DE29723344U1 - Device for dosing aqueous solutions containing hydrogen peroxide - Google Patents
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Description
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PATENTANWÄLTEPATENT ATTORNEYS
Beschreibung:Description:
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zui*~-Dosierung von wasserstoffperoxidhaltigen wäßrigen Lösungen (Aktivsauerstoff), insbesondere zur Wasseraufbereitung (Entkeimung, Algenverhinderung u.a.) in Schwimmbädern.The invention relates to a device for dosing aqueous solutions containing hydrogen peroxide (active oxygen), in particular for water treatment (disinfection, prevention of algae, etc.) in swimming pools.
Seit mehreren Jahren wird verstärkt das bisher überwiegend gebräuchliche Chlor zur Entkeimung und Algenverhütung des Schwimmbadwassers durch wasserstoffperoxidhaltige Produkte (Aktivsauerstoff) ersetzt. Diese Produkte werden entweder manuell dem Schwimmbadwasser zugesetzt oder über Dosierpumpen, die ihrerseits wiederum von zeitgesteuerten Regelgeräten in Betrieb gesetzt werden. Hierbei wird zwar eine gewisse Automatik erreicht, es wird jedoch keine automatische Regelung des Wasserstoffperoxidgehaltes bezogen auf die im Wasser enthaltene Konzentration des Produktes durchgeführt. Der Nachteil dieser zeitgesteuerten Dosierung ist, daß die Nachdosierung nicht am Verbrauch orientiert ist und es damit teilweise zu erheblichen Überdosierungen oder Unter dos ierungen kommen kann. Bei Überdosierungen besteht das Risiko, daß sich insbesondere bei Gegenstromschwimmanlagen Aerosole mit höheren 5 Anteilen von Wasserstoffperoxid bilden können, die zu Atemwegsreizungen führen können. Zu niedrige Konzentrationen stellen die Entkeimung im Wasser nicht sicher und es bilden sich in verstärktem Maße Algen.For several years now, the chlorine that has been used predominantly to disinfect and prevent algae in swimming pool water has been increasingly replaced by products containing hydrogen peroxide (active oxygen). These products are either added to the swimming pool water manually or via dosing pumps, which in turn are activated by time-controlled control devices. Although a certain degree of automation is achieved, there is no automatic control of the hydrogen peroxide content in relation to the concentration of the product in the water. The disadvantage of this time-controlled dosing is that the subsequent dosing is not based on consumption and this can sometimes lead to significant overdosing or underdosing. In the case of overdosing, there is a risk that aerosols with higher proportions of hydrogen peroxide can form, particularly in countercurrent swimming systems, which can lead to respiratory irritation. Concentrations that are too low do not ensure disinfection in the water and algae form to an increased extent.
0 Alle bisherigen Versuche, elektrochemische Meßmethoden zu schaffen, mit denen eine automatische Messung und Regelung von Wasserstoffperoxid ermöglicht wird, führten nicht zu den gewünschten Ergebnissen.0 All previous attempts to create electrochemical measuring methods that enable automatic measurement and control of hydrogen peroxide have not led to the desired results.
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PATENTANWÄLTEKEIL & SCHAAFHAUSEN
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So scheiterte der Versuch, eine Messung und Regelung anhand der Redox-Spannung vorzunehmen, obwohl ein solches Meßverfahren im Schwimmbadbereich für Oxidationsmittel wie Chlor, Chlordioxid und Ozon, bei denen ein steigender Gehalt im Wasser eine steigende Redox-Spannung verursacht, bereits verwendet wird. Es ist nämlich bekannt, daß eine Redox-Spannung in der Größenordnung oberhalb 7 00 mV für eine schnelle Keimabtötung und somit für eine ausreichende Entkeimung des Schwimmbadwassers sorgt. Diese Meßmethodik ist jedoch für mit Wasserstoffperoxid behandeltes Wasser nicht anwendbar, da die Redox-Spannung sich durch Zugabe von Wasserstoffperoxid nicht verändert. Steigende Konzentrationen werden somit nicht über die Redox-Spannung erfaßt und erzeugen kein für eine Regelung verwertbares Signal.The attempt to carry out a measurement and control based on the redox voltage failed, although such a measuring method is already used in swimming pools for oxidizing agents such as chlorine, chlorine dioxide and ozone, where an increasing content in the water causes an increasing redox voltage. It is known that a redox voltage of the order of magnitude above 700 mV ensures rapid germ killing and thus sufficient disinfection of the swimming pool water. However, this measuring method cannot be used for water treated with hydrogen peroxide, as the redox voltage does not change when hydrogen peroxide is added. Increasing concentrations are therefore not recorded via the redox voltage and do not generate a signal that can be used for control.
Auch eine amperometrische Messung, wie sie bei Chlor, Chlordioxid, Ozon etc. bekannt ist, scheidet bei Aktivsauerstoff aus. Bei einer amperometrischen Messung wird nämlich auch die elektrische Leitfähigkeit des Wassers, der Sauerstoff gehalt, der sich ändernde pH-Wert und einen Reihe anderer Parameter, u.a. auch der vom Wasserstoffperoxid abgespaltene Sauerstoff miterfaßt, ohne daß jedoch Wasserstoffperoxid als Einzelparameter selektiv zu einem Meßsignal führt.An amperometric measurement, as is known for chlorine, chlorine dioxide, ozone, etc., is also not possible with active oxygen. An amperometric measurement also records the electrical conductivity of the water, the oxygen content, the changing pH value and a number of other parameters, including the oxygen released by hydrogen peroxide, without hydrogen peroxide as an individual parameter leading to a selective measurement signal.
5 Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung (Meßmethode) zu entwickeln, die eine sichere Messung des H2O2-Anteils in wäßrigen Lösungen, insbesondere in einem Konzentrationsbereich zwischen 1 und ca. 500 ppm, und eine Weiterverwertung des Meßsignals zur automatischen 0 Dosierung von wasserstoffperoxidhaltigen wäßrigen Lösungen5 The object of the present invention is therefore to develop a device (measuring method) which enables a reliable measurement of the H 2 O 2 content in aqueous solutions, in particular in a concentration range between 1 and approx. 500 ppm, and a further use of the measuring signal for the automatic 0 dosing of aqueous solutions containing hydrogen peroxide
ermöglicht.enabled.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung eine Meß- und Regeleinrichtung aufweist, mit einer als Durchlaufarmatur oder dgl. ausgebildeten Meßzelle zurThis object is achieved according to the invention in that the device has a measuring and control device with a measuring cell designed as a flow fitting or the like for
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Erzeugung eines Meßsignals und eines Referenzsignals, einer Steueranlage zur Auswertung und Weiterverarbeitung des Meßsignals, einer Dosiereinrichtung mit einer Antriebseinrichtung zur Förderung des Dosiermediums (wasserstoffper-5 oxidhaltige wäßrige Lösung) und einem Vorratsbehälter-für das Dosiermedium, daß in der Meßzelle ein 3-Elektroden-System zur Erzeugung eines konzentrationsproportionalen elektrischen Meßsignals und eines elektrischen Referenzsignals ausgebildet ist, daß das 3-Elektroden-System aus einer Meßelektrode, einer Bezugselektrode und einer Gegenelektrode besteht, daß die Meßelektrode eine Platinelektrode mit einer negativen Referenzspannung ist, daß die Bezugselektrode eine Silberoder Silberchloridelektrode ist und daß die Gegenelektrode eine Edelstahl-, Nickel- oder Titanelektrode ist.Generation of a measurement signal and a reference signal, a control system for evaluating and further processing the measurement signal, a dosing device with a drive device for conveying the dosing medium (hydrogen peroxide-containing aqueous solution) and a storage container for the dosing medium, that a 3-electrode system is formed in the measuring cell for generating a concentration-proportional electrical measurement signal and an electrical reference signal, that the 3-electrode system consists of a measuring electrode, a reference electrode and a counter electrode, that the measuring electrode is a platinum electrode with a negative reference voltage, that the reference electrode is a silver or silver chloride electrode and that the counter electrode is a stainless steel, nickel or titanium electrode.
Damit wird erfindungsgemäß mittels eines potentiostatischen Meßverfahrens der Aktivsauerstoff gehalt konzentrationsproportional als elektrisches Signal erfaßt und danach in einem Regelsystem als Regelgröße für die (Nach-)Dosierung verwertet.According to the invention, the active oxygen content is recorded as an electrical signal proportional to the concentration using a potentiostatic measuring method and is then used in a control system as a control variable for (re-)dosing.
0 Dabei ermöglicht erst die spezielle Auswahl der Elektroden des 3-Elektroden-Systems eine reproduzierbare Messung auch bei steigenden Konzentrationen (über 30 mg/1). Für die Gegenelektrode hat sich als besonders unproblematisches Material Titan erwiesen.0 Only the special selection of the electrodes of the 3-electrode system enables a reproducible measurement even at increasing concentrations (over 30 mg/1). Titanium has proven to be a particularly unproblematic material for the counter electrode.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat sich insbesondere bei Messungen von wasserstoffperoxidhaltigen wäßrigen Lösungen in einem Konzentrationsbereich zwischen 1 und ca. 500 ppm als äußerst zuverlässig herausgestellt.The device according to the invention has proven to be extremely reliable, particularly in measurements of aqueous solutions containing hydrogen peroxide in a concentration range between 1 and approximately 500 ppm.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die mikroprozessorgeregelte Steueranlage das Referenzsignal konstant hält und das Meßsignal für die Dosierung der wasserstoffperoxidhaltigen wäßrigen Lösung (Aktivsauerstoff) kontinuierlich mit dem ReferenzsignalAccording to a further embodiment of the invention, it is provided that the microprocessor-controlled control system keeps the reference signal constant and the measuring signal for the dosage of the hydrogen peroxide-containing aqueous solution (active oxygen) is continuously compared with the reference signal
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vergleicht. Damit wird das elektrische Meßsignal zur Regelgröße für die Nachdosierung.This makes the electrical measurement signal the control variable for the subsequent dosing.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung liefert auch dann ein definiertes konzentrationsproportionales elektrisches Signal, wenn der wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid zur Wirkungsverbesserung und/oder Wirkungsbeschleunigung als Zusätze organische und/oder anorganische Bioziden und/oder Silber und/oder organische Peroxide beigegeben sind. 10The device according to the invention also delivers a defined concentration-proportional electrical signal if organic and/or inorganic biocides and/or silver and/or organic peroxides are added to the aqueous solution of hydrogen peroxide to improve and/or accelerate the effect. 10
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnung.Further features, advantages and possible applications of the invention emerge from the following description of an embodiment and the drawing.
Die einzige Figur zeigt in einer Blockbilddarstellung den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Dosierung von wasserstoffperoxidhaltigen wäßrigen Lösungen.The single figure shows in a block diagram the schematic structure of a device according to the invention for dosing aqueous solutions containing hydrogen peroxide.
Die Vorrichtung besteht aus einer Meß- und Regeleinrichtung 0 mit einer als Durchlaufarmatur ausgebildeten Meßzelle 1, die einen Einlaß für einen Meßwasser-Vorlauf 2 und einen Auslaß für einen Meßwasser-Rücklauf 3 enthält. Die Meßzelle 1 weist ein (nicht dargestelltes) 3-Elektroden-System auf. Das zwischen einer Meßelektrode und einer Gegenelektrode des Elektroden-Systems erzeugte elektrische Meßsignal wird ebenso wie das zwischen einer Bezugselektrode und der Gegenelektrode erzeugte Referenzsignal über eine Leitung 4 einer Steueranlage 5 zugeführt. In der Steueranlage 5 werden das Meßsignal und das Referenzsignal ausgewertet und zur Steuerung einer Dosiereinrichtung 6 aufbereitet. Dieses Steuersignal wird von der Steueranlage 5 über eine elektrische Leitung 7 der Dosiereinrichtung 6 zugeführt. In der Dosiereinrichtung 6 ist als Antriebseinrichtung zur Förderung des Dosiermediums, d.h. der wasserstoffperoxidhaltigen wäßrigen Lösung, ein (nicht dargestellter) Synchron-Getriebemotor angeordnet.The device consists of a measuring and control device 0 with a measuring cell 1 designed as a flow fitting, which contains an inlet for a measuring water supply 2 and an outlet for a measuring water return 3. The measuring cell 1 has a 3-electrode system (not shown). The electrical measuring signal generated between a measuring electrode and a counter electrode of the electrode system is fed to a control system 5 via a line 4, as is the reference signal generated between a reference electrode and the counter electrode. In the control system 5, the measuring signal and the reference signal are evaluated and processed to control a dosing device 6. This control signal is fed from the control system 5 to the dosing device 6 via an electrical line 7. In the dosing device 6, a synchronous gear motor (not shown) is arranged as a drive device for conveying the dosing medium, i.e. the aqueous solution containing hydrogen peroxide.
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Ergibt die Auswertung des Meßsignals die Notwendigkeit einer Nachdosierung der wasserstoff peroxidhaltigen wäßrigen Lösung, saugt der Synchron-Getriebemotor über eine Leitung 8 das Dosiermedium aus einem Vorratsbehälter 9 in das Leitungssystem des Schwimmbades oder dgl. Dieses ist in Form einer Zuleitung 10 zum Leitungssystem schematisch dargestellt.If the evaluation of the measurement signal shows that additional dosing of the hydrogen peroxide-containing aqueous solution is necessary, the synchronous gear motor sucks the dosing medium from a storage container 9 into the pipe system of the swimming pool or similar via a pipe 8. This is shown schematically in the form of a supply line 10 to the pipe system.
Die in der Meßzelle 1 vorgesehene Meßelektrode ist eine Platinelektrode mit einer negativen Referenzspannung. Die Gegenelektrode ist eine Titanelektrode. Es kann jedoch auch eine Edelstahl- oder Nickelelektrode verwendet werden. Für die Bezugselektrode zur Bestimmung des Referenzsignals hat sich als Elektrodenmaterial Silber oder Silberchlorid als besonders vorteilhaft erwiesen.The measuring electrode provided in the measuring cell 1 is a platinum electrode with a negative reference voltage. The counter electrode is a titanium electrode. However, a stainless steel or nickel electrode can also be used. For the reference electrode for determining the reference signal, silver or silver chloride has proven to be particularly advantageous as an electrode material.
Diese Elektrodenkombination ermöglicht eine Überwachung des Aktivsauerstof fanteils in einem Konzentrationsbereich zwischen 1 und 500 ppm. Eine permanente Überwachung der Wasserqualität ist besonders einfach, wenn mittels des Computerprogramms der Steueranlage das Referenzsignal ständig konstant gehalten wird und lediglich die Veränderungen des Meßsignals zur Steuerung der Dosierung des Aktivsauerstoffanteils genutzt werden. Ist der Anteil des Aktivsauerstoffs im Wasser in Übereinstimmung mit dem Sollwert, erfolgt keine Dosierung und der Synchron-Getriebemotor steht still. Unterschreitet der Aktivsauerstoffanteil in dem Wasser einen vorgegebenen Wert, schaltet die Steueranlage 5 den Synchron-Getriebemotor der Dosierstation 6 solange ein, bis die benötigte Dosiermenge aus dem Dosiergebinde 9 über die Zuleitung 10 dem Wasser zugegeben ist.This electrode combination enables monitoring of the active oxygen content in a concentration range between 1 and 500 ppm. Permanent monitoring of the water quality is particularly easy if the reference signal is kept constant using the control system's computer program and only the changes in the measurement signal are used to control the dosage of the active oxygen content. If the active oxygen content in the water is in line with the target value, no dosage is carried out and the synchronous gear motor stops. If the active oxygen content in the water falls below a specified value, the control system 5 switches on the synchronous gear motor of the dosing station 6 until the required dosage amount from the dosing container 9 is added to the water via the supply line 10.
Zur Wirkungsverbesserung und/oder Wirkungsbeschleunigung können der wasserstoffperoxidhaltigen wäßrigen Lösung Zusätze in Form organischer und/oder anorganischer Biozide, sowie Silber und/oder organische Peroxide beigegeben werden.To improve and/or accelerate the effect, additives in the form of organic and/or inorganic biocides, as well as silver and/or organic peroxides, can be added to the aqueous solution containing hydrogen peroxide.
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