Übersicht
Das NDIR-Feuchtemessgerät (nicht-dispersive Infrarot-Spektroskopie) nutzt die optische Absorption (typischerweise bei 2,7 µm oder 1,9 µm) zur berührungslosen, schnellen Online-Erfassung von Feuchtekonzentrationen im Spuren- bis mittleren Bereich. Es kommt häufig zum Einsatz bei der Überwachung der Kühl- und Trocknungseffizienz in Kühlern zur Probenaufbereitung für CEMS, bei der Bestimmung von Trocknungsendpunkten in Öfen für Lithium-Ionen-Batterieelektroden (unter Verwendung organischer Lösungsmittel wie NMP) sowie beim Schutz von Reinigungsanlagen für hochreine Gase in Rückgewinnungssystemen mit hohen Durchflussraten.
Messprinzip
Verschiedene mehratomige Gase (CO, CO₂, CH₄ usw.) absorbieren Infrarotlicht nicht über das gesamte Spektrum hinweg, sondern nur in bestimmten Bereichen, den sogenannten charakteristischen Absorptionsbanden. Unterschiedliche Gase weisen spezifische Absorptionswellenlängen im Infrarotbereich auf. Infrarot-Photometer basieren auf dieser Eigenschaft bestimmter Gase, Infrarotstrahlung bei spezifischen Wellenlängen selektiv zu absorbieren. Wenn Infrarotlicht ein Gasgemisch durchstrahlt, absorbiert die zu messende Gaskomponente einen Teil der Strahlungsenergie; auf der Grundlage des Lambert-Beerschen Gesetzes lässt sich die Gaskonzentration anhand der Änderung der Lichtintensität bestimmen.
Anwendungen
• Voraufbereitung für kontinuierliche Emissionsüberwachungssysteme (CEMS)
Schutz vor Bypass-Feuchtigkeit (Kühler/Kondensator): Der Sensor ist hinter dem Gaskühler installiert und überwacht kontinuierlich die Feuchtigkeit des Messgases, um sicherzustellen, dass der Zielwert für den „kalt-trockenen“ Zustand (typischerweise <5000 ppm oder ein Taupunkt von 4 °C) eingehalten wird. Bei einem Ausfall des Kühlers oder einer Verstopfung der Peristaltik-Kondensatpumpe löst der Sensor sofort Alarm aus und schützt so teure Gasanalysatoren (zur Messung von SO2 und NOx) vor Schäden durch flüssiges Wasser.
Beständigkeit gegen Kondensat: Im Gegensatz zu P2O5-Elektrolysezellen – die sich bei Kontakt mit Wassertropfen auflösen und dauerhaft beschädigt werden – lassen sich NDIR-Messzellen (nicht-dispersive Infrarot-Technologie) leicht ausbauen; sie können mit Isopropanol gereinigt und wieder in Betrieb genommen werden.
• Trocknung von Elektroden für Lithium-Ionen-Batterien (Umgebung mit NMP-Lösungsmittel)
Endpunktbestimmung bei der Abluftüberwachung von Trockenöfen: Überwachung des Abluftkanals von Hochtemperatur-Roll-to-Roll-Elektrodentrocknungsanlagen. Das System verfolgt die Verringerung der Feuchtigkeit von 5000 ppm auf wenige hundert ppm, um den Abschluss des Trocknungszyklus zu bestimmen.
Beständigkeit gegen organische Lösungsmittel: Die optischen Fenster und der Strahlengang werden durch hohe Konzentrationen des flüchtigen Lösungsmittels NMP (N-Methyl-2-pyrrolidon) nicht beeinträchtigt. Während kapazitive oder elektrolytische Feuchtigkeitssensoren in NMP-Umgebungen unter chemischen Ablagerungen (Polymerbildung) und dauerhafter Drift leiden, bleibt die NDIR-Technologie – die auf der Messung von Absorptionsbanden der Feuchtigkeit basiert – von solchen Störungen unbeeinflusst.
• Systeme zur Gasrückgewinnung und Grobreinigung (hoher Durchfluss)
Überwachung des Sättigungsdurchbruchs bei Vortrocknern: Installation am Auslass von Adsorptionsbetten zur Grobentfeuchtung (Kieselgel- oder Molekularsiebsäulen); geeignet für die SF6-Rückgewinnung mit hohem Durchfluss oder industrielle Argon-/Stickstoff-Kreislaufsysteme. Das System erkennt, wenn der Vortrockner gesättigt ist (Anstieg der Feuchtigkeit auf 2000–5000 ppm), löst die automatische Umschaltung auf ein Reserve-Adsorptionsbett aus und schützt nachgeschaltete Prozessstufen, die hohe Präzision und extrem niedrige Feuchtigkeitswerte erfordern. Toleranz gegenüber Strömungsgeschwindigkeits- und Druckschwankungen: Optische Messverfahren zeichnen sich durch eine außergewöhnliche Toleranz gegenüber hohen Gasströmungsgeschwindigkeiten und plötzlichen Druckabfällen in der Rückgewinnungsleitung aus; im Gegensatz dazu benötigen elektrolytische Sensoren Bypass-Kapillaren, die den Durchfluss stark einschränken.
Messgase und Messbereiche
★ H2O: 0 ~ 5000ppm
Weitere Informationen finden Sie im Infrarot-Photometer-Analysator.