产品上的病菌和细菌的惯用方法，所述产品后来在食品工业中被使用和被出销。
3.在过去，曾常常用甲基溴执行熏蒸。由于强烈致癌的作用，在一些国家已经禁止应用甲基溴进行熏蒸。作为替选方案，氰已证实是有效的。
4.由于氰在供气中常常与氰化氢（hcn）一起出现，所以在存在氰化氢的情况下需要测量氰。
5.为了测量氰，通常使用半导体传感器，可是所述半导体传感器展现出有限的灵敏度和稳定性，并且由此造成，所述半导体传感器不适合于或者只有条件地适合于探测超过为5ppm的职业接触限值。
6.此外，可以通过质谱仪来测量氰。可是，由于质谱仪不轻便并且在应用中是复杂的，所以所述质谱仪同样不适合于或者只有条件地适合于探测超过为5ppm的职业接触限值。
7.jp 2008 076 235 a描述了一种用于测量氰的方法，在该方法中，硫化氢从样本中被汽化，以便最后借助氰化氢气体传感器来测量样本。


技术实现要素：

8.从前面所描述的现有技术出发，本发明所基于的任务是，提供一种用于测量氰的可能性，该可能性至少部分地不具有这些缺点。因而，本发明的任务是，提供一种用于可靠地且简单地识别出超过氰的所允许的职业接触限值的可能性。
9.通过相应的独立权利要求的主题来解决前面的任务。本发明的其他特征和细节从从属权利要求、说明书和附图中得出。在此，结合气体测量设备描述的特征和细节当然也适用于结合根据本发明的方法描述的特征和细节，并且在所有情况下反之亦然，使得始终相互参考对于各个发明方面的公开内容，或始终可以相互参考对于各个发明方面的公开内容。
10.根据第一方面，为了解决该任务，介绍了一种用于在存在氰化氢的情况下测量氰的气体测量设备。该气体测量设备包括测量室、加热元件和电化学传感器。测量室配置为，容纳样本。加热元件配置为，将包含在样本中的氰热裂解成裂解产物。传感器配置为，探测氰的通过热裂解获得的裂解产物。
11.根据本发明的气体测量设备配置成，即使在存在氰化氢的情况下，也可靠地或选择性地并以高灵敏度、尤其是如下灵敏度来确定样本中的氰的浓度：该灵敏度允许从为1ppm的浓度起可靠地验证氰。
12.为了测量样本中的氰的浓度，所介绍的气体测量设备包括电化学主传感器，该电
化学主传感器与加热元件、如例如加热丝或者加热板相组合地被采用。
13.由于电化学传感器不能直接探测或测量氰，所以根据本发明设置了，借助加热元件对相应的处于样本中的氰分子进行热裂解。尤其是，加热元件执行氰分子的热解。通过热裂解形成裂解产物、如例如氮氧化物或者氰化氢，所述裂解产物可以由根据本发明设置的电化学主传感器检测到。
14.可以设置的是，根据相应的在所介绍的气体测量设备的腔室中存在的反应条件来选择温度，该温度借助加热元件来设定，以对相应的氰分子进行热裂解。尤其是，根据相应的在腔室中存在的催化剂来设定所述温度。替选地或者附加地可设想的是，根据其他反应条件、如例如在腔室中存在的相对空气湿度，设定所述温度。
15.根据本发明设置的加热元件可以自由地布置在所介绍的气体测量设备的腔室中。这意味着，加热元件和传感器可以彼此分开地布置。替选地，也可能组合式地或集成式地将加热元件和传感器布置在单个的或组合的组件中。
16.此外可以设置，加热元件配置为，至少部分地将包含在样本中的氰裂解成氮氧化物，而传感器配置为，探测氮氧化物。
17.由于借助电化学传感器简单且准确地可探测到氮氧化物（如例如一氧化氮或者二氧化氮），所以将加热元件设定到用于将氰裂解成氮氧化物（也就是说裂解成一氧化氮和/或二氧化氮）的温度范围上特别有利地适宜于所介绍的气体测量设备的运行。
18.此外可以设置的是，该气体测量设备包括计算单元，该计算单元配置为，依据通过传感器所确定的测量值，计算包含在样本中的氰化氢的浓度。替选地可以设置，气体测量设备包括计算单元，并且传感器配置为，探测氰化氢，其中计算单元配置为，依据在通过加热元件热裂解之前的第一时间范围期间借助传感器所确定的测量值，计算包含在样本中的氰化氢的浓度，并且依据在通过加热元件热裂解之后的第二时间范围期间借助传感器所确定的测量值，计算包含在样本中的氰的浓度。
19.借助计算单元、如例如计算机或者任何其他形式的可编程电路，在使用例如通过所介绍的气体测量设备的传感器所确定的测量值的预先给定的系数的情况下，可以推断出相应样本中的氰的浓度。为了确定或者更新系数，可以例如依据校准样本来校准传感器。
20.根据本发明所设置的传感器可能对于氰化氢是灵敏的，其中接着，为了避免在相应的样本中已经存在的氰化氢与通过热裂解过程产生的氰化氢相互作用而设置了，在热裂解过程之前确定在样本中已经存在的氰化氢浓度。相对应地，依据在热裂解过程之前和在热裂解过程之后已确定的测量值之间的差，可推断出已裂解成氰化氢的氰的浓度，并且可推断出在样本中最初存在的氰化氢浓度。
21.此外可以设置，气体测量设备具有如下表面：所述表面在氰的热裂解中起催化剂的作用。
22.借助催化剂或催化表面，可以降低根据本发明所设置的加热元件为氰分子的热裂解过程所要提供的温度。此外，通过适当选出相对应表面的材料，结合适当选出通过加热元件设定的温度，可以影响相应的通过裂解过程产生的裂解产物，使得通过裂解过程例如形成氮氧化物或者氰化氢。
23.此外可以设置，该表面包括下列材料列表中的至少一种材料：铂、钯、钌、铑、铱、锇。
24.视对用于根据本发明所设置的表面的一种或多种材料的选择而定，为了进行热裂解或多或少需要热能。相对应地，视对材料或材料组合的选出而定，可以选择相对应适当的加热元件，该加热元件优选地具有最小的能量消耗。
25.根据本发明所设置的表面的材料或材料组合可以直接地或者以被支承的方式设置在氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化铈或者陶瓷上。
26.此外可以设置，传感器和加热元件被组合成集成式组件，并且加热元件配置为，对该组件的表面进行加热。
27.借助集成式组件，可以提供紧凑且高能效的测量单元，该集成式组件例如可以是具有催化珠（pellistorperle）的催化燃烧型装置（pellistor）。在此，催化珠的外表面可以由催化材料制成，所述材料降低热裂解过程所需的能量。
28.此外可以设置，加热元件或者由加热元件和表面构成的组合配置为，将包含在样本中的氰裂解至氮氧化物，或者裂解至氰化氢。
29.通过加热元件和催化表面的共同作用，可以准确地预先给定在热裂解过程中产生的裂解产物。尤其是，催化表面或通过加热元件提供的能量输入可以被计量为使得，形成氮氧化物或者氰化氢。
30.此外可以设置，测量室包括对于氰可渗透的和对于氰化氢不可渗透的过滤单元。
31.为了使氰化氢对探测氰的影响最小化，所介绍的气体测量设备可以包括过滤器，该过滤器阻止氰化氢进入气体测量设备的腔室中。替选地，过滤单元可以是膜、如例如ptfe膜，该膜对于氰化氢和氰是可渗透的，并且该膜配置成，使对借助根据本发明所设置的传感器进行的探测的流动影响（stroemungseinfluesse）最小化。
32.此外可以设置，该气体测量设备包括用于将样本引入到测量室中的泵。
33.所介绍的气体测量设备可以作为无源气体测量设备而基于扩散原理，或者可以包括泵，借助所述泵，可以主动地从环境中提取样本，并且该样本可被引入到气体测量设备的腔室中。
34.此外可以设置，该气体测量设备包括辅助传感器，其中传感器配置为，探测氮氧化物，并且辅助传感器配置为，探测氰化氢。
35.借助两个传感器、亦即用于检测氮氧化物的传感器和用于检测氰化氢的辅助传感器，可以确定两种气体的浓度、亦即氰和氰化氢的浓度。
36.在第二方面，所介绍的发明涉及一种用于在存在氰化氢的情况下测量氰的方法，其中该方法包括：提供步骤，用于提供所介绍的气体测量设备的可能的构建方案；输送步骤，用于将样本输送到气体测量设备的测量室中；裂解步骤，用于借助气体测量设备的加热元件对处于样本中的氰进行热裂解；以及探测步骤，用于借助气体测量设备的传感器来探测氰的通过裂解步骤产生的裂解产物。
37.尤其是，所介绍的方法用于运行所介绍的气体测量设备。
38.可以设置的是，该方法此外包括用于探测氰化氢的探测步骤。除了探测裂解产物以外，探测氰化氢还可被使用，以便除了氰浓度的信息之外还确定关于样本中的氰化氢浓度的信息。替选地，可以执行对氰化氢的探测，以便探测裂解产物本身。
39.此外可以设置：在时间上在热裂解之前的第一检测步骤中，执行借助传感器对氰化氢的探测；并且在时间上在热裂解之后的第二检测步骤中，执行借助传感器对氰化氢的
探测。
附图说明
40.改进本发明的其他措施从随后对本发明的数个实施例的描述中得出，所述实施例在图中示出。所有源自权利要求、说明书或者附图的特征和/或优点（包括构造详情和空间布局在内）既可以单独又可以以不同组合来反映发明本质。分别示意性地：图1示出了根据本发明的气体测量设备的可能的构建方案的示意图，图2示出了根据本发明所设置的传感器的可能的构建方案的示意图，图3示出了根据本发明的方法的流程的示意图。
具体实施方式
41.在图1中，示出了气体测量设备100。气体测量设备100包括测量室101、加热元件103和电化学传感器105。
42.为了在存在氰化氢的情况下测量氰的浓度，处于测量室101中的样本借助加热元件103被加热，并且由此造成，该样本被热裂解。借助传感器105，探测通过热裂解形成的裂解产物。依据通过传感器105所确定的测量值，例如在使用可选的计算单元107的情况下，可以推断出样本中的氰的浓度。
43.替选地，通过传感器105所确定的测量值可以直接被用于表示样本中的氰的浓度。为此，传感器105例如可以与输出单元109、如例如显示器和/或扬声器相连。
44.可以设置，计算单元107配置为，如果在相应的样本中探测到的、氰或者氰化氢的浓度在预先给定的阈值以上，则借助输出单元109来输出警告。
45.在本发明，气体测量设备100是具有电源的移动式或便携式气体测量设备，使得气体测量设备可“在现场”采用。
46.为了使用于热裂解样本中的氰分子的能量需求最小化，或为了检查或控制所选出的裂解产物、如例如氮氧化物或者氰化氢中的裂解过程，在腔室101中，尤其是在加热元件103上可以布置有催化表面111。
47.在图2中示出了传感器200。传感器200是集成式组件，并且包括测量电极201、加热元件203和呈催化珠形式的催化表面205，该催化表面205包围加热元件203或构建为加热元件203的整体组成部分。相对应地，通过加热元件203产生的热能被传递到催化表面205上。
48.一旦氰分子与催化表面205有接触，就由于引入到催化表面205的热能并且由于催化表面205的催化特性，氰分子被热裂解成例如二氧化氮和二氧化碳。
49.传感器200特定地配置用于探测二氧化氮，并相对应地根据所测量的二氧化氮浓度来确定测量值。相对应地，所确定的测量值与氰的浓度成比例，并能够实现关于如下内容的评估：环境中的氰浓度是在预先给定的阈值以上，还是在预先给定的阈值以下。
50.在图3中，示出了方法300。该方法300包括：提供步骤301，用于提供所介绍的气体测量设备的可能的构建方案；输送步骤303，用于将样本输送到气体测量设备的测量室中；裂解步骤，用于借助气体测量设备的加热元件来对处于样本中的氰进行热裂解；和探测步骤305，用于借助气体测量设备的传感器来探测氰的通过裂解步骤产生的裂解产物。
51.附图标记列表
100
ꢀꢀꢀꢀꢀ
气体测量设备101
ꢀꢀꢀꢀꢀ
测量室103
ꢀꢀꢀꢀꢀ
加热元件105
ꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器107
ꢀꢀꢀꢀꢀ
计算单元109
ꢀꢀꢀꢀꢀ
输出单元111
ꢀꢀꢀꢀꢀ
催化表面200
ꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器201
ꢀꢀꢀꢀꢀ
测量电极203
ꢀꢀꢀꢀꢀ
加热元件205
ꢀꢀꢀꢀꢀ
催化表面300
ꢀꢀꢀꢀꢀ
方法301
ꢀꢀꢀꢀꢀ
提供步骤303
ꢀꢀꢀꢀꢀ
输送步骤305
ꢀꢀꢀꢀꢀ
探测步骤。