DE4018928A1 - Vorrichtung zur eingabe von fluessigen proben in einen traegerfluessigkeitsstrom - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Eingabe von flüssigen Proben in einen Trägerflüssigkeitsstrom, insbesondere für die Fließinjektionsanalyse, enthaltend

• a) eine Probenschleife mit einem definierten Volumen und
• b) ein zwischen einer ersten und einer zweiten Ventilstellung umschaltbares Ventil, durch welches die Probenschleife in der ersten Ventilstellung in eine Trägerflüssigkeitsleitung und in der zweiten Ventilstellung in eine Probenflüssigkeits­ leitung einschaltbar ist.

Bei der Fließinjektionsanalyse wird eine Probenflüssigkeit in eine Probenschleife eingebracht. Dazu wird üblicher­ weise Probenflüssigkeit von einer Schlauchpumpe durch die Probenschleife gepumpt, die an dem stromabwärtigen Ende mit einem Auslaß verbunden ist. Wenn die Probenschleife mit Probenflüssigkeit gefüllt ist, wird die Probenschleife von einem Ventil in einen Trägerflüssigkeitsstrom einge­ schaltet. Die Probenflüssigkeit wird dabei von der Träger­ flüssigkeit mitgenommen.

Die Probenflüssigkeit wird dann von der Trägerflüssigkeit zu einem Analysengerät gefördert. Das kann eine Trennsäule für die Hochdruck-Flüssigkeitschromatographie oder ein Brenner eines Atomabsorptions-Spektrometers sein. Die Probenflüssigkeit kann auch mit einem Reagenz versetzt werden, das dem Träger- und Probenflüssigkeitsstrom zuge­ mischt wird, um flüchtige Hydride von bestimmten Proben­ bestandteilen zu bilden. Solche Hydride werden nach Trennung von der Flüssigkeit in einer beheizten Meßküvette zersetzt und durch Atomabsorptions-Spektroskopie bestimmt.

Das Ventil ist üblicherweise ein Drehschieberventil mit einem stationären, ersten Ventilteil und einem dagegen verdrehbaren, zweiten Ventilteil. An dem ersten Ventilteil sind vier Anschlüsse vorgesehen. Davon ist ein Anschluß mit einer Probenflüssigkeitsquelle und ein Anschluß mit einem Auslaß verbunden. Zwei weitere Anschlüsse sind in eine Trägerflüssigkeitsleitung eingeschaltet. Der zweite Ventilteil trägt eine Probenschleife und weist weiterhin eine Verbindungsleitung auf. Das Ventil ist zwischen zwei Stellungen umschaltbar. In einer ersten Stellung des ersten Ventilteils ist die Probenschleife zwischen Proben­ quelle und Auslaß eingeschaltet. Die Verbindungsleitung verbindet die beiden Teile der Trägerflüssigkeitsleitung. In einer zweiten Stellung ist die Verbindungsleitung auf der einen Seite mit der Probenquelle verbunden aber auf der anderen Seite abgesperrt. Die Probenschleife liegt zwischen den mit der Trägerflüssigkeitsleitung verbundenen Anschlüssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs definierten Art universeller einsetzbar zu machen.

Der Erfindung liegt die speziellere Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß wahlweise zwei unterschiedliche Volumina dosiert werden können.

Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, die Analysenfrequenz zu erhöhen.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

• c) eine zweite Probenschleife durch das Ventil in dessen erster Ventilstellung in die Probenflüssigkeitsleitung und in dessen zweiter Ventilstellung in die Träger­ flüssigkeitsleitung einschaltbar ist.

Es können dann Probenschleifen mit unterschiedlichen Volumina vorgesehen werden, die abwechselnd eingesetzt werden. Es können auch Probenschleifen mit gleichen Volumina vorgesehen sein. Dann gestattet die Vorrichtung eine Erhöhung der Analysenfrequenz: Während der Messung der Probe in der einen Probenschleife wird schon wieder die andere Probenschleife mit Probenflüssigkeit gefüllt.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter­ ansprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Einbringen einer Probenflüssigkeit in einen Trägerflüssigkeitsstrom, wobei das Ventil und die Probenschleifen perspektivisch dargestellt ist.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt des Ventils.

Fig. 3 zeigt eine Endansicht des Ventils in der ersten Ventilstellung, wobei die Probenschleifen und ihre Verbindungen schematisch dargestellt sind.

Fig. 4 zeigt die Endansicht des Ventils in der zweiten Ventilstellung.

Fig. 5 zeigt schematisch eine Vorrichtung der vor­ liegenden Art in Verbindung mit einem Gerät zur Erzeugung flüchtiger Hydride einzelner Proben­ bestandteile und zur Bildung eines Atomdampfes aus den Hydriden in einer beheizten Meßküvette eines Atomabsorptions-Spektrometers.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Ventil bezeichnet. Das Ventil 10 ist zwischen zwei Ventilstellungen umschaltbar. Das Ventil 10 besteht aus einem stationären, ersten Ventilteil 12 und einem gegen den ersten Ventilteil 12 verdrehbaren zweiten Ventilteil 14. An dem ersten Ventilteil 10 sind, längs dessen Umfang winkelversetzt, fünf Anschlüsse 16, 18, 20, 22 und 24 angeordnet. Der erste Anschluß 16 ist über eine Leitung 44 und eine auf die Leitung 26 wirkende Schlauch­ pumpe 28 mit einem Auslaß 30 verbunden. Der Auslaß 30 steht in Verbindung mit einem (nicht dargestellten) Abfallgefäß. Der zweite Anschluß 18 ist mit dem stromab­ wärtigen Teil einer Trägerflüssigkeitsleitung 34 verbunden. Dieser Teil der Trägerflüssigkeitsleitung 34 ist zu einem Analysengerät geführt. Der dritte Anschluß 20 steht über eine Leitung 36 mit einem Probengeber 38 in Verbindung. Der vierte Anschluß 22 ist mit dem stromauf­ wärtigen Teil der Trägerflüssigkeitsleitung 40 verbunden. In diesem Teil der Trägerflüssigkeitsleitung ist eine Schlauchpumpe 42 angeordnet. Der fünfte Anschluß 24 steht wieder mit dem Auslaß 30 in Verbindung. Die beiden Anschlüsse 16 und 24 sind über Zweigleitungen 44 bzw. 46 mit der Leitung 26 verbunden.

Der bewegliche, zweite Ventilteil 14 weist vier äußere Anschlüsse 46, 48, 50 und 52 auf. Eine erste Proben­ schleife 54 ist mit den Anschlüssen 46 und 50 verbunden. Eine zweite Probenschleife 56 ist mit den Anschlüssen 48 und 52 verbunden.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch das Ventil 10. Der stationäre Ventilteil 12 hat zylindrische Grundform. Auf einer Stirnfläche des stationären Ventilteils 12 sitzt der flach-zylindrische bewegliche, nämlich drehbare, Ventil­ teil 14. In der Stirnfläche des stationären Ventilteils 12 sitzt ein Zapfen 60. Der Zapfen 60 ragt in einen bogen­ förmigen Ausschnitt 62 des stationären Ventilteils 14. Der Zapfen 60 und der Ausschnitt 62 bestimmen den Drehwinkel des beweglichen Ventilteils 14 zwischen der ersten und der zweiten Ventilstellung. Der stationäre Ventilteil 12 weist eine zentrale Axialbohrung 64 auf. Die Axialbohrung 64 erweitert sich zu einer Bohrung 66 von größerem Durch­ messer und, daran anschließend, zu einer Bohrung 68 mit weiter vergrößertem Durchmesser. In der Axialbohrung 64 ist ein Zugbolzen 70 geführt. Der Zugbolzen 70 erstreckt sich durch eine zentrale Axialbohrung 71 des beweglichen Ventilteils 14. Der Zugbolzen 70 greift über einen Querstift 72 an einer Druckscheibe 74 an. Die Druckscheibe 74 liegt auf einem Reibbelag 76 auf der Stirnfläche des beweglichen Ventilteils 14 auf. Die Druckscheibe 74 und der Reibbelag 76 bilden eine Rutschkupplung. An dem inneren Ende des Zugbolzens 70 sitzt eine Ringscheibe 78. Eine Feder 80 stützt sich an der Schulter zwischen Axialbohrung 64 und der Bohrung 66 ab und drückt auf die Ringscheibe 78. An dem Zugbolzen 70 ist weiterhin über einen Querzapfen 80 eine Kupplungshälfte 82 einer Klauen­ kupplung angebracht. Über diese greift ein (nicht dargestellter) Stellmotor an dem Zugbolzen 70 an. Über die Rutschkupplung wird dadurch der bewegliche Ventilteil 14 zwischen der ersten und der zweiten Ventilstellung verdreht, die durch den bogenförmigen Ausschnitt 62 bestimmt sind.

Der bewegliche Ventilteil 14 und der stationäre Ventilteil 12 enthalten Kanäle 84 bzw. 86, über welche Verbindungen zwischen den Anschlüssen 46, 48, 50 und 52 des beweglichen Ventilteils 14 und den Anschlüssen 16, 18, 20, 22 und 24 des stationären Ventilteils herstellbar sind. Diese Verbindungen sind in Fig. 3 und 4 für die erste Ventil­ stellung (Fig. 3) und die zweite Ventilstellung (Fig. 4) dargestellt.

In der ersten Ventilstellung von Fig. 3 ist die erste Probenschleife 54 zwischen die Anschlüsse 16 und 20 geschaltet. Die zweite Probenschleife 56 liegt zwischen den Anschlüssen 18 und 22. Anschluß 24 ist abgesperrt. Dadurch wird Probenflüssigkeit aus dem Probengeber 38 (Fig. 1) durch die Schlauchpumpe 28 in die Probenschleife 54 angesaugt. Die Probenschleife 54 wird mit einem definierten Volumen von Probenflüssigkeit gefüllt. Die zweite Probenschleife 56, die in einem vorhergehenden Schritt mit Probenflüssigkeit gefüllt worden ist, ist in die Trägerflüssigkeitsleitung 40, 34 eingeschaltet. Von der Schlauchpumpe 42 wird Trägerflüssigkeit durch die Proben­ schleife 56 gepumpt. Die Trägerflüssigkeit verdrängt die in der Probenschleife 56 enthaltene Probenflüssigkeit aus der Probenschleife 56 und nimmt die Probenflüssigkeit mit zu dem Analysengerät.

Fig. 4 zeigt das Ventil 10 in der zweiten Ventilstellung. Die erste Probenschleife 54 liegt jetzt zwischen den Anschlüssen 22 und 18 des stationären Ventilkörpers 12. Dadurch wird der von der Schlauchpumpe 42 geförderte Trägerflüssigkeitsstrom durch die erste Probenschleife 54 geleitet. Die zweite Probenschleife 56 liegt zwischen den Anschlüssen 20 und 24. Durch die Schlauchpumpe 28 wird zunächst Trägerflüssigkeit und dann Probenflüssigkeit aus dem Probengeber 38 über Leitung 36, Anschluß 20, Proben­ schleife 56, Anschluß 24 Zweigleitung 46 und Leitung 26 angesaugt. Die Probenschleife 56 wird so mit Proben­ flüssigkeit gefüllt. Der Drehwinkel des beweglichen Ventilteils kann dabei relativ klein sein.

Fig. 5 veranschaulicht eine Anwendung der beschriebenen Vorrichtung. Die beiden Anschlüsse 16 und 24 sind hier zu einem Anschluß 88 zusammengefaßt.

Die Pumpe 42 fördert außer Trägerflüssigkeit auch ein Reagenz, z. B. Natriumborhydrid NaBH₄, in eine Leitung 90. Die Leitung 90 mündet in der Leitung 34 in einem Mischer 92. Das Reagenz wird so mit der Träger- und Proben­ flüssigkeit gemischt. Auf diese Weise werden von hydrid­ bildenden Bestandteilen der Probenflüssigkeit flüchtige Hydride gebildet. In einem Gas-Flüssigkeits-Separator 94 werden die gasförmigen Hydride von der übrigen Flüssigkeit getrennt. Die Flüssigkeit wird durch die Schlauchpumpe 42 über eine Leitung 96 zu einem Abfallgefäß abgesaugt. Die Hydride werden in eine beheizte Meßküvette geleitet und dort zersetzt, so daß die gesuchten Bestandteile, z. B. Selen, dort in atomarem Zustand vorliegen und durch Atomabsorptions-Spektroskopie bestimmt werden können. Während dieses Vorganges wird durch die Schlauchpumpe 36 Probenflüssigkeit in der beschriebenen Weise aus dem Probengeber 38 in die zweite Probenschleife angesaugt. Wenn die Analyse beendet ist, kann über das Ventil 10 sofort die zweite Probenschleife 56 in den Träger­ flüssigkeitsstrom eingeschaltet werden. Die Analysen­ frequenz läßt sich so erhöhen. Das Ventil 10 wird für eine bestimmte Anzahl von Analysen weniger betätigt und dadurch geschont.

Die Probenschlaufen 54 und 56 können unterschiedliche Volumina haben.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Eingabe von flüssigen Proben in einen Trägerflüssigkeitsstrom, insbesondere für die Fließ­ injektionsanalyse, enthaltend

• a) eine Probenschleife (54) mit einem definierten Volumen und
• b) ein zwischen einer ersten und einer zweiten Ventilstellung umschaltbares Ventil (10), durch welches die Probenschleife (54) in der ersten Ventilstellung in eine Trägerflüssigkeitsleitung und in der zweiten Ventilstellung in eine Probenflüssigkeitsleitung einschaltbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• c) eine zweite Probenschleife (56) durch das Ventil (10) in dessen erster Ventilstellung in die Probenflüssigkeitsleitung (36, 26) und in dessen zweiter Ventilstellung in die Trägerflüssigkeits­ leitung (40, 34) einschaltbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) das Ventil (10) einen stillstehenden ersten Ventilteil (12) aufweist, der längs seines Umfangs aufeinanderfolgend
  • - einen ersten Anschluß (16) aufweist, der mit einem Auslaß verbindbar ist,
  • - einen zweiten Anschluß (18), der mit einem ersten Teil (34) einer Trägerflüssigkeitsleitung verbindbar ist,
  • - einen dritten Anschluß (20), der mit einer Probenflüssigkeitsquelle (38) verbindbar ist,
  • - einen vierten Anschluß (22), der mit einem zweiten Teil (40) der Trägerflüssigkeitsleitung verbindbar ist, und
  • - einen fünften Anschluß (24), der mit dem Auslaß verbindbar ist,
• b) das Ventil (10) einen gegenüber dem ersten Ventilteil (12) verdrehbaren zweiten Ventilteil (14) aufweist, welcher die Probenschleifen (54, 56) trägt und vier in Umfangsrichtung versetzte Anschlüsse aufweist, wobei die erste Proben­ schleife (54) zwischen einem ersten und einem dritten dieser Anschlüsse (46, 50) und die zweite Probenschleife (56) zwischen einem zweiten und einem vierten dieser Anschlüsse (48, 52) angeordnet ist, und
• c) über Kanäle (84, 86) in dem ersten und dem zweiten Ventilteil (12 bzw. 14)
  • - in der ersten Ventilstellung die erste Proben­ schleife (54) zwischen den ersten und den dritten Anschluß (16 bzw. 20) des ersten Ventilteils (12) und die zweite Probenschleife (56) zwischen den zweiten und den vierten Anschluß (18 bzw. 22) des ersten Ventilteils (12) geschaltet ist und
  • - in der zweiten Ventilstellung die erste Proben­ schleife (54) zwischen den zweiten und den vierten Anschluß (18 bzw. 22) des ersten Ventilteils (12) und die zweite Probenschleife (56) zwischen den dritten und den fünften Anschluß (20 bzw. 24) des ersten Ventilteils (12) geschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Volumen der zweiten Probenschleife (56) von dem Volumen der ersten Probenschleife (54) verschieden ist.