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Zusammensetzung der Luft

KomponenteChemisches SymbolVolumenanteil (%)
StickstoffN278,08
SauerstoffO220,95
ArgonAr0,93
KohlendioxidCO20,035
WasserstoffH25 · 10-5
NeonNe1,82 · 10-3
HeliumHe 5,2 · 10-4
KryptonKr1,14 · 10-4
XenonXe8,7 · 10-6

Luft besteht aus mehreren Gasen, die in unterschiedlichen Volumenanteilen vorliegen. Stickstoff macht mit etwa 78 % den größten Anteil aus, gefolgt von Sauerstoff mit rund 21 %. Argon, Kohlendioxid sowie Spuren von Edelgasen wie Neon, Helium, Krypton und Xenon sind ebenfalls enthalten. Die genaue Zusammensetzung ist entscheidend für industrielle Anwendungen, insbesondere in der Gasproduktion und -trennung

Stabile Isotope der Edelgase

ElementMassenzahlrelative Häufigkeit (%)
He30,000137
499,999863
Ne2090,48
210,27
229,25
Ar360,3365
380,0632
4099,6003
Kr780,35
802,28
8211,58
8311,49
8457
8617,3
Xe1240,09
1260,09
1281,92
12926,44
1304,08
13121,18
13226,89
13410,44
1368,87

Viele Gase bestehen aus mehreren Isotopen mit unterschiedlicher Massenzahl. Helium kommt beispielsweise in den Varianten He-3 und He-4 vor, wobei He-4 mit fast 100 % dominiert. Neon und Argon weisen ebenfalls eine isotopische Vielfalt auf, die für Anwendungen in der Spektroskopie, Kryotechnik und industriellen Trennverfahren von Bedeutung ist.

Stabile Isotope von Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff

ElementMassenzahlrelative Häufigkeit [%]
H199,9885
2*0,0115
C1298,93
131,07
N1499,632
150,368
O1699,757
170,038
180,205

Industriegase bestehen aus unterschiedlichen stabilen Isotopen, die je nach Element in variierenden Anteilen vorkommen. Wasserstoff wird hauptsächlich als Protium (H-1) genutzt, während Deuterium (H-2) für spezielle Anwendungen wie Isotopenmarkierungen eingesetzt wird. Kohlenstoff, überwiegend als C-12 vorhanden, spielt eine Rolle in der Prozessanalytik. Stickstoff und Sauerstoff liegen in hoher Reinheit als N-14 und O-16 vor, wobei geringere Mengen ihrer schwereren Isotope für spezifische industrielle Anwendungen wie Spektroskopie und Gasanalysen genutzt werden. Die Isotopenzusammensetzung ist für die Herstellung und den Einsatz technischer Gase von Bedeutung, insbesondere in der Chemie- und Elektronikindustrie.

Beispiele für Reinheitsangaben

%-AngabePunktnotationSumme der Verunreinigungen
> 992.0< 1 %
> 99,994.0< 0,01 % < 100 ppm
> 99,99955.5< 5 ppm
> 99,999997.0< 100 ppb

Die Reinheit technischer Gase wird durch Prozentwerte und die sogenannte Punktnotation angegeben, wobei die Anzahl der Neunen die Reinheitsstufe kennzeichnet. Gase mit 99 % Reinheit (2.0) enthalten maximal 1 % Verunreinigungen, während hochreine Gase mit 99,99999 % (7.0) weniger als 100 ppb an Fremdstoffen aufweisen. Diese Klassifizierung ist essenziell für Anwendungen, bei denen höchste Reinheit gefordert wird, wie in der Elektronikindustrie, der Lasertechnik oder bei Trägergasen in analytischen Verfahren. Die Reinheit beeinflusst maßgeblich die Qualität und Sicherheit bei der Nutzung von Industriegasen.

Übersicht Reinstgas-Generatoren

Generator-TypArbeitsprinzipProduktEinsatzgebiete
Null-LuftReinigung von Druckluft:
Vorfiltration; beheizter
Katalysator (Entfernung
von KW); Kühlung;
Partikelfiltration

Kohlenwasserstoff-arme
Luft
(KW ≤ 0,1 ppm) mit Spuren
von CO2 und Feuchte;

ACHTUNG: Nicht äquiva-
lent zu synthetischer Luft

Nullgas für GC-
FID bzw. GC-PND
TOC-Luft

Reinigung von Druckluft:

Vorfiltration; beheizter Ka-
talysator (Entfernung von

KW); PSA-Stufe (Entfer-
nung von CO2 und H2O);

Kühlung; Partikelfiltration

Kohlenstoff-arme Luft
(KW ≤ 1 ppm; CO2 ≤ 1 ppm;
H2O ≤ 1 ppm); vergleichbar

zu Synthetischer Luft KW-
frei / EPA-Qualität

Nullgas für TOC-
Geräte; Spülgas

für FTIR-Spektro-
meter

N2 UHP („5.5“)

Reinigung von Druckluft:
Vorfiltration; PSA-Stufe

(Reduzierung des O2-An-
teils mit Kohlenstoff-Mole-
kularsieb); Partikelfiltration

Stickstoff „hochrein“
(O2 ≤ 0,1 ppm; Ar ~ 1 Vol.-
%; ∑N2 +Ar ≥ 5.5);

ACHTUNG: Nicht äquiva-
lent zu N2 5.5

Trägergas für GC;

Spülgas für opti-
sche Spektro-
skopie

N2 für LC-MS

Reinigung von Druckluft:
Vorfiltration (insbesondere
Rest-KW!); Membran-Stufe

(Reduzierung des O2-An-
teils); Partikelfiltration

Stickstoff 2.0 – 3.0
(je nach Eingangsdruck
und Entnahmemenge)

Zerstäubergas für

LC-MS-Kopplun-
gen; Schutzgas

H2 UHP („7.0“)

Elektrolyse von Wasser:
Vorreinigung des Wassers
(Deionisierung); Elektrolyse

(in der Regel mit SPE-
Membran-Zelle); Trock-
nung

Wasserstoff hochrein (7.0)
Taupunkt: ca. -70 °C
(≡ ca. 3 ppm H2O)

ACHTUNG: Nicht äquiva-
lent zu H2 5.6/6.0/7.0

Brenngas für

GC-FID; Träger-
gas für GC

Reinstgas-Generatoren ermöglichen die Vor-Ort-Erzeugung hochreiner Gase für analytische und industrielle Anwendungen. Null-Luft- und TOC-Luft-Generatoren reinigen Druckluft durch katalytische Prozesse und Filtration, um kohlenwasserstoffarme Luft für gaschromatografische Analysen (GC) und TOC-Messgeräte bereitzustellen. Stickstoffgeneratoren nutzen PSA- oder Membrantechnologien zur Reduktion des Sauerstoffgehalts und liefern hochreinen Stickstoff für GC-Trägergase oder Spektroskopieanwendungen. Wasserstoffgeneratoren basieren auf der Elektrolyse von Wasser und erzeugen hochreinen Wasserstoff (bis 7.0), der als Brenngas oder Trägergas in der Gaschromatographie (GC-FID) verwendet wird. Die Wahl des geeigneten Generators richtet sich nach Reinheitsanforderungen und spezifischen Anwendungsbereichen.