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Apparat zur Analyse vonRespirationsgasen und seineHandhabungF. Struss a & Th. Quasdorf aa II. Physikalischen Institut der Universität , Halle-Wittenberg, Biologisch-Physikalisches LaboratoriumPublished online: 08 Oct 2009.

To cite this article: F. Struss & Th. Quasdorf (1958) Apparat zur Analyse vonRespirationsgasen und seine Handhabung, Archiv für Tierernaehrung, 8:1-6, 433-446, DOI:10.1080/17450395809424796

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A u s dem 11. Physikalischcn Institut dcr UniversitSt Halle-Wittenbcrg (Prof. Dr. G. c. ~(iscrr); Biologiscfi-Physikalisdies Laboratorium (Dr. r. STRUSS)

F. SPRUSS und T H . QUASDORF

Apparat zur Analyse von Respirationsgasen und seine Handhabung

Zur Analyse von atmospharischcr Luft und von Respirationsgasen ist es zwcck- rnlfiig, fur Kcjntrollc und Eichzwccke die klassisch-chemischc Mcthode, die auf selcktivcr Absorption beruht, zu bcnutzcn, weil dicse Mcthodc bei sachgcmiiaer Handhabung die hochste Gcnauigkeit crgibt.

Das Mcfiprinzip ist cinfach: Von dcm zu analysiercndcn Gas wird ein bz- stimmtcs Volumcn abgemessen, danach durch Absorptionsrnittel, mclchc nur jewcils cinen Gasbcstandteil absorbicren, hindurdigcdruckt und wicdcr gemcsscn. Der Unterschicd im Volumcn crgibt den Gehalt dcr Priifgasmcngc an absorbicr- ten Gasbestandtcilcn an.

Fur die Analysc dcr bci einem Rcspirationsvcrsuch crhaltcncn Gase und cbcnro fur dic Analyse dcr atmosphlrischcn Luft kommcn nur Anordnungcn in Fragc, die klcinstc Volumendiffcrcnzmessungcn gcstatten. D a Gerltc mit diescm speziellm Elefibercich und der dabci eriordcrlichen hohcn Genauigkcit nur an wcnigcn In- stituten gcbraucht wcrdcn, miisscn sic jcwcils nach Angabcn vom Glasblascr her- gestellt werden. Das hat zur Folgc gchabt, daI3 im Laufe der Zeit zur Erhohung der Genauigkeit und Vereinfachung der Bedienung cine ganzc Anzahl von Modi- fikationcn dcs ursprunglich 1874 crfundencn Orsatapparates cntstanden sind. Br- achtungswcrt ist vor allem hier dic Anordnung von CARPEATER, LEE und FIS- SERTT I), die cine grol3crc Verbrcitung gcfunden hat und als bckannt vorausgc- setzt wird.

IVir benutzten anfiinglich auch cin Gcrat, das nach den Angabcn der genanntcn Autorcn hcrgestcllt wurde. Doch zcigten sich bci dcr eigcncn Handhabung noch einigc Mange:. die cs notwcndig machtcn, die Anordnung abcrmals in mehrercn Teilen zu modifizicrcn.

Draktische Erfahrungcn rnit dcm Gasmalyscngcriit nach CARPESTER veranlakc 5CHIEMAXA' '), ebcnfalls die Apparatur zu andcrn. uber die von uns vorgcnom- mene Anderung am CARPESTER-Gcrat, die sich tcilweise auch in der von SCIIIE- VAXX vcrbcsrcrtcn Fcrm findct, sol1 im folgcndcn bcrichtet werden.

IVir glauben, daB mit der nunmehr vorlicgcndcn Ausfiihrung ein Gcrat mr Verfugung steht, mit dcm cine angelernte Laborantin routincmafiig cine cxakte Analysc der Gase aus den Respirationskarnmcrn bzw. der atmospharischcn Luft

I) TII. 11. CARPESTER, R. C. LEE und A. I:. FISSERTY; \Viss. Archiv f. Landw. Abt.B.

*) R. scrximAss, Ar&. Tierernghrung 7, 98 (1957). Dd. 4 , l (1930).

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auf COB-, 0,- und Restgasgchalt mit hohcr Genauigkeit ausfiihren kann. Dcr Aufwand fur Pflege und Rcinigung des Gerates ist durch die Maanahmen au€ cin Mindestman rcduziert.

I. B e s c h r e i b u n g d e s n i o d i f i z i c r t e n G e r a t e s

Die getroffene Anordnung ist in Abb. 1 dargestellt, wahrend Abb. 2 eine Auf- nahme des fertigen Gerates zeigt. Die vorgenommencn Wnderungen gegeniiber. dcm CAlWESTER-Gerat betreffen im cinzelnen folgende Punkte:

I . Einstelliing des Qiiecksilberniveaiis

Die Bewegung des Quecksilbers in der Menburette wurde in der alten CM-. PENTER-Apparatur rnit Hilfe eines verschiebbarcn Nivcaugefaoes vorgenommai,. das durch einen dickwandigen Gummischlauch mit dem unteren Ende der Burette. werbundcn war. Diese Anordnung hat folgende Nachteile:

Durch die Schlauchverbindung entsteht sehr lcicht eine Verschmutzung. des Quccksilbers und der Menburette, so dafl beidc haufig gercinigt wer-. den miissen.

Das Heben und Senken des Niveaugefafles ist anstrengend und zeit-- raubend und bedingt durch die Nahe des Expcrimentators unmittelbar- vor der Apparatur cine storende Beeinflussung der Versuchtemperatur.

Der Anordnung von KROGII') folgend geschieht das Hcben und Senken des Quedrsilbers nunmehr durch den Anschlun einer Wasserstrahlpumpe an die Saug- flasche S bzw. durch Lufteinlan am Hahn HI, dem nvedrmaBig noch eine Wasch- flasche mit IVasser als Staubfilter vorgeschaltet wird. Das Quecksilberniveau- gefan G mit ca. 100 cm3 Fassungsvermogen ist in Hohe des Hahnes H, fest angebracht. Die Feinstellung des Meniskus nach wiederholtem Hin- und Herr ziehen der Gassaule erfolgt mit einer Druckschraube DS, wodurch das Volumen cines kurzen Schlauchstiickcs, das mit einem Glasstopfen verschlossen ist, in cinem seitlich angebrachten Rohrstuck verandcrt wird.

2. Qiiec~ilberabsperr~a~fz

Eine Quelle haufiger Storungen ist der Abspcrrhahn H, am unteren Ende dcr Meflbiirette. E r mun sich schnell schlienen und offnen lasscn, und darf nicht Ursache fur cine Verschmutzung dcs Quccksilbers scin. Auflerdcm mui3 er ab- solut dicht sein und den Druck der stehenden Saule halten. Mit den an dieser Stelle iiblichen gefetteten Glashahnen konnten wir kein einwandfreies Arbeitcn crrcichen. Deshalb haben wir das Gerat mit cincm kraftigen, handlichen, schnell- schlienenden Quetschhahn eigener Konstruktion versehen, der in Abb. 3 im Schnitt dargestellt ist. Die Abb. 4 zeigt den Quecksilberabspcrrhahn mit d c r Druckschraube zur Feinstcllung des Mcniskus.

3, 'i., KROGII, Biochem. Journal 24, 267 (1920).

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TB

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DS f-3.

Abb. 1 . Prinzipielle Anordnung des Apparatcs. MB: Menbiirette; TB: Thermobarometcr; \V: \Vassermantelgefifl; R: Luftzuleitungsrohre; L: Toeplesche Libelle; GI: VorratsgefjiS fiir Kalilauge; G2: VorratsgeBS fur RCH-0,-Absorber; A,: Pipette fiir CO:-Absorption; Az: Pipette fiir 02-Absorption; G : Quedtsilbervorratsge~~n; S: Saugflasme; H, und H2: Ab- sperrhzhne; DS: Druckshraube; H3 und Ha: Zwciwegh3hne; H, und He: Dreimeghzhnr;

Id: Einstellmarke 3'

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Abb. 2. Ansicht des Apparates

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3. Absorptionsgefiijl iimi Absorbentien

Die Handhabung und Gestaltung der Absorptionsanordnung ist wesentlich ver- cinfacht worden. Die Pipette fur C0,-Absorption entspricht vollig dcr fur 02- Absorption. Auf die Zirkulation des Absorptionsmittels fur 0, habcn wir ver- zichtet. Statt der ublichen alkalischen Pyrogallollosung wird cine mesentlih aggressivere Chromchloridlosung benutzt, die von der Ruhrchcmie unter der Be- zcichnung ,,RCh-0,-Absorber" vertricbcn wird. Eine besondere Luftabsperc- anordnung erubrigt sich hier, weil dcm neuen Absorptionsrnittel vom Herstcller bereits cine olabgrenzschicht beigegcbcn ist, die die Einwirkung der atmosphari- schen Luft im Schenkel des VorratsgcfPBes verhindert. Man hat bei der Fiillung nur darauf zu achten, dal3 kcin 0 1 in die cigentliche Absorptionspipette gelangt. Fur die C0,-Absorption wird 20 %ige Kalilauge venvendet. Bcide Absorptions- pipetten sind mit kurzen Schlauchverbindungen an einem Dreiwegehahn H, an- geschlossen und haben folgcndc Form: Der Tcil dcr Pipette, in dem sich das Gas wahrend des Absorptionsvorganges befindct, besteht aus einem Lurzen Kapillar- stuck, das an seinem unteren Ende rnit einer Scrie von zehn konisch geformtzn Kolbchen verschmolzcn ist. Die Verschtnelzung zwischen den Kolbchen ist so aus- gefuhrt, dal3 ein dunner Ring von Absorberlosung in den Kolbchen stehen blcibt, wenn das Absorptionsmittel durch das Gas nach unten gedruckt wird. Auf diese Weise kommt das Gas mit cincr groBen Oberflachc der Losung in Beruhrung und es tritt cine schnellere Absorption ein. Das untere Ende der Absorptionr- pipette ist starr durch ein U-formig gcbogenes Glasrohr mit dem Absorber-Vor- rntsgefai3 verbunden. An das U-Rohr ist ein Stutten angcschmolzen, der mit Schlauchstuck und Glasstopfen verschlossen ist. Das nicht mehr reaktionsfahige hbsorptionsmittel kann hier bequem abgelassen werdcn. Die Kapillaren sind mit einer Marke M vcrsehcn, bis zu dcr das Absorptionsmittel eingefullt wird, und auf die bei der Analyse die Flussigkeit vor jcder Ablcsung immer einge stellt werden muB.

4. Differentinliiinno/12erer ZIir Einstellrrmg aiif Drirckgleichbeit

Die Einstellung auf Druckgleichheit zwischen MeBburette und Thermobaro- n:eter erfolgt in dcr Anordnung nach CARPESTER i n der Weise, dafi die besoii- ders gestaltete Absorptionsanordnung fur CO, glcichzcitig als U-Rohrmanometcr zur Einstellung auf Druckgleichheit zwischen den beiden GcfalSen dient. Diese Handhabung ist umstandlich und die Einstellung dcr Kalilauge nicht sehr genau, da sich leicht in dcm kapillaren Schenkcl dcs U-Rohrmanomcters schmicrige Ringc Lilden, die ein leichtes Spiel dcr Menisken vcrhindern und zu Mehngenauig- keiten fuhrt. Eine weitere prinzipielle Fehlerquellc licgt darin, daB auch standig etwas CO, aus dem Thcrmobarometer durch die Kalilaugc absorbiert wird.

Die Trennung von Absorption und Druckmcssung rnacht es notwendig, fiir lctztere zwischen MelSbiirette und Thermobarometer ein besonderes Meflsystsm zu schaltcn, welches gestattct, Druckgleichheit zwischen beiden GefaEen einzu- stellen. Sehr gut dafur geeignet schien uns ein Differentialmanometer in Form einer Toeplerschen Libelle zu sein. Diese Libelk besteht aus einem Kapillarrohr

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von etwa 3 n;m inneren Durchmesser und 100 mm Lange. In der Mitte ist d.is Rchr geknickt, so daR die beiden Schcnkel eincn sturnpfen Winkel von ungcfahr 160" rniteinander bilden.

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U - 0 5 cm

Abb. 3. Konstruhtionsskizze des Quedcsilberabsperr- hahnes H: Handgriff; A: Arretierung; B: Bolzen

mit Drudcplatte; S: PVC-Schlauch

An das rechte Ende der Libclle ist ein Dreiwegehahn HG angesc .lossen, dessen cincr Schenkel nach der Aul3enluft fuhrt. Der andere Schenkel verbindet die Libelle mit dem Therrnobarorneter TB. Die linke Seite der Libelle tragt eben- falls cinen Dreiwegehahn H,, der die Verbindung zwischen Libelle und Mcfi- burette herstcllt. Der dritte Schenkel dieses Hahnes ist rnit dem freien Schenkel des Zweiwegehahnes H, verbunden.

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Bctragt bei dicscr Anordnung der Ablescfehler bei Einstellung auf Drudc- glcichheit k d s, so gilt fur den Druckunterschied zwischen beiden GefaIScn

k d p - t d s * p s i n a wenn Q das spezifische Gewicht der Manometerflussigkeit und u der Winkel nwischen beidcn Schenkcln des Manometers ist. Fiir das U-Rohr-Manometer ds- gegen erhalt man bci gleichem Ablesefchler 5 A s einen Druckunterschied von

d. h. der tatsachlich auftretende McISfehler ist bci dcr Libelle um den Faktor sin a gegenubcr dem U-Rohrmanometer herabgesetzt.

+ A p - + A S . @

Abb. 4. Abspcrrhahn mit Drudismraubc zur Meniskenfeineinstellung

Als Fullfliissigkcit fur die Libelle hat sich destilliertes Wasscr als zweckmafiig cnviesen, da es weitgchend allen Anforderungen geniigt, die man an die Manometerflussigkeit stellen muB: Fiir die Empfindlichkeit des Mensystems isr entscheidend, daa das spezifische Gewicht der Fliissigkeit klein ist. Ferner darf sic die Meflgase nicht chcmisch bindcn; die physikalische Absorptionsfahigkcit yon HrO ist begrenzt, so dafl nach Sattigung kein Gas mchr aufgenommen wird. Der Dampfdruck des Wassers kann ebenfalls auf das Meaergebnis keinen EinfluB haben, da ja sowohl das Analysengas als auch das Gas im Thermobarometcr wasserdampfpattigt sein soll. Aus diesem Grunde ist auch die Gefahr, dalS der Libellcntropfen in kurzer Zcit merklich verdunstet, sehr gering.

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D a diz Libcllc nicht zurMessung vonDruckdiffcrcnzcn dirckt bcnutzt wird, so+ dern nur als P!ullinstrurnent dient, wurde fur die cxakte Einstellung des Tropfcns cine optische Ablcsung venvendet, dcren Prinzip aus Abb. 5 ersichtlich ist.

G L H R SP

Abb. 5.. Optisshe Anordnung der Libellenablesung G : Gesidmfeldblende j L: Lupe; H: Halbfeld-

blende; R: Libellenrohr; Sp: Hohlspiegel

Hinter die Libcllc ist ein Hohlspiegel von etwa 20 mm Kriimmungsradius gebracht und zwar so, dal3 si& dcr cine Meniskus des Fliissigkeitstropfens (da die Verdunstung des H20-Tropfens vernachlassigbar ist;. genugt es, wenn man nur den einen Meniskus. auf die Nullmarke einstellt) gerade im Brcnnpunkt des Nohlspiegels befindet. Infolge der optischen Eigenschaftcn des Hohlspiegels wird dann das Bild des Meniskus gcrade mieder im Brennpunkt des Spiegels abqc- bildct, jcdoch erscheint cs seitenverkehrt, so daI3 bcide 'Menisken, Original und Spicgclbild, gcgencinander gewolbt sind. Die beidcn Meniskcn wcrden durth einc Lupcnlinse von ca. 30 mm Brcnnweite beobachtet. Als Nullmarke dient einc

Abb. 6. Ableseeinridsung mit Libcllenrohr

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Halbfcldblendc, die zwischen Lupcnlinse und Libellenrohr angebracht , ist. Eine parallaxcnfrcic Nullpunktcinstcllung ist dann crrcicht, wcnn bcide Mcnisken gcradc die Kante der Blcndc tangicren. Abb. G zeigt die Ablcsecinrichtung mit dem Libellcnrohr.

5. Ablesrrizg der Biirettertwerte

Die Mefikapillarcn wcrden auf der Ruckscite vcrspicgelt, um bci dcr Ablcsung Parallaxenfchlerr zu vermeidcn. Der rcinc Ablescfehlcr ist auf dicsc IVcise bei Eenutzung einer Lupc verla13lich nicht grof3er als & 0,001!%. Es kann nicht er- wartct werdcn, dan die Graduierung der Menburette mit den wirklichen Volu- menanteilen gcnau ubcrcinstimmt. Deshalb mul3 die Burette vor ihrcr erst- maligen Vcnvendung kalibriert und die entsprcchenden Korrektunvcrte fur jedcn Skalcnbereich ermittclt wcrden.

Bei sorgfaltigst ausgefuhrter Kalibrierung entsprcchcn dann auch die korrigier- ten Ablcsungcn im Mittel den wirklichen Volumenanteilen bis auf & 0 ,OOl”d (bczogen auf den gleich 100% gcsetzten Wert des graduicrten Volumens dcr Burette).

11. D u r c h f i i h r u n g d e r G a s a n a l y s c Um einwandfreie Analysen zu erhalten, musscn folgende Regeln beobachtet

werden: Die Aufstcllung des Apparates mu13 an cinem ruhigen Platz cines Raumcs er-

folgen, der moglichst nicht der direktcn Sonnenstrahlung ausgesetzt ist. Die Raum- temperatur mun nahezu konstant scin, besonders wahrend einer Analyse darf die Temperaturschwankung nur etwa k 0,2O C betragen.

Das zur Wasserdampfsattigung dienende Wasser mu13 angesauert werden, urn die Losung dcs im Glas befindlichen Alkali zu verhindern, das scinerseits Kohlen- s h r c biiiden konntc. Um die physikalische Absorption von Gascn in dcm \vdS-

ser gering zu halten, sollte scin Volumen auf das eben notwendige hlaB be- schrankt bleibcn. Ein Wasservolumen von etwa 0,2 !% des Burcttenvolumens ec- gibt noch sicherc Rcsultnte and garantiert andererseits cine einwandfreic Ab- lesung der Menisken.

Die Ablcsungen wcrden stets am Quecksilbcrmcniskus vorgcnommen. Dcr Wasserwcrt wird nachtraglich berucksichtigt.

Vor Beginn einer Reihc von aufeinanderfolgenden Analysen ist cs notwendig, die sich iibcr dem Quecksilber angesammclte Wassermenge \V (\Vassenvert) zu notieren, da dieser Wert fur die Bcrcchnung der Analysenresultate zu Grunde gelegt wird. Dcr Wassenvcrt kann nicht am Ende jcdcr cinzelncn Analyse ge- nommen wcrden, da es immer eine bestimmte Zeit dauert, bis sich dieser \Vat konstant einstellt.

Vor jedcr Analyse ist darauf zu achten, dal3 alle Verbindungswege zwischcn der Meabiirette, den Absorbern und der Libelle cin gegenuber der Absorber- flussigkcit indifferentes Gas (Stickso@ enthalten. 1st das nicht der Fall, wei1 t. B. die Apparatur gereinigt worden ist, die Hahnc frisch gefettet worden sir!d usw., so mul3 man erst dieses sogen. Restgas einfuhren.

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Die Rcihcnfolge cines vollstandigcn Analyscnganges wird nach folgender Vot- schrift ausgcfGhrt :

1. Eiitbriizgert von Restgas

a) Dcr Hahn H, wird gcgen Aunenluft., Libellc und Thermobaromctcr geoffnct. b) Es wird die Verbindung zwischen Menburette und Libelle hergestcllt und mit

Hilfe dcr Feinstell-Druckschraube DS der Libellentropfen angesaugt, bis cr etwa 1,5 cm von dem mittleren Hahn H, entfernt ist. Dann schlient man den Mittelhahn gegen die Libelle und stellt die Verbindung zwischen dcr McG- burette und den Absorbern her.

c) Zur CO?-Absorption wird das Gas 4mal in die Kalilauge gcdriickt, dann fur die 0;-Absorption 8 ma1 in den 0,-Absorber. Um auch den zwischeii dem Zwciwegehahn H4 und dcr Kalipipette befindlichen 0,-Anteil weic- gchendst zu absorbieren, wird nun das Gas 1 ma1 in die Kalilauge gclcitet und darauf wicdcr G ma1 in den O.,-Absorber. Schiiefilich driickt man das Gas 3 ma1 abwechselnd in die Kalilauge und den 0,-Absorber. Nach dieser Absorption stellt man die Menisken dcr Absorber auf die Mas- ken an den Kapillaren der Absorptionspipctten genau ein. D a bci der Ab- sorption infolge der Reaktionswarmc sich das Gas ctwas erwlrmt, wartet man ca. 2 Minuten den Temperaturausgleich ab und kontrolliert dann nochmals die Einstcllung der Menisken.

d ) Nachdem der Zweiwegchahn H4 uber den Absorbern geschlossen wurde, er- zeugt man mit Hilfe der Druckschraubc DS in dcr Menburette cincn Ubei- druck von etwa 1 cm, damit der Libellcntropfen beim Offnen des Mittelhahncs Hj nicht in den Hahn gezogen wird. Hat man den Libellentropfen gcnau auf den Nullpunkt eingcstellt, ist die Einfiihrung dcs Restgases beendct, dcrln alle Totraume dcs GerHtes enthalten jetzt verllnlich nur C0,- und 0,-frcics Gas.

2. Einbrirzgen des Analyserzgnses Der frcie Schcnkel des Zweiwegehahnes H, wird iiber einen Dreiwegehah

mit dem GassammclgefaB, welches das Analysengas enthalt, verbunden. Dabci ist der Dreiwegehahn noch nach dem Gassammelgefal3 geschlossen, aber n a h Aunenluft geiiffnct. Nun wird mit Hilfe des Quecksilbcrs das Restgas aus drr Menburette herausgedriickt. In dem Moment, wo das Quecksilber seinen hoch- sten Stand crrcicht hat, offnct man deli Dreiwegehahn nach dcm Sammelgefiifi und saugt da j Analysengas an, bis etwa der oberen Erweiterung der McG- burette gcfiillc ist. Diescs Gas dient nur dazu, alle Verbindungen zwischen dem VorratsgcfaI3 und der MeI3burette mit Analysengas zu fiillen und wird anschlie- fiend wieder aus der MeBburette entfernt. Zweckmanig wiederholt man diescn Vorgang 3 bis 4 mal. Nach dcr letzten Spiilung wird das Analysengas bis untcr- halb der letzten Mnrkierung eingesaugt und dann der Hahn iiber cier McO- burette geschlcssen. Nun stellt man in der Mel3burettc einen Oberdruck von 2 bis 3 cm her, um rn verhindern, daa Frcmdgas angcsaugt wird, mcnn man dns Gas in dcr hkfiburette durch Offnen des Hahnes H, nach aunen auf den herr-

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Apparac zur Analyse \-on Respirationsgasen und seine Handhabung 443

schenden Atmospharendrudc bringt. Zugleich muO natiirlich gewartet werden, bis das Gas die Raumtemperatur angenommen hat (2-3 Minuten). Durch mehr- maligcs schnelles Drchen des Hahnes H, nach aul3en lafit man nun den Uber- druck ausgleichen. Zur gleichen Zeit schlient man den Hahn H6 an der Libelk gegen AuOeniuft. Dann stellt man die Menisken und den Libellentropfen genau auf die Marke ein und notiert sich das Anfangsvolumen vo (Nullwert). Nach kurzer \Vartezeit von etwa l/? Minute kontrolliert man die Einstellung nochmals und liest erncut den Nullwert ab. Beide \Verte miissen bis auf 0,003 Vol% iibereinstimmen.

3. C0,-Absorption Zur CO.,-Absorption wird das Gas 4 ma1 in die Kalilauge gedriickt. Beini

lctzten Ansaugcn dcs Gases mug man darauf achten, da13 keine Gasblasen irn Quecksilber eingeschlosscn werden oder Quecksilbertropfen an den GefaOwanden der Menburette hangcn bleiben. Man stellt nun den KOH-Meniskus genau mf die Markc ein, kontrolliert nach kurzer Vartezeit diese Einstellung nochmals und stellt dann die Verbindung zwischen der MeGbiirette und der Libelle her. Nach- dem man den Libellcntropfen genau aui den Nullpunkt eingestcllt hat, liest man cias Volumen nach der (20,-Absorption V1 ab.

Es empfiehlt sich, durch ein nochmaliges Heriiberdriicken des Gases in die Kalilauge zu kontrollieren, ob bereits die gesamte C0,-Menge absorbiert ist. Dann miissen die IVerte der Haupt- und Nachabsorption genau ubereinstimmen. 1st dies nicht der Fall, muIS die Nachabsorption solange wiederholt -iverden, bis zwei aufeinanderfolgendc Werte iibereinstimmen.

4. 0,-Absorption

Vor der O?-Absorption wird mieder der Libellentropfen bis an den mittleren I-Tahn herangcsaugt, um auch den evtl. iil den Libellenschcnkel hineindiffundieren- den 0,-Anteii mit zu erfasscn. Der weitere Analysenverlauf entspricht dem be- reits bei der fiestgaseinfiihrung beschriebenen. So erhiilt man das Volumen nach der 0,-Absorption v2. Auch hier ist es notwendig, zur Kontrolle cine Nach- absorption vorzunehmen.

Stimmen die IVerte erst nach langeren Nachabsorptionen iiberein, sol1 man den Absorber wechseln, d a er verbraucht ist und weil man sonst die Dauer der Analyse unnotig verliingern wurde.

5. Airszcertirng der Ablesimgen

Abgelcsen werden an der MeDbiirette der Wasserwert \V das Anfangsvolumen (Nullwert vor Beginn der Absorption) To das Volumen nach C0,-Absorption VI Volumen nach OB-Absorption v2

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Die abgelesenen Volurnenwerte mussen auf die wahren \Vertc umgerechnet werden. Dazu miissen die einzelnen Ablesungen entsprechend der Kalibrierung horrigicrt und der IVassenvcrt abgezogen merden: -

das withre Anfangsvolumcn ist V,=Vo k K,--.\V - der walire Wert nach der C0.)-Absorption der wahre Wert nach der O,-Absorption

V, = V,. k K, - \V V, = V, f K, - \V

L

(K sind die anzubringenden Korrekturen am entsprechenden Skalenwert der Menburette.)

Die wahren Ablesungen VI bzw. V2 miisscn auf V, = 100 ?6 umgerechnet wer- den und ergeben dann die bezogenen wahren Werte X bzw. Y. Es ist:

X = -'. * 100% (Wert nach der C0,-Absorption)

Y = - * loo!% (Wert nach der 0,-Absorption)

V

X'O

\'z

vo Die endgiiltigen Werte fur die prozentuale Zusammensetzung crgeben sich dann

fur CO, in Vo!% = 100 -X fiir 0.) in VoI% = X-Y fur Restgas in Val% = Y

111. A n w e n d u n g s m o g 1 i c h k e i t e n

Das Gerat dient zur Bestimmung des prozentualen Anteils der Kohlensaure und des Sauerstoffs in Luft. Entsprechend der Dimensionierung der Meflburettc ergibt sich ein Meabereich fur CO, bis 1,6 Val% und fiir 0, von 20,4 bis

Damit ist das Gerit speziell geeignct zur Analyse dcr atmospharischen Lu!~ und der Zusamrnensetzung der Gase, wie sic bei Gaswechselvcrsuchen nach dem Durchstromprinzip erhalten wird, wenn der Durchstrom so eingestellt wird, da13 der Gehalt an Kohlensaure etwa 1,5 Vol% nicht iibersteigt.

Auflerdcrn ist der Apparat vornehmlich geeignet zur uberpriifung und Eichung von physikalischen Gasanalysengeriiten, weil die Analysengenauigkeit grund- siitzlich 1-2 Groflenordnungen hoher gegeniiber der Genauigkeit rein physikali- scher Gerate liegt, sofern dei Mefibereich iiber 1 Vol% ist.

Fur die Handhabung des Gasanalysengerates kann jede zuverlassig arbeitende Laborantin nach einer kurzen Anlernzeit eingesetzt werden. Will man mverlas- sige Ergebnisse erhalten, so erfordert eine einzige Analyse immerhin einen Zeit- aufwand von nahezu einer halben Stunde. Beriicksichtigt man, dafl es zur Kon- trolle der Apparatur stets angebracht ist,Doppelanalysen zu machen, deren Ergeb- visse innerhalb der Fehlergrenze iibereinstimmen miissen, so crgibt sich fur die Analyse einer Gasprobe ein Zeitaufwand von etwa einer Stunde.

21,6 Vol%.

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Apparat zur Analyse \-on Respirationsgasen und seine Handhabung 445

Vol 70

- 20.960

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O2 -Gehalt in Vol % I

0 g o I 0 0 0 0 0

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-20,910 p i I

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- a07 C02-Gehalf in V o l % I i

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- 0,02 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l i

Im Gegensatz zu andcren Autorcn glmben wir nicht, daI3 zuverlassigc Ergeb- cisse mittels der klassisch-chcmischen Methode mit geringerem Zeitaufwand er- italten merden lionnen.

Unter der Annahme, daB die \Verte einer Analyse auE l/j-Teilstrich (1 Teilstrich -- 0,Ol Vo1%) sichcr erhaltcn wcrden konncn, folgt hieraus bci sorgfaltigster

Handhabung cine absolute Genauigkci: der Analyse fur den gesamten MeObe- reich von 5 0,002 Val%.

Der relatikc Fehler F = Absolutfehler / Analysenwert ergibt sich damit bei Analyscnwertcn

um 20 Val!% (0,) zu F - k 1 - (k 0,01%)

um 1 Vol% (CO,) zu F - z 10-3 (+ 0,2%)

uni 0,05 Val% (CO, d. Frischluft zu F - k 4 - lo-' (2 4%)

Zur Priifung dcs Gasanalyscnapparates auf scinc allgemcine Intakthcit wird von CARPESTER, LEE und FISXEKTY ernpfohlen, stets vor einer Analyse der Atem- gasc einc Analyse dcr atmospharischcn Frischluft vorzunehmcn. Fur cine richtigc Funktion und Handhabung fordern die Autoren, daB die Analyse dcr AuBenluCt stets 0,030 5 0,003 Vol% Kohlensaure und 20,94 k 0,005 Vol% Sauerstoff cr- ,-eben soll. Andernfalls rniifite die Ursachc hierfiir in dem Apparat oder in d r r vangelhaftcn Routine gcsucht wcrdcn. Nach dcn Angaben habcn dic Autorcn nicmals cine deutliche Abweichung von diesen Werten gefunden. Unsercr Ansicht rtach mu13 man jcdoch zumindcst in industriereichen Gegcndcn oder in GroS-

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446 F. STRUSS und TII. @U.%SDO~F

stadten mit wesentlich groaeren Schwankungen der Frischluftzusammcnsetzungr rrchnen. Das konnte durch eine vierteljahrlang tagliche Analyse der Frischlulc, die in .Hohe des zweiten Stodtwcrks des Instituts entnommen wurden, bestatigt wrden . Die hlel3werte wurden stets durch Doppelanalyse gcwonnen, bei denen die Einzelwerte nicht mchr als k O,OO3Vol% miteinander differiercn. Die Abb. 7 zeigt z. B. die taglichen Wert: fur den Februar 1957. Nach unseren zweijahrigcn Erfahrungen sehen wir ein sicheres Funktionicren des Apparates darin, dai3 zwei unmittelbar aufeinanderfolgende AnaIysen desselben Gases stcts nur Ab- weichungen kfciner aIs 0,003 Vol% ergeben diirfen.

Eingegangen am 2.7.58

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