Fakultät für Physik und Astronomie Ruprecht-Karls-Universität ...

Kapitel 4
Probenaufbereitung für
Grundwasser
4.1 Aufbau und Funktionsweise der Anlage
Zur Datierung von Grundwasser mittels 39 Ar werden größere Mengen an Argon benötigt. Dies
gilt vor allem, wenn parallel zu den Messungen mit ATTA Vergleichsmessungen durch low-levelcounting
durchgeführt werden sollen, da diese Methode noch einmal erheblich größere Probenmengen
erfordert (vgl. Abschnitt 2.3). Das Grundwasser muss erst entgast werden und anschließend
muss das Argon des dabei gewonnenen Gases von den anderen Gasbestandteilen separiert
werden, bevor man reine Argonprobe messen kann. Um einen Überblick über die hierfür benutzen
Anlagen zu geben, werden in diesem Abschnitt zunächst Aufbau und Funktionsweise
von Entgasungs- und Separationsanlage beschrieben, bevor die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten
Experimente genauer behandelt werden.
4.1.1 Entgasung
Das Grundprinzip der Entgasungsanlage basiert auf Entgasung mit einem Membrankontaktor
(Abb. 4.2). In ihm fließt das Wasser durch ein Verteilungsrohr, in dem mehrere Lagen von
Kunststoff-Hohlfasern enthalten sind. Diese besitzen semipermeable Mikroporen (d = 0,03 µm),
die das Wasser, jedoch nicht das Gas, am Durchtreten hindern. Auf der Innenseite der Hohlfasern
ist ein Vakuum angelegt, sodass aufgrund des Henry Gesetzes (Gl. 2.1) das im Wasser gelöste
Gas ausgast und in die Fasern hineindiffundiert. Um eine effektive Entgasung zu ermöglichen,
muss die Kontaktfläche zwischen Wasser- und Gasseite der Membran möglichst groß sein. Dies
wird erreicht, indem das Wasser aus dem Verteilungsrohr radial nach außen geleitet wird und
dabei mehrere Lagen von zu Matten gewickelten Hohlfasersträngen passiert. Genaueres zu Membrankontaktoren
sowie zum Stofftransport über semipermeable Membranen findet sich bei Melin
und Rauschenbach (2007).
Der Aufbau der Anlage ist in Abb. 4.1 gezeigt, die Funktionsweise wird bei Kollefrath (2011)
näher beschrieben, sodass hier nur eine kurze Übersicht gegeben wird. Der ganze Aufbau ist für
eine Entgasung im Feld konzipiert und deswegen in eine Transportbox von 120 cm x 75 cm x
40 cm Volumen eingebaut. Das Grundwasser wird über zwei Wasserfilter (5 µm und 25 µm,
zur Reinigung von eventuell membranschädigenden Partikeln) in den Membrankontaktor (Typ
Liqui-Cel 6“x28“ Extra-Flow Membrane Contactor X-40) gepumpt. Das im Wasser gelöste Gas
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