DE29618560U1 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Konzentrationsbestimmung und Konzentrationssteuerung von Probelösungen - Google Patents

Description

Gebrauchsmusteranmeldung

Erfinder:

Wilfried Meichelböck Albrecht-Dürer-Str. 25 82152 Krailling

Vorrichtung zur kontinuierlichen Konzentrationsbestimmung und Konzentrationssteuerung von Probelösungen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Konzentrationsbestimmung und Konzentrationssteuerung von Probenlösung und umfaßt einen Hohlkörper mit einer innenüegenden Vorkammer mit Öffnung zum Probelösungsbehälter, einen Analysenraum, mindestens einer Mischeinrichtung zwischen Vorkammer und Analysenraum zum Durchmischen der Stoffe, eine Sensoreinrichtung zum Erfassen des Konzentrationszustands im Analysenraum und zur Ausgabe eines dem erfaßten Konzentrationszustands entsprechendem Sensorsignals, eine Abflußleitung zum Abführen des Stoffgemisches aus dem Analysenraum, mindestens eine Zuleitung für Titriermittel oder für Hilfslösung enthält. Des weiteren umfaßt die Vorrichtung eine erste Fördereinrichtung zum Fördern der Probelösung aus dem Probelösungsvorrat, plus dem Volumen des Titriermittels oder Hilfslösung, plus eventuell anderer Hilfslösungen, welche saugseitig mit der Vorkammer verbunden ist, wenigstens eine zweite Fördereinrichtung zum Fördern eines Titriermittels oder Hilfslösung von einem Vorrat in die kleine Vorkammer zur Probelösung und eine Steuervorrichtung, welche die Abhängigkeit des von der Sensoreinrichtung ausgegebenen Sensor-Signals Steuersignale ausgibt und dadurch das gezielte Aufstocken oder Verdünnen der zu bestimmenden Substanz in den Probelösungsvorrat zuläßt.

Eine Titriereinrichtung ist beispielsweise aus der US-PS 4 749 552 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird Probenlösung mittels einer Bürette aus einem Probenlösungsvorrat zyklisch zu einem Reaktionsgefäß gepumpt. In diesem Reaktionsgefäß wird die Probenlösung dann mit Hilfe dosierter Zugabe eines Titriermittels titriert. Bei der Titration wird dem Probenlösung/Titriermittel-Gemisch von unten her Luft zugeführt, um das Gemisch mittels der aufsteigenden Luftblasen zu durchmischen. Der Titrierzustand des Gemisches wird mit Hilfe eines Sensors, beispielsweise einer pH-Elektrode oder Redox-Elektrode, erfaßt. Ein dem Titrierzustand entsprechendes Signal wird an eine Steuereinheit weitergeleitet, welche die dosierte Zugabe von Titriermittel zum Reaktionsgefäß in Abhängigkeit von diesem Signal steuert. Nach vollendeter Titration wird das Proben!ösung-/Titriermitte!- Gemisch über eine Abflußleitung aus dem Reaktionsgefäß abgelassen. Hierauf beginnt ein weiterer Titrationszyklus.

Auch in der Gebrauchsmusteranmeldung G 9116044.8 ist eine Titriereinrichtung beschrieben. Hier wird die Probenlösung kontinuierlich aus einem Probenlösungsvorrat gepumpt und in einem Reaktionsgefäß kontinuierlich titriert. In beiden bekannten Anmeldungen werden Vorrichtungen beschrieben, die iedigiich zur Überwachung von Konzentration von Probelösungen dienen. Durch die konstruktionsbedingte Förderung von Probelösung über eine Förderleitung mit ein oder zwei

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Förderpumpen zum Reaktionsgefäß ist durch den zeitlichen Verzug eine geregelte Aufstockung oder Verdünnung der titrierten Substanz in dem Probenlösungsvorrat nicht möglich. Die aktuelle im Probenlösungsvorrat vorliegende Konzentration muß erst über das gesamte Probenfördersystem zum Reaktionsgefäß gebracht werden und erhält dadurch eine minutenlange Verzögerung.

Demgegenüber liegt die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, weiche in Sekundenschnelle, vorzugsweise in 2-20 Sekunden, die aktuelle im Probenlösungsbehälter vorliegende Konzentration erfassen und/oder anzeigen kann und dadurch eine gezielte Aufstockung oder Verdünnung der zu bestimmenden Substanz zuläßt. Die Schnelligkeit der Vorrichtung sollte ähnlich der von direkt in die Probenlösung eingesetzte Sensoren, wie z.B. pH- Elektroden, sein. Die Vorrichtung soll für eine Vielzahl von Sensortypen geeignet sein, sodaß durch die Zugabe mindestens eines Titriermittels oder einer Hilfslösung (z.B. Natronlauge im Falle einer Ammoniumbestimmung mit einer gassensitiven Elektrode) zu der Probenlösung eine Konzentrationsbestimmung möglich wird. Des weiteren soll die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach und kostengünstig in Betriebsabläufe integriert werden können, ohne das größere Umbaumaßnahmen notwendig sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der untere Teil des Hohlkörpers mit seinen Einbauten direkt in die im Probelösungsbehäiter befindliche Probelösung eintaucht und diese in eine Vorkammer gelangt, dort mit Titriermittei und/oder eventuell eingesetzten· Hilfslösungen versetzt wird und von dort aus in kürzester Zeit über eine Mischeinrichtung in den Analysenraum gelangt und daß die erste Fördereinrichtung zum kontinuierlichen Fördern der Summe der Volumenströme von Probenlösung, plus Titriermitte! oder Hilfslösung, plus eventueller Hilfslösungen ausgebildet ist. Durch eine kontinuierliche Förderung von Probenlösung zum Analysenraum ist sichergestellt, daß auch bei noch so plötzlich auftretenden Konzentrationsschwankungen der Probenlösung ein Teil der Probenlösung dieser geänderten Konzentration zum Analysenraum gefördert wird und somit einen Einfluß auf die Konzentrationsbestimmung hat. Das Titriermittel oder die Hilfslösung wird möglichst gleichmäßig von einer zweiten Fördereinrichtung in die Vorkammer gefördert und dort mit der Probenlösung zusammengeführt. Die erste Fördereinrichtung saugt die Fördermedien von Titriermittel oder Hillfslösung und eventuell anderen benötigten Hilfslösungen an. Die Differenz zwischen Gesamtförderleistung der ersten Fördereinrichtung, Titriermittelförderleistung oder Hilfslösungsförderleistung und eventuell anderen benötigten Hilfslösungsförderleistungen bestimmt die Probelösungsmenge die durch die Öffnung zwischen Vorkammer und Probelösungsbehäiter angesaugt wird.

In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist vorgesehen, das eine dritte Förderstufe das gleiche Fördervoiumen wie die zweite Förderstufe fördert und das die dritte Förderstufe parallel mit der ersten Förderstufe die Fördermedien aus dem Analysenraum saugt. Durch diese Schaltung ist auch bei unterschiedlichen Fördervolumen der zweiten Förderstufe gewährleistet, daß immer ein gleich großer Probenvolumenstrom angesaugt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgeführt werden, daß der untere Teil des Hohlkörpers die gleichen Dimensionen einer handelsüblichen Einstabmesskette aufweist (z.B. 12mm Durchmesser) und somit die Vorrichtung in bereits vorhandene Armaturen eingesetzt werden kann.

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Eine Filtereinheit kann zwischen Vorkammer und Probenlösungsbehälter installiert werden um auch bei verschmutzen Lösungen Konzentrationsbestimmungen vornehmen zu können.

Als kontinuierliche Fördereinrichtungen kommt für alle Förderstufen zwangsfördernde Pumpen, wie z. B. Schlauchpumpen, Zahnradpumpen, Dosierkolbenpumpen, Membranpumpen oder Kolbentaumelpumpen in Frage.

Um die erfindungsgemäße Vorrichtung kostengünstig herstellen zu können, wird vorgeschlagen, daß wenigstens eine der Fördereinrichtungen, vorzugsweise alle Fördereinrichtungen, eine Schlauchpumpenstufe aufweisen.

Eine weitere Kostenreduzierung kann dadurch erreicht werden, daß wenigstens zwei der Schlauchpumpenstufen von einem gemeinsamen Antrieb antreibbar sind.

Um die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach handhaben zu können wird vorgeschlagen, daß wenigstens der Antrieb der ersten und zweiten Fördereinheit regelbar, vorzugsweise alle Fördereinrichtungen regelbar sind und sich so durch Signale oder Spannungsänderungen das Fördervolumen ändern läßt.

Um bei einer weiteren Ausführungsform auch bei hochkonzentrierten Probenlösungen mit geringem Chemikalienverbrauch arbeiten zu können, wird vorgeschlagen, daß in eine vierte Fördereinrichtung zum Fördern eines Verdünnungsmittels von einem Verdünnungsmittel-Vorrat in die kleine Vorkammer vorhanden ist. Die Verdünnungslösung, das Titriermittel und die Probelösung werden in der Vorkammer zusammengebracht. Durch die eingestellten Fördervolumen der Förderstufen eins, zwei und vier kommt es zu einer automatischen Verdrängung der angesaugten Probelösung durch das Verdünnungsmittel, wodurch weniger hochkonzentrierte Probelösung in die Vorkammer eingesaugt wird.

Um bei der Titration von zum Beispiel hochkonzentrierten Salzlösungen die Gefahr eines Auskristallisierens von Probenlösung in den Leitungen verringern zu können, wird vorgeschlagen, daß eine Rückspüleinrichtung vorgesehen ist. Hierbei werden durch einfaches Stoppen der ersten, zweiten und eventuell vorhandenen dritten Fördereinrichtung die Teile, die der unverdünnten Probenlösung ausgesetzt sind, mit Verdünnungslösung von der vierten Fördereinrichtung gespült, welche dann aus der Verbindungsöffnung zwischen Vorkammer und Probeiösungsbehälter austritt.

Um die Vermischung von Probenlösung, Titriermitte! und eventuell Verdünnungsmittel auf einfache und kostengünstige Weise realisieren zu können, enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung zwischen Vorkammer und Analysenraum mindestens einen statischen Mischer, vorzugsweise bestehend aus Rechts- und linksgedrehten Spiralsegmenten, die in ein Rohr oder eine Bohrung eingeschoben werden. Durch die Spiralsegmente werden die durchströmenden Komponenten stufenweise geteilt und wieder verbunden und bildet nach kürzester Zeit ein homogenes Gemisch aus den Teilströmen.

Ein momentaner Konzentrationswert der Probeniösung kann auf einfache Weise dadurch ermittelt werden, daß sich bei der Steuereinrichtung ein einstellbarer Grenzwert vorwählen läßt, wobei je nach eingesetzter Konzentrationsbestimmung eine Über- oder Unterschreitung des eingestellten Grenzwertes eine Über- oder Unterschreitung der Probenlösungskonzentration anzeigt. Die Steuereinrichtung

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kann beispielsweise durch Relaisausgänge, Digitaisignale oder Anaiogausgänge eine gezielte Aufstockung oder Verdünnung im Probeniösungsbehälter durch angesteuerte Geräte veranlassen. Der gewünschte Konzentrationswerteinstellung geschied z.B. durch Änderungen an der Titriermitteikonzentration, am Titriermittelfluß, oder an dem angesaugten Probenvolumen.

Um die Grenzwertkonzentration im Probenlösungsgefäß gut auf die eingesetzte Titriermitte!- oder Hilfslösungsmenge abgleichen zu können, wird vorgeschlagen, daß die Dosiergeschwindigkeit der ersten und zweiten Förderstufe durch Änderung der Antriebsgeschwindigkeit variiert werden kann. Dabei kann beispielsweise die Änderung der Antriebsspannung bei Gleichstrommotoren diesen Effekt herbeiführen.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Steuereinrichtung als Regier ausgeführt, wobei der Reglerausgang die kontinuierliche Zugabe z.B. einesTitriermittel der zweiten Fördereinrichtung regelt und synchron die dritte Fördereinrichtung steuert. Die Regelgröße des Reglerausgangs ist somit proportional der Konzentration im Probenlösungsstrom. Diese Verfahrensweise ist nur durch die extrem kurze Bestimmungszeit der Probenlösungskonzentration in der erfindungsgemäßen Vorrichtung realisierbar. Um den Reglerausgangswert einer Probenlösungskonzentration zuzuordnen, kann eine Faktorierungseinrichtung nachgeschaltet werden, welche die Regelgröße in Konzentrationseinheiten umrechnet und gleichzeitig als Steuereinrichtung zur Probenlösungkonzentrationseinstellung durch nachgeschaltete Geräte dienen kann.

Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist als Konzentrationsbestimmungseinheit mit mehreren Möglichkeiten der Titriermittel und/oder Hilfslösungszugabe zwischen mehreren Mischelementen ausgeführt, so daß auch kompliziertere Konzentrationsbestimmungsvorgänge, die mehrere Chemikalien benötigen, verwirklicht werden können. Dabei ist die erste Fördereinrichtung so ausgelegt, daß sie die Summe sämtlicher Volumenströme der in den Hohlkörper geförderten Lösungen zusätzlich zu der gewünschten Probenlösungsmenge fördert.

Als Sensoren für die erfindungsgemäße Vorrichtung kommen jegliche für Titrationen übliche in Frage z.B. pH-Sensoren und andere ionensensitiven Meßketten, Redox-Sensoren, aber auch gassensitive Meßketten, optische Sensoren, Leitfähigkeitssensoren usw. Dabei lassen sich nicht nur normale Titrationsbestimmungen , sondern auch z.B. mit optischen Sensoren photometrische Konzentrationsmessungen und Farbmesssungen realisieren. Ein Beispiel für den Einsatz einer gassensitiven Elektrode wäre eine kontinuierlich arbeitende Ammoniummessung, wenn durch stetige Zudosierung einer Lauge (z.B. Natronlauge) als Hilfslösung in die Vorkammer, das Probelösungs/Hiifslösungsgemisch in dem Analysenraum alkalisch gehalten wird.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen mit Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es stellt dar:

Figur 1

ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung mit angesteuerter Dosierpumpe zur Aufstockung oder Verdünnung der Lösung im Pobenlösungsbehäiters

Figur 2

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ein weiteres Ausführungsbeispiei der Vorrichtung mit angesteuerter Titriermittelfördereinrichtung, Konzentrationsanzeige und Ansteuerung einer Dosierpumpe zur Aufstockung oder Verdünnung der Lösung im Probenlösungsbehälters 5

Figur 3

eine Ausführungsvariante für mehrstufigen Titriervorgängen Figur 4

eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung mit Probenlösungsverdünnung

In Fig. 1 ist eine einfache Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, deren Aufbau und Wirkungsweise anhand einer einfachen Säure-Laugen-Titration erläutert werden soll. Die Probenlösung, beispielsweise Salzsäure, befindet sich im Probeiösungsbehälter 6 in welche der Hohlkörper 17 der Vorrichtung eintaucht und wird mittels der Pumpenstufe 1 kontinuierlich durch die Öffnung 11 in die kleine Vorkammer 4 gesaugt. Die eingesaugte Probenmenge wird durch die Förderleistung der Pumpenstufe 2 begrenzt, welche kontinuierlich aus einem Vorrat 3 Natronlauge, über einen Förderkanal 10, in die Vorkammer 4 pumpt. Durch die Wahl der Förderleistungen von Pumpenstufe 1 und/oder Pumpenstufe 2 läßt sich ein bestimmtes Mengenverhältnis zwischen Titriermitte! und angesaugter Probenlösung einsteilen und somit anhand der stöchometrischen Reaktion zwischen Säure und Lauge eine gewünschte Säurekonzentration vorwählen, wobei die gewünschte Konzentration, nach guter Durchmischung, bei Werten überhaib des Neutralpunkts unterschritten und unterhalb des Neutralpunkts überschritten ist. Das gewünschte Mengenverhältnis der geförderten Lösungen wird über einen statischen Mischer 15 in einen Analysenraum 5 gefördert in dem ein pH-Sensor 8 installiert ist, dabei ist die H+-sensitive Fläche des Sensors nahe der Austrittsöffnung des statischen Mischers 15 plaziert. Die Sensoreinrichtung 8 erfaßt den pH-Wert des Titriermitte!/ Probelösungsgemisches und gibt das Sensorsignal an die Steuereinrichtung 7 weiter. Die Steuereinrichtung 7 besitzt beispielsweise eine Grenzpunkteinstellung, welche auf den Neutralpunkt (pH 7) eingestellt ist. Bei Sensorsignalen überhalb des eingestellten Grenzpunkts (pH 7) wird über die Steuereinrichtung 7 eine Dosierpumpe 14 aktiviert, die aus einem Säurevorratsbehälter 13 Konzentrat in den Probenlösungsvorrat pumpt. Bei Sensorsignalen unterhalb des eingestellten Grenzwerts (pH 7) wird die Dosierpumpe 14 nicht aktiviert. Durch die kurze Verzögerungszeit .zwischen Titrationsergebnis und der zuzuordnenden tatsächlicher Konzentration im Probenlösungsbehälter wird die Konzentration der Probenlösung in einem engen Bereich konstant gehalten. Über die Öffnung 9 wird die gesamte, bereits titrierte Lösung mit der Pumpenstufe 1 entsorgt. Um bei verschmutzten Probelösungen die Gefahr auszuschließen das verschmutzte Lösung in die Vorrichtung gelang, ist es sinnvoll eine Filtereinheit 12 vor der Öffnung 11 anzubringen.

In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Titriervorrichtung mit gesteuerter Titriermittelfördereinrichtung, Konzentrationsanzeige und Ansteuerung einer Dosierpumpe zur Aufstockung oder Verdünnung der Lösung im Probenlösungsbehälters dargestellt, deren Aufbau und Wirkungsweise anhand einer einfachen Säure-Laugen-Titration erläutert werden soll. Die Probenlösung, beispielsweise Salzsäure, befindet sich im Probeiösungsbehälter 6 in welche der Hohlkörper 17 der

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Vorrichtung eintaucht und wird mittels der Pumpenstufe 1 kontinuierlich durch die Öffnung 11 in die Vorkammer 4 gesaugt. Die eingesaugte Probenmenge wird durch die gleichgroßen Förderleistungen der Pumpenstufe 2 und Pumpenstufe 25 konstant gehalten. Die Pumpenstufe 2 pumpt kontinuierlich aus einem Vorrat 3 Natronlauge, über einen Förderkanal 10, in die Vorkammer 4. Durch die Wahl der Förderleistungen von Pumpenstufe 1 läßt sich ein bestimmtes Mengenverhältnis zwischen Titriermitte! und angesaugter Probenlösung einstellen und somit anhand der stöchometrischen Reaktion zwischen Säure und Lauge eine gewünschter Säurekonzentrationsbereich vorwählen der mit dieser Einstellung erfaßt werden kann , wobei die gewünschte Konzentration, nach guter Durchmischung, bei Werten überhalb des Neutralpunkts unterschritten und unterhalb des Neutralpunkts überschritten ist. Das gewünschte Mengenverhältnis der geförderten Lösungen wird über einen statischen Mischer 15 in einen Analysenraum 5 gefördert in dem ein pH-Sensor 8 installiert ist, dabei ist die H+-sensitive Fläche des Sensors nahe der Austrittsöffnung des statischen Mischers 15 plaziert. Die Sensoreinrichtung 8 erfaßt den pH-Wert des Titriermittel/ Probelösungsgemisches und gibt das Sensorsignai an die Steuereinrichtung 7 weiter. Die Steuereinrichtung 7 ist beispielsweise als PID-Regeleinheit ausgebildet wobei der Soliwert auf den Neutralpunkt (pH 7) eingestellt ist. Bei Sensorsignalen überhalb des eingestellten Grenzpunkts (pH 7) erhält die Pumpenstufe 2 über die Steuereinrichtung 7 z.B. ein analoges Steuersignal das den Pumpenstufenantrieb 2 mit einer voreingestellten Regelkarakteristik langsamer laufen läßt und so die Titriermittelförderung in die Vorkammer 4 verringert. Bei Sensorsignalen unterhalb des eingestellten Grenzpunkts (pH 7) erhält die Pumpenstufe 2 über die Steuereinrichtung 7 ein analoges Steuersignal das den Pumpenstufenantrieb 2 mit einer voreingestellten Regelkarakteristik schneller laufen läßt und so die Titriermittelförderung in die Vorkammer 4 erhöht. Synchron zur Förderstufe 2 erhöht oder verringert auch die Pumpenstufe 25 ihr Fördervolumen welche ebenfalls über die Steuereinrichtung 7 geregelt wird wodurch das Fördervolumen der Probelösung konstant gehalten wird. Das analoge Steuersignal der Steuereinrichtung 7 verhält sich somit proportional zu dem geförderten Titriermittelvolumen der Pumpenstufe 2. Durch eine Faktorierungseinheit 19 wird das analoge Steuersigna! der Steuereinheit 7 mit einem einstellbaren Zahienwert multipliziert. Der einzustellende Zahienwert kann so gewählt werden, daß die Faktorierungseinheit einen Wert ausgibt oder anzeigt, welcher der Säurekonzentration der titrierten Probelösung entspricht. Die Faktorierungseinheit enthält zusätzlich einen Steuerausgang weicher eine Dosierpumpe 14 regeln kann. Die Dosierpumpe 14 fördert aus einem Säurevorratsbehälter Konzentrat in den Probenlösungsbehälter und halt dort die gewünschte Konzentration der Säure stabil. Über die Öffnung 9 wird die gesamte, bereits titrierte Lösung mit den Pumpenstufen 1 und 25 entsorgt.

Um bei verschmutzten Probelösungen die Gefahr auszuschließen das verschmutzte Lösung in die Vorrichtung gelang, ist es sinnvoll eine Filtereinheit 12 vor der Öffnung 11 anzubringen.

Figur 3 zeigt schematisch eine Ausführungsvariante für mehrstufigen Titriervorgängen. Dieses Ausführungsbeispiel soll verdeutlichen, daß auch kompliziertere Titriervorgänge mit der erfindungsgemäß Vorrichtung ausgeführt werden können. Aufbau und Wirkungsweise werden anhand einer jodometrischen Wasserstoffperoxid-Bestimmung erläutert. Der Sensor ist in diesem Beispiel als Platin-Einstabmesskette ausgebildet. Die Pumpenstufe 1 saugt die Summe der Förderleistungen der Pumpenstufen 2 , 20 und 22 zusätzlich zu dem gewünschten Probenlösungsvolumen an. Das Probenlösungsvolumen wird aus dem Probeiösungsvorrat 6 durch eine kleine Öffnung. 11 im Hohlkörper in eine Vorkammer 4 kontinu-

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ierlich gefördert und dort in dem obengenannten Beispiel mit Natriummolybdat enthaltender, verdünnter Schwefelsäure zusammengeführt. Die Natriummolybdat enthaltende, verdünnte Schwefelsäure wird kontinuierlich über die Pumpenstufe 22 aus dem Vorrat 23 gefördert. Die beiden Fiüssigkeitsströme mischen sich im statisehen Mischer 26. Nach Passieren des Mischers 26 wird stabilisierte Kaliumjodidlösung über die Förderstufe 20 aus dem Vorrat 21 kontinuierlich zwischen Mischeinrichtung 26 und 27 eingeleitet. Die sauergestellte Natriummolybdat enthaltene Probelösung vereinigt sich mit der Kaliumjodidlösung zwischen Mischer 26 und 27 danach werden die Lösungen in Mischer 27 homogenisiert. Durch die Reaktion von Wasserstoffperoxid mit Kaliumiodid fällt spontan eine der Wasserstoffperoxidkonzentration entsprechende stöchometrische Menge an Jod aus. Über die Pumpenstufe 2 wird aus dem Vorrat 3 eine Natriumthiosulfatlösung über die Zuleitung 24 zwischen Mischer 27 und 28 gefördert und dort mit der Jodlösung aus Mischer 27 kontinuierlich vereint. Die Lösungen homogenisieren sich in Mischer 28 und gelangen in den Analysenraum 6 wo die installierte Platin-Einstabmesskette das Redoxpotential der Lösung mißt. Die Konzentration der Natriumthiosulfat-Lösung und/oder das Fördervolumen der Pumpenstufe 2 wird so eingestellt das die zwischen Mischer 27 und 28 einfließende Thiosulfat-Lösung der gewünschten stöchometrischen Wasserstoffperoxid-Konzentration in der Probenlösung entspricht.

Der Sensor 8 übermittelt das Sensorsignal zu einer nachgeschalteten Steuereinrichtung. Ist das am Sensor erfaßte Redoxpotential niedrig, so liegt ein Thiosulfatüberschuß in der Lösung vor und die Konzentration des Wasserstoffperoxids in der Probenlösung ist niedriger als das eingestellte Soll. Ist das am Sensor erfaßte Redoxpotential hoch, so liegt ein Jodüberschuß in der Lösung vor und die Konzentration des Wasserstoffperoxids in der Probenlösung ist höher als das eingestellte Soll.

In der dargestellten Figur 3 werden die Lösungen von Pumpenstufe 20 und 22 zur besseren Übersicht von außen in den Hohlkörper zwischen die Mischer 26 und 27 geführt. Natürlich ist es in der Praxis möglich diese Zuleitungen innerhalb des Hohlkörpers zu führen.

Figur 4 zeigt schematisch eine weitere einfache Ausführungsform der Titriervorrichtung mit Probeniösungsverdünnung die anhand einer einfachen Säure-Laugen-Titration erläutert werden soll. Die Probenlösung, beispielsweise Salzsäure, befindet sich im Probelösungsbehäiter 6 in welche der Hohlkörper 17 der Vorrichtung eintaucht und wird mittels der Pumpenstufe 1 kontinuierlich durch die Öffnung 11 in die kleine Vorkammer 4 gesaugt. Die eingesaugte Probenmenge wird durch die Förderleistung der Pumpenstufe 2 begrenzt, welche kontinuierlich aus einem Vorrat 3 Natronlauge, über einen Förderkanal 10, in die Vorkammer 4 pumpt. Die eingesaugte Probenmenge wird ebenfalls durch die Förderleistung der Pumpenstufe 16 begrenzt die Wasser als Verdünnungsmittel kontinuierlich aus dem Vorrat 18 ebenfalls in die Kammer 4 über den Förderkanal 29 pumpt. Durch die Wahl der Förderleistungen von Pumpenstufe 1 und/oder Pumpenstufe 2 und Pumpenstufe 16 läßt sich ein bestimmtes Mengenverhältnis zwischen Titriermitte!, der angesaugter Probenlösung und des Verdünnungsmitteis einstellen und somit anhand der stöchometrischen Reaktion zwischen Säure und Lauge eine gewünschte Säurekonzentration vorwählen, wobei die gewünschte Konzentration, nach guter Durchmischung, bei Werten überhalb des Neutralpunkts unterschritten und unterhalb des Neutralpunkts überschritten ist. Das gewünschte Mengen- und Verdünnungsverhältnis der geförderten Lösungen wird über einen statischen Mischer 15 in einen Analysenraum 6 gefördert in dem ein pH-Sensor 8 installiert ist, dabei ist die H+-sensitive Fläche des Sensors nahe der Austrittsöffnung des statischen Mi-

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schers 15 plaziert. Die Sensoreinrichtung 8 erfaßt den pH-Wert des Titriermittel/ Probelösungsgemisches und gibt das Sensorsignal an die Steuereinrichtung 7 weiter. Die Steuereinrichtung 7 besitzt beispielsweise eine Grenzpunkteinstellung, welche auf den Neutralpunkt (pH 7) eingestellt ist. Bei Sensorsignalen überhalb des eingestellten Grenzpunkts (pH 7) wird über die Steuereinrichtung 7 eine Dosierpumpe 13 aktiviert, die aus einem Säurevorratsbehäiter 13 Konzentrat in den Probenlösungsvorrat pumpt. Bei Sensorsignalen unterhalb des eingestellten Grenzwerts (pH 7) wird die Dosierpumpe 13 nicht aktiviert. Durch die kurze Verzögerungszeit zwischen Titrationsergebnis und der zuzuordnenden tatsächlicher Konzentration im Probenlösungsbehälter wird die Konzentration der Probenlösung in einem engen Bereich konstant gehalten. Über die Öffnung 9 wird die gesamte, bereits titrierte Lösung mit der Pumpenstufe 1 entsorgt. Um bei verschmutzten Probelösungen die Gefahr auszuschließen das verschmutzte Lösung in die Vorrichtung gelang, ist es sinnvoll eine Filtereinheit 12 vor der Öffnung 11 anzubringen.

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Claims (15)

Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Konzentrationsbestimmung oder Konzentrationssteuerung von Probenlösung umfassend:
einen Hohlkörper,

eine im Hohlkörper innenliegende Vorkammer mit Öffnung zum Probelösungsbehäiter,

- einen im Hohlkörper innenliegenden Analysenraum, mindestens eine im Hohlkörper innenliegende Mischeinrichtung zwischen Vorkammer und Analysenraum zum Durchmischen der Stoffe, eine im Hohlkörper innenliegende Sensoreinrichtung zum Erfassen des Konzentrationszustands der Probelösung im Analysenraum und zur Ausgabe eines dem erfaßten Konzentrationszustands entsprechendem Sensorsignals,

eine Abflußleitung zum Abführen des Stoffgemisches aus dem Analysenraum, mindestens eine Zuleitung für Titriermittel oder für Hilfslösungen, eine erste Fördereinrichtung zum Fördern der Probeiösung aus dem Probe lösungsvorrat, zusätzlich zu dem Volumen des Titriermittels oder Hilfslösung und eventuell anderer Hilfsiösungen, welche saugseitig mit der Vorkammer verbunden ist,

wenigstens eine zweite Fördereinrichtung zum Fördern eines Titriermittels oder einer Hilfslösung von einem Vorrat in die Vorkammer zur Probelösung, - eine Steuervorrichtung, weiche die Abhängigkeit des von der Sensoreinrichtung ausgegebenen Sensor-Signals Steuersignale ausgibt und dadurch das gezielte Aufstocken oder Verdünnen der zu bestimmenden Substanz in den Probelösungsvorrat zuläßt,

wobei die Probenlösung innerhalb von 2-20 Sekunden von dem Probeiösungsgefäß zusammen mit einer Titrierlösung oder Hilfslösung und eventuell anderen Hilfslösungen in den Analysenraum gelangt und dort von einem Sensor detektiert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß als erste Fördereinrichtung eine zwangsfördernde Verdränger pumpe vorgesehen äst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß als zweite Fördereinrichtung eine zwangsfördemde Verdrängerpumpe vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Mischeinrichtungen zwischen Vorkammer und Analysenraum als statische Mischer ausgeführt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,

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daß die Antriebe der ersten Fördereinrichtung und der zweiten Fördereinrichtung, in ihrer Umdrehungszahl durch Signale oder Spannungsänderungen regelbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Fördereinrichtung die Summe aller in den Hohlkörper geförderden Lösungen zusätzlich zu dem Probenlösungsvolumen kontinuierlich saugt.
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7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine dritte Fördereinrichtung zum Fördern eines Volumenstroms dadurch gekennzeichnet,

daß die dritte Fördereinrichtung das gleichen Fördervolumen wie die zweite Förderstufe fördert und das die dritte Förderstufe parallel mit der er sten Förderstufe die Fördermedien aus dem Analysenraum saugt und der Antrieb der dritten Förderstufe ebenfalls regelbar ist,

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine vierte Fördereinrichtung zum Fördern eines Verdünnungsmittels von einem Verdünnungsmittelvorrat,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Verdünnungsmittel kontinuierlich in die kleine Vorkammer zu der Probeiösung zuläuft und dadurch das angesaugte Probenlösungsvolumen reduziert und daß der Antrieb der vierten Förderstufe ebenfalls regelbar ist,

9. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß durch Stoppen der ersten, zweiten und dritten Fördereinrichtung das Verdünnungsmitte! die Teile zwischen Vorkammer und Probelösungsbehälter spült.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuereinrichtung als Regler ausgeführt ist und das Reglerausgangssignai die zweite und dritte Fördereinrichtung ansteuert und dadurch das am Sensor anliegende Sensorsignal stabil hält.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,

daß an das Reglerausgangssignal der Steuereinrichtung eine Faktorierungseinrichtung angeschlossen ist, welche die Regelgröße in Konzentrationseinheiten umrechnet und gleichzeitig ais Steuereinrichtung zur Probenlösungkonzentrationseinstellung dient.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Filteraufsatz zwischen Probelösung im Probevorratsbehälter und Vorkammer angeordnet ist..

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

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daß der Hohlkörper als ein Rohr ausgebildet isf^dttei derunfeYe Teil auf einer Länge von 20 bis 500 mm einen Durchmesser von 6 bis14 mm besitzt.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen mehreren hintereinanderliegenden Mischelementen die Zugabe von Titriermittel oder Hilfsiösung und eventuell anderen Hilfslösungen erfolgt und daß die erste Fördereinrichtung die Summe sämtlicher in den Hohlkörper geförderten Volumenströme zusätzlich zu der gewünschten Probeniösungsmenge fördert.

15. Vorrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß als Mischeinrichtungen statische Mischer, bestehend aus Rechts- und linksgedrehten Spiralsegmenten, verwendet werden.

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