DE2928324A1

DE2928324A1 - Einrichtung zur messung von ozon in wasser

Info

Publication number: DE2928324A1
Application number: DE19792928324
Authority: DE
Inventors: Bertram Fischer
Original assignee: COOLBOX VERTRIEBSGESELLSCHAFT
Current assignee: COOLBOX VERTRIEBSGESELLSCHAFT
Priority date: 1979-07-13
Filing date: 1979-07-13
Publication date: 1981-01-29
Also published as: US4409183A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung von Ozon in Wasser.

Zur Zeit verwendet man zum quantitativen Nachweis von Ozon coulometrische und kolorimetrische Methoden, deren Anwendung für die Regelung des Ozongehaltes von Wasser, beispielsweise von Bädern, in denen eine bestimmte Menge Ozon zur Abtötung von Bakterien erwünscht ist, jedoch wegen der Umständlichkeit nicht möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Einrichtung zur Messung von Ozon in Wasser anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Erfindung betrifft ferner mehrere vorteilhafte Weiterbildungen.

An sich sind Meßelektroden, die vorwiegend aus Gold bestehen und mit sehr kleinen Strömen betrieben werden, zur Messung anderer Substanzen, z.B. zur Messung von freiem wirksamen Chlor bekannt.

Es hat sich jedoch als völlig überraschend herausgestellt, daß ähnliche Einrichtungen auch - was seither unbekannt und nicht zu erwarten war zur Messung von Ozon einsetzbar sind und dabei hervorragende Ergebnisse liefern, d.h. Ergebnisse, die in hohem Maße reprodizie-bar und zeitlich konstant sind, so daß mit derartigen Messeinrichtungen erstmals die Zugabe von Ozon im technischen Maßstab regelbar, d.h. von einer zuverlässigen Messung abhängig gemacht werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es stellen dar:

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m. Δ m.

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels;

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine in Fig. 1 verwendete Meßzelle.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels. Die Meßzelle 3 weist zwei Meßelektroden 1 und 2 auf und taucht in Wasser, z.B. in einem Leitungsrohr vorzugsweise am Ablauf eines Beckens, ein, dessen Gehalt an freiem wirksamen Chlor gemessen und dann je nach Ergebnis der Messung durch Zugaben(mit einer Pumpe o.dgl.) auf einen bestimmten Wert gebracht werden soll. Die Meßelektroden 1 und 2 sind derart in Reihe mit zwei Widerständen R. und R₂ zwischen den Spannungsquellen U. und -U^ geschaltet, daß über den Widerstand R^ an der Meßelektrode 1 die positive Spannung U^, an der Meßelektrode 2 Über den Widerstand R₂ die Spannung -U^, also von gleicher Spannung, jedoch mit entgegengesetzter Polariät, anliegt. Der Widerstand Ru der Meßstrecke, d.h. der Widerstand zwischen den Meßelektroden 1 und 2, liegt im Bereich von 2,50 bis 9 MOhm. Die Spannung lh beträgt z.b. 5V. Die Widerstände sindcferart bemessen, daß durch die Meßelektroden 1 und 2 ein konstanter Strom I^ eingerpägt wird, d.h. ein Strom, der von Schwankungen der Leitfähigkeit des Wassers zwischen den Meßelektroden 1 und 2 unabhängig konstant 1st. Dies 1st beim Ausführungsbeispiel dadurch gewährleistet, daß R^ + R₂ groß gegenüber R^ ist. Dies ist z.B. der Fall, wenn Ri = R₂ = 40 MOhm 1st. Es ergibt sich bei diesen Werten ein eingeprägter Strom I^ von ca. 0,12 Mikroampere.

In überraschender Welse ergibt sich nun, daft/rfech dem Gehalt an Ozon sich der Spannungsabfall Uy₂ an den Meßelektroden 1 und 2 ändert. Diese Spannung, die infolge der Nullpunktsymmetrie der an den Meßelektroden 1 und 2 anliegenden Spannung ebenfalls nullpunktsymmetrisch 1st, wird 1n einem Differenzverstärker 4 gemessen. Der Eingangswiderstand dieses Differenzverstärkers muß sehr hoch sein; es gibt jedoch handelsübliche Differenzverstärker, die dieser Forderung genügen. Das Signal am Ausgang des Vergleichers, dessen Amplitude LUy₂, a1sop»oport1ona1 der Spannung 1st, wird an einem Meßinstrument 5 gemessen. Dieses ist derart

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geeicht, daß der Gehalt des Wassers an Ozon direkt angezeigt wird. Verwendet man nun die Meßsonde im Zusammenhang mit einem Regelungssystem, so wird das Signal an den Differenzverstärker 4, dann einem Vergleicher 6 zugeführt, an dessen zweitem Eingang über den Abgriff eines Potentiometers 7' ein Vergleichssignal, dargestellt durch die einstellbare Spannung U_Q, anliegt. Das Ausgangssignal des Vergleichers 6 ist proportional der Differenz (Uw₂-U₀). U_Q ist dabei ein einstellbarer Ansprech- oder Schwellwert, der dem Sollwert des Wassergehaltes an Ozon entspricht. Unterschreitet die Spannung k Uy₂ ^am Ausgang des Differenzverstärkers 4 die Spannung U , so gibt der dem Vergleicher 6 nachgeschaltete Inverter 7 ein Signal ab, das eine Einrichtung 8 betätigt, die Ozon erzeugt und an das Wasser abgibt. Findet darauf eine Erhöhung des Wassergehaltes an Ozon statt, so sinkt U₁,₂ wieder, Wird die Differenz der Signale ML ,,, und U_Q an den Eingängen des Vergleichen 6 gleich Null, dann ist der gewünschte Sollwert des Ozon-Gehaltes des Wassers erreicht.

Dadurch, daß an den Meßelektroden 1 und 2 jeweils gleiche Potentiale entgegengesetzter Polarität anliegen, werden Gleiditaktstörungen sowie alle Störungen, die eine Verschiebung der Potentiale der Meßelektroden 1 und 2 gegenüber dem Nullpunkt zur Folge haben, ausgeschaltet. Das gilt insbesondere für Potentiale, die durch Ionisierung des Wassers bzw. in ihm enthaltener Stoffe in der MeßzelTe 3 entstehen. Außerdem werden dadurch, daß mit eingeprägtem Strom gearbeitet wird, jegliche Einflüsse ausgeschaltet, die durch eine Änderung des Obergangswiderstandes zwischen den Meßelektroden und Wasser hervorgerufen werden, also etwa durch eine Galvanisierung der Elektroden. Durch die angegebenen Widerstandsverhältnisse ist auch gewährleistet, daß Dissoziationsströme bzw. die durch sie hervorgerufenen Spannungen nicht zur Verfälschung der Meßergebnisse führen können.

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Hinzuweisen ist auch auf den besonders niedrigen Wert des Stromes. Diese Maßnahme ist anscheinend mit dafür verantwortlich, daS die Meßeinrichtung über lange Zeit hinweg konstante Ergebnisse zeigt. Offensichtlich ist es so, daß ein nur geringer Strom garnicht bzw. in nur vernachlässigbarem Ausmaß in der Meßzelle zu elektrochemischen Vorgängen führt, die die Messung verfälschen können.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Meßzelle 3. Die Meßelektroden 1 und 2 sind Innerhalb einer Manschette 10 aus isolierendem Material angeordnet, die mit ihrem offenen Ende über eine Länge von 1 = ca. 10 bis 20 mm über deren Enden hervorsteht. Sie bildet einen hohl zylindrischen Innenraum 11, der an seinem oberen Ende öffnungen aufweist. Die beiden Meßelektroden 1, 2 sind dann in das Innere des Körpers 13 der Meßzelle hineingeführt und mit den Anschlußzapfen 14, eines Anschlußsteckers 16 verbunden. Wichtig ist, daß am oberen Ende des hohl zylindrischen Innenraums 11 eine besondere Isolierschicht vorgesehen ist, um eine extreme Isolation zu gewährleisten, und daß durch die öffnungen 12 das Wasser im Bereich zwischen den Meßelektroden 1, 2 und in Nähe der Isolierschicht 17 einem stetigen Austausch mit der gesamten Wassermenge unterliegt. Hierdurch wird dem Aufbau von Raumladungen im Innenraum 11 entgegengewirkt, so daß sich eine hohe zeitliche Konstanz und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse ergibt.

Es hat sich nun als besonders günstig herausgestellt, für die Elektroden eine Legierung mit folgender Zusammensetzung zu verwenden: Au 80%, Ag }5%, Pd 3%, Pd Z%. Diese Verbindung ergibt ein außergewöhnlich hohes Maß an Konstanz der Meßwerte. Insbesondere führen weitere, die Leitfähigkeit des Wassers erhöhende Substanzen - insbesondere organische und anorganische "Belastungen" des Wassers - nicht zu einer Erhöhung des Potentials zwischen den Elektroden. Auf was dies genau zurückzuführen ist, kann mit Sicherheit nicht angegeben werden. Doch 1st die Zusammensetzung der Legierung dafür sicher mit verantwortlich, Insbesondere die Verwendung einer Gold/Plat1n-Leg1erung. Sie hat sich anderen Legierungen* z.B. aus reinem Gold, als -überlegen erwiesen,

- ENDE DER BESCHREIBUNG -030065/0334

Claims

Patentansprüche

1.) Einrichtung zur Messung, von-Ozon in-Masser ₃ dadurch gekennzeichnet, daß eine in das Wasser eintauchenden Meßzeile mit zwei Meßelektroden vorgesehen ist, wobei der Strom (I_K) durch die Meßelektroden (1__s 2) mit Hilfe einer konstanten Stromquelle (U*, ISL₃ Rp₉ -U.) auf einem konstanten Wert gehalten wird, der im Bereich zwischen O_S1 und 1 Mikroampere liegt und daß an den Meßelektroden Spannungen'.gl eichen Absolutbetrages, und entgegengesetzter Polarität anliegen, daß ferner die Meßelektröden aus einer vorwiegend Gold enthaltenen Legierung ausgebildet sind.

2. Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeprägte Strom dadurch gebildet wird» daß der mit den Meßelektroden (1_S Z) in Reihe geschaltete Widerstand (R/^ R₂^ gegenüber dem Widerstand (RJ zwischen den Meßelektroden groß ist«

3. Messeinrichtung nach Anspruch-1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Meßelektrode (1, 2) über einen Widerstand (R^, R₂)_a der 20 bis 50 MOhm beträgt, an

eine Spannungsquelle (U., -U.) angeschlossen ist.

4. Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Spannung (U^₂).zwischen den Meßelektroden (1,2) ein Differenzverstärker (4)

vorgesehen ist,

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5. Messeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal am Ausgang des Differenzverstärkers (4) an den ersten Eingang eines Vergleichers (6) gelangt, an dessen zweitem Eingang eine feste einstellbare Spannung (U ) anliegt, und dessen Ausgang über einem nachgeschalteten Inverter (7) ein Signal abgibt, wenn das Signal am Ausgang des Differenzverstärkers kleiner als die feste Spannung ist, und das Signal eine Einrichtung (8) zur Zugabe von Ozon im Wasser betätigt.

6. Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektroden (1, 2) innerhalb einer Manschette (10) angeordnet sind, die in Nähe der Hineinführung der Meßelektroden (1, 2) in den Steckerteil (13) mit Öffnungen (12) versehen sind.

7. Messeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heßelektroden voneinander einen Abstand von ca. 10 mm haben.

8. Messeinrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektroden Platin enthalten.

9. Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektroden aus einer Legierung mit folgender Zusammensetzung hergestellt sind: Au 80%, Ag 15%, Pd 3% und Pt 2%.

- ENDE DER ANSPRÜCHE -

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