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64 KAPITEL 4. PROBENAUFBEREITUNG FÜR GRUNDWASSER Abbildung 4.1: Aufbau der Entgasungsanlage für Grundwasser (Reichel, 2011).
4.1. AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE DER ANLAGE 65 Abbildung 4.2: Membrankontaktor, nach Liqui-Cel (2011). strömt auf die Gasseite, auf der es von zwei Membranpumpen abgepumpt wird (eine zum Abpumpen des Gases, die andere, um es in einen Probebehälter zu komprimieren). Das Gas der ersten 100 Liter, die den Membrankontaktor passieren, wird verworfen, um das Volumen der Gasseite des Kontaktors und der Schlauchverbindungen zu spülen. Anschließend wird das Gas in einen Probebehälter geleitet und auf maximal 7 bar komprimiert. Zur Überwachung der Temperatur ist ein Temperatursensor angebracht, zwei Druckmessumformer (WIKA Typ A-10, Messbereich 0-4 bar, Fehler: 20 mbar nach WIKA, 2008) messen den Wasserdruck (um Schäden an der Membran durch zu hohen Wasserfluss zu vermeiden) sowie den Druck an der Gasseite, durch den qualitativ der Gasgehalt des Wassers abgeschätzt werden kann. Ein dritter Druckmessumformer (gleicher Typ, Messbereich 0-10 Bar) misst den Druck im Probebehälter. Die Datenauslese der Druckmessgeräte geschieht mittels Labview. Zusätzlich ist vor der Wassereinflussseite des Kontaktors eine Wasseruhr angebracht (in Abbildung 4.1 nicht eingezeichnet), mit der die Menge des durchfließenden Wassers bestimmt werden kann. 4.1.2 Separationsanlage Abb. 4.3 zeigt schematisch den Aufbau der Separationsanlage, Fotos der Anlage sind in Abb. 4.4 abgebildet. Die aus dem Grundwasser entgaste Luft wird aus dem Probebehälter (Volumen ca. 9 l auf 6-6,5 bar, d. h. ca. 60 l STP) über eine stickstoffgekühlte Wasserfalle auf maximal neun Zeolithsäulen geladen. Verwendet wird ein Zeolith der Sorte Li-LSX (Typ ZEOX Z-12-07 von Zeochem). Diese Zeolithart hat Lithium als Kationen in seine Kristallstruktur eingebaut (vgl. Abschnitt 2.4.1, spezielle Absorptionsmittel). Das X steht für die Gitterstruktur (entspricht dem fau-Typ), LS steht für low silicon, also ein geringes Verhältnis von SiO4 zu AlO4 im Atomgitter des Zeolithen. Zeolithe vom Typ Li-LSX sind eine relativ neue Entwicklung (Chao, 1989), die speziell zur Trennung der Bestandteile der Luft entwickelt worden sind. Sie sind daher besonders gut geeignet, um Sauerstoff von Argon zu trennen. Die Adsorptionseigenschaften eines ähnlichen Li-LSX-Zeolithen sind bei Wonneberger (2008) untersucht worden. Der Zeolith wird mittels einer Kombination aus Stickstoffkühlung und elektrischer Gegenheizung auf eine genau definierte Temperatur gekühlt (s. Abschnitt 4.3). Die Zeolithsäulen werden von einem Dewargefäß umschlossen, das teilweise mit flüssigem Stickstoff (Temperatur 77,36 K) gefüllt ist. Gleichzeitig dienen die Säulen als Heizwiderstand: Mit einem PID-Regler wird
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