Kompakte optische Sensorsysteme zur parallelen Detektion der Freone R22 und R134a -
Ein entscheidender Beitrag zum Kühlmittel-Recycling

 

3. Ergebnisse

3.1 Zeitabhängige Kalibriermessungen für R22 und R134a mittels RIfS

Für die späteren multivariaten Datenanalysen wurden die sechs sensitiven Schichten im Sensorarray mit den beiden Analyten kalibriert.
Die Kalibriermessungen wurden bei einer Arraytemperatur von 303 K durchgeführt. Zum maximalen Trägergasstrom von 300 ml/min, der aus synthetischer Luft besteht, wurden die Analyte mit einer Flussrate im Bereich von 6 bis 31 ml/min zugemischt. Dies entspricht fünf äquidistanten Konzentrationen zwischen 2 und 10 Vol.-%.
Die Kalibriermessungen verdeutlichen, dass mit den polymerbasierten Sensoren die Diskriminierung der beiden Freone möglich ist. In Bild 2 sind die Empfindlichkeiten der sensitiven Schichten nach der Auswertung der Änderung der optischen Schichtdicke für beide Detektionsmethoden aufgetragen. Durch den Vergleich der Kalibriermessungen von R22 und R134a der beiden Detektionsmethoden sollte untersucht werden, ob mit den sensitiven Schichten einen Diskriminierung möglich ist, und wie stark sich die Wechselwirkungen der beiden Analyte auf die verschiedenen Schichten auswirken.

Bild 3: Vergleich der Empfindlichkeiten der sensitiven Schichten a) für die Messungen mit dem Sensorarray und b) mit dem 4 l-System für die Analyte R22 und R134a

Als Maß für die Stärke der Wechselwirkungen kann die Empfindlichkeit betrachtet werden, die als Steigung der Kalibriergeraden definiert ist. Aus der graphischen Darstellung der Empfindlichkeiten in Bild 3 ist zu entnehmen, dass sämtliche sensitiven Schichten auf das Freon R22 mit einer größeren Empfindlichkeit reagieren. Die Diskriminierung in einem binären Gemisch ist dann gegeben, wenn sich die relativen Empfindlichkeiten der beiden Freone für die sensitiven Schichten deutlich unterscheiden. Die Diskriminierung der Analyte in einem binären Gemisch ist dann erreicht, wenn eine sensitive Schicht mit ähnlicher Empfindlichkeit mit einer sensitiven Schicht, die große Unterschiede in der Empfindlichkeit aufweist und somit sehr selektiv ist, benutzt wird. In Anbetracht der guten Übereinstimmung der Ergebnisse der Messungen mit den beiden Detektionsmethoden wird die Diskriminierung der Freone bei Verwendung von mikroporösen, größenselektiven Polymeren auch mit dem einfacheren, kostengünstigen 4 l-System möglich sein. Ein weiteres der Unterscheidung dienliches Verhalten ist eine unterschiedliche Linearität, welche sich darin äußert, dass die sensitiven Schichten PDMS und PUT gegenüber beiden Analyten ein lineares Verhalten nach Henry aufweisen. Die sensitiven Schichten PES, PC und HBP zeigen für die Sorption von R134a ein lineares Verhalten nach Henry und für die Sorption von R22 ein Verhalten nach Henry und Langmuir.

 

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