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In dieser Arbeit wird die Entwicklung sowie Validierung eines Verfahrens zur Erzeugung langzeitstabiler VOC-Gasgemische im Konzentrationsbereich zwischen wenigen μg/m³ und einigen 100 μg/m³ beschrieben. Das Prinzip basiert auf der Verdampfung von Reinsubstanzen, die separat in Fläschchen aus Edelstahl gefüllt sind und in ihnen temperiert werden. Je nach Dampfdruck der eingefüllten Verbindungen tritt mehr oder weniger Substanz aus der Flüssig- in die Gasphase über. Ein in die Flaschen eingeleitetes Trägergas nimmt Substanzgas aus dem Gasraum auf und transportiert es in eine Gasmischkammer, in der alle Substanzdämpfe vereinigt werden. Der Trägergasstrom ist dabei so klein, dass er das Quasigleichgewicht in den Fläschchen nur wenig stört und wegen des schnellen Stoffübergangs als gesättigt angenommen werden kann. Durch die Kombination von Verdampfungstemperatur, Träger- und Verdünnungsgasflüssen ist die Einstellung eines beliebigen Konzentrationsniveaus des Gasgemischs möglich. Mit dem entwickelten Aufbau war es möglich, ein Gasgemisch aus insgesamt 25 Komponenten zu generieren. Dabei konnte für 16 der Komponenten eine stabile und reproduzierbare Gaskonzentration nachgewiesen werden. Bei den übrigen waren teilweise starke Schwankungen über den Versuchszeitraum zu beobachten. Das konnte auf konstruktionsseitige Undichtigkeiten an den Fläschchen bzw. im Leitungssystem zurückgeführt werden, die schließlich nicht komplett beseitigt werden konnten. Ein Senkeneffekt in der Anlage kann ausgeschlossen werden, und die chemische Stabilität der eingefüllten Substanzen konnte – mit Ausnahme einiger Aldehyde – nachgewiesen werden. Das Verfahren wurde erfolgreich für die Generierung von Gasstandards für einen Ringversuch eingesetzt. Ferner fand es Anwendung in einem Materialtest, bei dem die sorbierenden Eigenschaften eines Bauprodukts unterschiedlicher Zusammensetzung gegenüber den Gaskomponenten untersucht wurden. Damit konnte die Praxistauglichkeit gezeigt werden.
The development of a gas mixing system (GMS) that enables dynamic and retraceable production of stable long-term VOC gas mixtures within the ppb range is discussed. In this system pure liquid substances are kept separately at a constant temperature, evaporated according to their vapour pressure and removed by a small inert gas flow. A modular set-up allows flexible handling. All vapours generated are finally united in a mixing chamber. Any concentration level of the gas mixture can be produced by a suitable combination of evaporation temperature, carrier and dilution gas flows. Test results from continuous operation over six weeks are presented. The equipment was tested on seven volatile organic compounds (VOC) of different vapour pressure ranges. It was possible to establish stable operation for the equipment during the entire period and reproducible gas concentrations which were traceable to the mass as an SI unit, thus the system is suitable for long-term tests.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Im Beitrag wird die Entwicklung eines Gasmischsystems (GMS) beschrieben, das die dynamische und rückführbare Generierung von langzeitstabilen VOC-Gasgemischen im ppb-Bereich erlaubt. Dabei werden Reinsubstanzen separat temperiert, ihrem Dampfdruck entsprechend verdampft und durch einen kleinen Inertgasstrom abgeführt. In einer Mischkammer werden sie schließlich zusammengeführt. Durch die Kombination von Verdampfungstemperatur, Träger- und Verdünnungsgasflüssen ist die Einstellung eines beliebigen Konzentrationsniveaus des Gasgemischs möglich. Aus einem Dauerbetrieb von sechs Wochen werden Untersuchungsergebnisse gezeigt. Dabei wurde die Apparatur mit insgesamt sieben flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) unterschiedlicher Dampfdruckbereiche betrieben. Die Anlage lief über den gesamten Zeitraum stabil und lieferte reproduzierbare und auf die Masse als SI-Einheit rückführbare Gaskonzentrationen. Somit ist das Verfahren für Langzeitanwendungen geeignet.