Echtzeit-Prozessanalyse Dienstag, 23.06.2015

Mit neuartigem Massenspektrometer gleichzeitig Gase als auch Flüssigkeiten in Echtzeit überwachen

Mit einem von Forschern der Fraunhofer-Institute für Chemische Technologie ICT, Pfinztal, und Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, Stuttgart,  entwickelten Echtzeit-Massenspektrometer ist es erstmals möglich, bis zu 30 Bestandteile gleichzeitig aus der Gasphase und einer Flüssigkeit zu analysieren – auch in situ. Bisher war in der Prozess-Massenspektrometrie der Nachweis auf Verbindungen aus der Gasphase beschränkt. Das empfindliche Messsystem eignet sich auch für die automatisierte Überwachung und Steuerung von chemischen Reaktionen und biotechnologischen Prozessen.  Über eine integrierte Datenauswertung können Konzentrationen der zu überwachenden Stoffe ermittelt und Konzentrationsänderungen, beispielsweise bei chemischen oder biochemischen Reaktionen, erfasst werden.
Kernstück des neuartigen Messsystems foxySPEC ist ein modifizierter, als Bypass angelegter Einlass zur Analysatoreinheit, mit dem auch Komponenten aus der Flüssigphase analysiert werden können. An diesem Einlass ist eine mikroporöse Membran angebracht. Angetrieben durch den Unterdruck auf der Permeatseite verdampfen flüchtige Substanzen aus der flüssigen Probe und passieren die Membran. Für polare, wässrige Lösungen dagegen ist die Membran undurchlässig. Ihre spezielle räumliche Struktur macht sie zudem unempfindlich gegen Verstopfung durch Feststoffe.
Die Nachweisgrenzen des foxySPEC liegen unter 10 µg Substanz pro Liter und somit im unteren ppb-Bereich. Da die Gase über Edelstahlleitungen in das Vakuumsystem der Nachweiseinheit angesaugt werden, sind Entfernungen von über 10 Metern zur Probenahmestelle möglich, ein aufwändiges Pumpen der Proben entfällt. Je nach Auslegung von Länge und Durchmesser der Edelstahlkapillaren können Gase in Echtzeit im Vakuum bis zu 1 mbar oder bei Überdruck bis zu 100 bar gemessen werden.
Das Echtzeit-Massenspektrometer ist für den vielfältigen Einsatz in Chemie und Biotechnologie, Pharmazie und Lebensmittelherstellung geeignet und soll branchenspezifisch weiterentwickelt werden.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik
Bild: © Fraunhofer IGB - Massenspektrometer ermöglicht die Analyse von bis zu 30 Komponenten gleichzeitig

Erstellt am 23. Juni 2015
KK