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Mercury Ultratracer
UT-3000

 

Messung von Gesamtquecksilber (TGM, Total Gaseous Mercury) in Luft und anderen Gasen im Ultraspurenbereich

Mercury Ultratracer UT-3000

 

Anwendungs- und Einsatzgebiete

 

  • Überwachung der Luftqualität
  • Bestimmung der Luftbelastung innerhalb geschlossener Räume
  • Untersuchung natürlicher oder anthropogener Emissionsquellen
  • Untersuchung der Quecksilberausbreitung in Abgasschwaden
  • Untersuchung der Hg-Verteilung innerhalb der Atmosphäre
  • Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Atmosphäre und Boden
  • Überwachung der Hg-Konzentration in Erdgas und anderen Gasen
  • Verminderung von Quecksilber-Emissionen

Beispiele: (Ohne Erdgasindustrie)

link zu MI-News Der UT-3000 in Zejtun, Malta

link zu MI-News Der UT-3000 in Tarragona, Spanien
im PA-2 Gold Prozess Analysator
(online-Betrieb)

 

Messung des Gehaltes an Gesamtquecksilber in Luft und anderen Gasen im Ultraspurenbereich

 

Der UT-3000 Mercury UltraTracer ist ein kompaktes und zuverlässiges Messgerät zur kontinuierlichen Bestimmung geringster Konzentrationen von Quecksilber.

Ein speziell entwickeltes Anreicherungsmodul mit Goldfalle (GoldTrap) in Verbindung mit einem hoch auflösendem Atom-Absorptions-Detektor ermöglichen eine Nachweisgrenze von 0,1 ng/m³ (ppq).

 

Messprinzip

 

Eine wartungsfreie Membranpumpe führt das Probengas in eine optische Zelle. Durch diese fällt ein UV-Strahl, der von den im Gas vorhandenen Quecksilberatomen teilweise abgeschwächt wird. Diese Analysemethode wird „Atomabsorptions Spektroskopie“ (AAS) genannt. Sie ist sehr empfindlich und selektiv. Obwohl auch andere Messmethoden entwickelt wurden, hat sich die AAS bis heute behauptet und bestens bewährt. Sie benötigt kein teures Trägergas, ihre Querempfindlichkeit ist sehr gering.

 

Automatischer Betrieb

UT-3000

 

Der UT-3000 arbeitet vollautomatisch. Sämtliche Gerätefunktionen werden durch den integrierten Mikroprozessor gesteuert und überwacht. Nach Start der Messung läuft der Messzyklus automatisch ab. Die Ergebnisse werden im integrierten Datenlogger gespeichert. Die Kapazität des Speichers reicht für mehr als 5000 Messungen.

 

Die Goldfalle (GoldTrap), das "Herz aus Gold"

HEART OF GOLD

 

Wie arbeitet die GoldTrap im UT-3000?

 

UT-3000 flow_diagram

Für den UT-3000 wurde ein neues Quecksilber-Anreicherungsmodul entwickelt: die Mercury GoldTrap. Sie stellt eine Schlüsselkomponente des Messsystems dar und hat gegenüber früher eingesetzten Goldfallen deutlich verbesserte Eigenschaften. Die GoldTrap besteht aus einem sehr dünnwandigen Keramikröhrchen mit äußerst geringer thermischer Trägheit und befindet sich in einem Schutzzylinder. Als Sammelmedium wird ultrareines, massives Gold verwendet.

Mit der GoldTrap von Mercury Instruments wird Gesamtquecksilber (TGM = Total Gaseous Mercury) direkt aus der Gasphase gesammelt. Das Quecksilber wird von der Goldoberfläche festgehalten und so dem Probengas entzogen ("Goldfalle"). Nach dieser Anreicherungsphase wird die GoldTrap schnell aufgeheizt. Das gebundene Quecksilber wird schlagartig freigesetzt ("thermische Desorption"). Nun liegt das Quecksilber gasförmig als Quecksilberdampf vor, es wird durch einen Luftstrom in die optische Zelle des Detektors gespült. Hier wird der Quecksilbergehalt mit der Atom-Absorptions-Spektrometrie gemessen.

Ablauf eines Messzyklus mit dem GoldTrap Anreicherungssystem

 

UT-3000 flow_diagram

Die Beheizung der GoldTrap erfolgt durch eine elektrische Heizwendel, welche sich in direktem Kontakt mit der Keramikoberfläche befindet. Daher setzt die GoldTrap während der Auszheizphase das gesammelte Quecksilber als scharf definierten und hohen Peak frei. Ein Messzyklus dauert ca. 90 Sekunden.

Die GoldTrap zeichnet sich durch eine ausgezeichnete Langzeitstabilität aus.

Einen weiteren Vorteil bringt die Verwendung von Luft als Trägergas während der thermischen Hg-Desorption:
Substanzen, die das System kontaminieren könnten, werden dadurch oxidiert und ausgespült.
Dies verhindert eine mögliche Passivierung der Goldoberfläche.

Bei Messungen im Spurenbereich ist es besonders wichtig, dass die Goldfalle vor der Messung absolut sauber ist. Um dieses sicher zu stellen, wird vor jedem Messzyklus automatisch ein Reinigungsschritt durchgeführt. Ein PTFE-Feinfilter am Messgaseingang hält Partikel oder Aerosol-Tröpfchen vom Messsystem fern, wobei die Wechselwirkung mit dem zu bestimmenden Quecksilber vernachlässigbar gering ist.

 

Überwachung des Probenvolumens

 

Während der Messung wird der Probengas-Durchfluss mit einem elektronischen Massenflusssensor ermittelt und über eine geregelte Pumpe stabilisiert. Zur Steigerung der Empfindlichkeit wird der Gasdurchfluss während des Desorptionsvorganges automatisch reduziert. Der über die Probensammeldauer integrierte Massenfluss ergibt das Probenvolumen (Normliter).

 

Der AAS-Detektor

 

Der im UT-3000 eingebaute Hg-Detektor liefert ein präzises und stabiles Messsignal. Als Lichtquelle wird eine Quecksilber-Niederdruck-Entladungslampe eingesetzt. Die Anregung der Lampe erfolgt elektrodenlos mit einem Hochfrequenzfeld.

Das emittierte UV-Licht mit einer Wellenlänge von 253.7 nm ist extrem schmalbandig, dies minimiert die nichtspezifischen Absorptionen im Detektor. Um eine besonders hohe zeitliche Konstanz des Messstrahles zu ermöglichen, arbeitet der UT-3000 nach dem Referenzstrahlverfahren. Die optische Messzelle des Detektors wird komplett aus synthetischem Quarz (Suprasil) hergestellt.

Wegen der hervorragenden Empfindlichkeit der GoldTrap wird keine Messzelle mit langer optischer Wegstrecke benötigt, wodurch Oberflächenadsorptionen minimiert werden. Die quantitative Bestimmung des Absorptionssignals erfolgt durch einen Silizium-UV-Detektor mit unmittelbar anschließender digitaler Signalverarbeitung.

 

Kalibrierung

 

UT-3000

UT-3000 mit automatischer Kalibriereinheit AutoCal

 

Zur Überprüfung und Kalibrierung des Hg-Messsystems bietet Mercury Instruments ein manuelles sowie ein automatisches Kalibriermodul als Zubehör an. Bei beiden wird eine definierte Quecksilbermenge in den eingebauten Kalibrierport mit Septum injiziert und auf der Goldfalle gesammelt. Diese Methode der statischen Kalibrierung mit quecksilbergesättigter Luft ist schnell, sicher und präzise.

Für die manuelle Prüfgasaufgabe werden spezielle gasdichte Spritzen verwendet.

 

Anzeige und Ausgabe der Messwerte

UT-3000 displays

 

Die Ergebnisse der Messungen werden auf einem LCD Display sowohl graphisch als auch numerisch angezeigt. Frühere Messergebnisse können zur Ansicht wieder abgerufen werden. Die Kalibrierungen werden nicht flüchtig gespeichert.

Das Gerät verfügt über eine serielle Schnittstelle zum Datentransfer auf einen PC sowie einen analogen 4-20 mA Ausgang.

 

Vorteile der AAS Messmethode

 

Die neueste AAS Messtechnik im UT-3000 bietet klare Vorteile gegenüber anderen Methoden. Spurenanaylse von Quecksilber mit der Fluoreszenzanalyse benötigt ein Trägergas und ist dem sogenannten "quenching effect" unterworfen, der nie vollstänig eliminiert werden kann.

Der UT-3000 benötigt zum Betrieb keine teuren Gase und ist so gut wie frei von Querempfindlichkeiten. Empfindlichkeit und Nachweisgrenze sind Instrumenten, die auf elektrischer Widerstandsmessung eines Goldfilms basieren deutlich überlegen.

 

AutoRange Funktion

 

Für den Einsatz im online-Betrieb (z. B.: PA-2 Gold, Erdgassysteme) kann der UT-3000 mit einer AutoRange Funktion ausgestattet werden. Ist diese aktiviert, wird das Probenvolumen automatisch der Quecksilberkonzentration des Probengases angepasst. Dazu wird bei Messbeginn automatisch zunächst das kleinstmögliche Probengasvolumen ausgewählt. Ist die Absorption zu niedrig, wird das Probengasvolumen sukzessive erhöht bis die Absorption im günstigsten Bereich liegt.

 

Quecksilbermessung in Erdgas, LNG und LPG

 

pipeline

 

Quecksilber findet sich häufig in Erdgas angereichert. Die Konzentrationen im Rohgas bewegen sich im Bereich einiger µg/m³ bis zu Werten von über 10000 µg/m³. Eine wichtige Anwendung des UT-3000 ist die Messung von Quecksilber in Erdgas. Eine spezielle Ausführung des UT-3000 erlaubt die einfache Hg-Bestimmung in gasförmigen Kohlenwasserstoffen.

Mercury Instruments bietet sowohl eine manuell bedienbare Version (Tedlar® Bag Methode, punktuelle Messung) als auch automatisierte Systeme zur On-line Messung an.

Für eine kontinuierliche Messung von Erdgas - mit einem oder mehreren Kanälen - bietet sich der explosionsgesicherte MMS-NG (Mercury Monitoring Sytem for Natural Gas) von Mercury Instruments an. Ebenfalls erhältlich ist der UT-3000 NG mobile, der bei Bedarf an unterschiedlichen Messpunkten eingesetzt werden kann.

 

Einige Beispiele für den (online) Betrieb des UT-3000 in der Erdgasförderung und der Erdgasindustrie:

link zu MI-News Songkhla, Thailand (offshore)

link zu MI-News Usbekistan

link zu MI-News Saudi Arabien

link zu MI-News Algerien

 

Die Überlegenheit des Tedlar® Bags gegenüber anderen Materialien

 

Tedlar Bag recovery

Der Tedlar® Bag ermöglicht die gefahrlose Probenentnahme in explosionsgefährdeten Bereichen. Mittels eines Adapters können, je nach Größe des Tedlar® Bags, 3 bis 10 l Probengas entnommen werden und später zur Messung in den UT-3000 geleitet werden.

Eile ist unnötig!

Eine vergleichende Studie, durchgeführt von Mercury Instruments in Karlsfeld zeigt, dass innerhalb eines Tages so gut wie kein Hg-Schwund (in einer Matrix aus Methan) zu beobachten ist.

 

UT-3000 Tedlar Bag


Erfahren Sie mehr über
Hg-Messung in Erdgas
und den Tedlar ® Bag
(PDF: English, 4 Seiten)

Mercury Ultratracer UT-3000: Technische Daten

 

Messprinzip:

UV-Absorption (CVAAS), Wellenlänge = 253,7 nm

Anreicherungsprinzip:

Amalgamierung auf Gold, Freisetzung des Quecksilbers durch schnelles Aufheizen (MI GoldTrap)

UV-Quelle:

Elektrodenlose Hg-Niederdrucklampe (EDL)

Stabilisierung:

Referenzstrahl-Technik

Optische Zelle:

Quarzglas (Suprasil), Länge ca. 230 mm, beheizt, ca. 45°

Probenvolumen:

0,1 l bis 10 l

Sammelzeit:

10 Sekunden bis 15 Minuten

Dauer Messzyklus:

9 Sekunden bis 15 Minuten

Nachweisgrenze:

0,1 ng/m³ entsprechend 0,5 pg Hg absolut

Messbereich:

bei 10 l Probenvolumen: 0,1 ng/m³ bis 1000 ng/m³
bei 1 l Probenvolumen: 1 ng/m³ bis 10 000 ng/m³

Messung des
Probenvolumens:

Elektronischer Massenfluss-Sensor, kalibriert auf Normliter (0 °C; 1013 mbar)

Probengaspumpe:

Membranpumpe, Viton

Probengaseingang:

Membranfilter PTFE 0,45 µm, auswechselbar

Trägergas:

wird nicht benötigt

Messwertanzeige:

Echtzeit-Signal während der Ausheizphase, Historie der Messresultate als Balkendiagramm

Datenspeicher-Funktion:

Integrierter Daten-Logger für ca. 10000 Messungen (bis zu 100 Tage Aufzeichnungskapazität)

Datenübertragung:

RS 232 / USB

Kalibrierung:

Manuell durch Injektion von Kalibriergas (Spritze optional) in den Kalibrierport;
Automatisch: mit automatischem Kalibriermodul (Option)

Stromversorgung:

230 VAC / 50 Hz; 110 VAC / 60 Hz

El. Leistungsaufnahme:

250 VA max

Abmessungen:

45 x 15 x 35 cm (B x H x T)

Gewicht:

ca. 9 kg

Zulässige Umgebungstemperatur:

5°C bis 35°

Zubehör:

  • Kalibrier-Set zur manuellen Kalibrierung
  • Automatisches Kalibriermodul AutoCal
  • Dynamischer Kalibriergasgenerator MC-3000
  • Transportkoffer mit Griff und Rädern
  • Akku-Stromversorgungsmodul

ISO 9001

Als führender Entwickler und Hersteller von Präzisions-Analysegeräten, streben wir danach bestmögliche Lösungen anzubieten. Alle unsere Produkte sind nach dem ISO 9001 Qualitätsstandard hergestellt.

UT-3000 cover

Broschüre herunterladen:

 

Letztes Update:
05.12.2017