UV-DOAS-Gasanalysatoren – Technologie der ultravioletten differentiellen optischen Absorption

Kurz gesagt: Wählen Sie UV-DOAS, wenn das Zielgas im ultravioletten Bereich absorbiert (SO₂, NO₂, Cl₂, NH₃, O₃, Aromaten) und das Messgas feucht ist oder mehrere Komponenten enthält. NDIR ist weiterhin die Standardlösung für Zielgase mit ausgeprägten Fingerabdrücken im mittleren Infrarot, aber ohne UV-Fingerabdruck (CO, CO₂, CH₄, Kältemittel). Bei feuchtem Abgas vermeidet UV-DOAS den Aufwand für Trockner und GFC-Optik, den NDIR mit sich bringt. Bei CEMS-Anwendungen mit gemischten sauren Gasen und NH₃-Schlupf bietet UV-DOAS in der Regel die gleichzeitige Mehrgaskomponentenausgabe über einen einzigen optischen Messkopf.

In der Regel nicht. Wasserdampf absorbiert im Bereich von 190–400 nm nur vernachlässigbar stark in der schmalbandigen Struktur, die UV-DOAS für die Anpassung nutzt. Genau deshalb ist die Technologie die Standardlösung an Austritten nasser Rauchgasentschwefelungsanlagen und nassen Rauchgaswäschern von Verbrennungsanlagen. Erforderlich sind jedoch eine Temperatur- und Druckkompensation (integriert), der Schutz des UV-Fensters vor Ablagerungen durch Partikel und Kondensat (Spülung und regelmäßige Reinigung) sowie ein geplanter Austausch der Lichtquelle. Der Vorteil bei Wasserdampf ist real; ebenso wichtig bleibt eine sorgfältige Auslegung und Wartung.

Es handelt sich um zwei Wellenlängenbereiche desselben Messverfahrens. Deep-UV-DOAS (190–250 nm) verwendet Deuterium- oder Deep-UV-LED-Lichtquellen, solarblinde Detektoren und Fenster aus Saphir oder MgF₂. Das Verfahren zielt auf SO₂, NH₃ und NO, deren stärkste Absorption mit Feinstruktur in diesem Bereich liegt. Breitband-UV-DOAS (250–400 nm) verwendet Xenon-Bogenlampen oder UV-LED-Lichtquellen, Standardquarz in UV-Qualität und zielt auf NO₂, Cl₂, O₃ und Aromaten, die oberhalb von 250 nm absorbieren. Die meisten industriellen CEMS-Plattformen kombinieren beide Bereiche für eine umfassende Mehrgaskomponentenanalyse im Abgas; bei der DOAS-Langwegmessung in der Umgebungsluft wird häufig der passende Bereich für die Zielgasmischung gewählt.

Die Verfahren nutzen unterschiedliche Spektralbereiche und verfolgen unterschiedliche Ansätze zur Entflechtung der Signale. UV-DOAS arbeitet bei 190–400 nm und passt eine kleine Anzahl gut charakterisierter UV-Absorber an schmalbandige Differenzstrukturen an. FTIR arbeitet im gesamten mittleren Infrarotbereich und nutzt die Fourier-Transformation eines gescannten Interferogramms, um breite, überlappende Banden für bis zu 10–20 Komponenten zu entflechten. FTIR bietet eine größere chemische Bandbreite und mehr Flexibilität für Labor und Forschung; UV-DOAS punktet bei der gezielten Mehrgaskomponentenanalyse mit CEMS durch Einfachheit, geringere Anschaffungskosten und Unempfindlichkeit gegenüber Wasserdampf. Die Verfahren ergänzen sich und stehen nicht in Konkurrenz.

Elementares Hg absorbiert bei einer einzelnen schmalen atomaren Resonanzlinie bei 253.65 nm – es handelt sich um eine Linie, nicht um ein molekulares vibronisches Band. Für die behördliche Hg-Überwachung mit CEMS kommen Kalt-Dampf-Atomfluoreszenz (CVAF) oder spezielle UV-Absorptionsphotometer für Hg zum Einsatz, die auf diese eine Linie optimiert sind, nicht auf ein allgemeines Mehrwellenlängen-DOAS-Spektrometer. GESHINE bietet keinen selbst entwickelten Quecksilber-Gasanalysator an: Projekte zur behördlichen Hg-Überwachung mit CEMS werden mit speziell dafür entwickelten Partnergeräten projektspezifisch umgesetzt, statt mit einem allgemeinen UV-DOAS-SKU.

Nein. Bei der UV-Absorption (DOAS) wird gemessen, wie viel eines einfallenden UV-Strahls bei den Zielwellenlängen absorbiert wird. Bei der UV-Fluoreszenz wird die sekundäre Wiederabstrahlung angeregter Moleküle (SO₂ fluoresziert nach Anregung mit Photonen bei 214 nm) mit einer anderen Detektorgeometrie gemessen. Beide Verfahren arbeiten im ultravioletten Bereich, doch die physikalischen Grundlagen, die Anordnung der Detektoren und die Auslegung der Messzelle unterscheiden sich grundlegend. Das UV-Fluoreszenzprodukt von GESHINE (der UVF-Gasanalysator ZS6200-SO2) gehört zur Kategorie SO₂/NOₓ. Es ist ein UVF-Messgerät, kein UV-DOAS-Gerät. Berücksichtigen Sie bei der Vorauswahl daher die Kriterien für UVF.

In der EU bilden MCERTS (UK Environment Agency) und EN 15267 / EN 14181 QAL1 / QAL2 / AST den Standardrahmen für die Typzulassung. Als Referenzmessverfahren gelten EN 14791 (SO₂), EN 14792 (NOₓ) und EN ISO 21877 (NH₃). In den USA regeln 40 CFR Part 60 Appendix B Performance Specifications (PS-2, PS-3, PS-6) und 40 CFR Part 75 die instrumentelle Überwachung von Abgasen. In der Spezifikation sollten die geforderten Zertifizierungen ausdrücklich festgelegt werden, statt sich auf Anbieterkennzeichnungen zu verlassen.

Nicht unbedingt – „UV-Gasanalysator“ ist eine mehrdeutige Bezeichnung. Entscheidend ist, was das Messgerät tatsächlich misst. Allgemeine Formulierungen wie Ultraviolett, UV-Absorption, Online-UV oder photometrische UV-Mehrgaskomponentenanalyse deuten fast immer auf UV-DOAS (differentielle optische Absorptionsspektroskopie) hin. Dabei werden schmalbandige UV-Strukturen für SO₂, NO₂, Cl₂, NH₃ und O₃ auf einem optischen Weg ausgewertet. Eine Suche nach „UV-Fluoreszenz“ oder „UV SO₂“ bezeichnet dagegen ein emissionsbasiertes Messverfahren. Dieses wird auf der Seite zum UV-Fluoreszenz-Gasanalysator (UVF) behandelt. Eine Suchanfrage nach „UV NOx“ führt meist am ehesten zur Seite über SO₂/NOx-Gasanalysatoren, auf der UV-DOAS für NO₂ mit Chemilumineszenz für NO kombiniert wird. Wenn die UV-Bezeichnung nicht eindeutig zu den Zielkomponenten und zur Gasmatrix passt, wenden Sie sich an eine Fachkraft, die den Einsatz dem geeigneten Messverfahren zuordnen kann.