DE2337165C3

DE2337165C3 - Method and device for measuring the electrokinetic potential (Z potential)

Info

Publication number: DE2337165C3
Application number: DE19732337165
Authority: DE
Inventors: Wieland Dipl.-Phys. Dr. 4500 Osnabrueck Sack
Original assignee: Felex Schoeller Jr and GmbH and Co KG
Current assignee: Sack Wieland Dipl-Physdr 4516 Bissendorf De
Priority date: 1973-07-21
Filing date: 1973-07-21
Publication date: 1979-11-29
Also published as: DE2337165A1; DE2337165B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eineThe invention relates to a method and a

to Vorrichtung zur Messung des elektrokinetischea Potentials einer Dispersion, insbesondere unter rauhen Betriebsbedingungen.to device for measuring the electrokinetic potential of a dispersion, especially under rough Operating conditions.

Das elektrokinetische Potential dispergierter Stoffe (Teilchen) wird bedingt durch die Ausbildung einerThe electrokinetic potential of dispersed substances (Particle) is conditioned by the formation of a

(5 elektrischen Doppelschicht Diese kommt dadurch zustande, daß sich bei der Berührung zweier Phasen diejenige mit der höheren Dielektrizitätskonstanten positiv gegenüber der anderen Phase auflädt Diese Aufladungen sichern beispielsweise die Stabilität disper(5 electrical double layer This comes from this comes about that when two phases touch the one with the higher dielectric constant charges positively compared to the other phase These charges ensure, for example, the stability of the disper ser Systeme. Bei Kenntnis des elektrokinetischen Potentials kann man durch gezielte Elektrolytzugabe dieses Potentai! und die Stabilität disperser Systeme beeinflussen, wodurch beispielsweise bei der Abwasserklärung eine optimale Ausflockung der festen Bestand-these systems. Knowing the electrokinetic This potential can be increased by the targeted addition of electrolytes! and the stability of disperse systems influence, whereby, for example, in the case of wastewater treatment, optimal flocculation of the solid stock teile oder in der pharmazeutischen Industrie eine Langzeitstabilität von Dispersionen erreichbar istparts or long-term stability of dispersions can be achieved in the pharmaceutical industry

Es ist eine Reihe von Verfahren und Vorrichtungen der genannten Art bekannt geworden, nach denen das elektrokinetische Potential gemessen werden kann. DieA number of methods and devices of the type mentioned have become known, according to which the electrokinetic potential can be measured. the Grundlagen dieser Verfahren und Vorrichtungen sind beispielsweise die Elektroosmose, das Strömungspotential, die Elektrophorese und das Sedimentationspotential. Mit Hilfe dieser bekannten Verfahren und Vorrichtungen sind nur diskontinuierliche MessungenBasics of these methods and devices are for example electroosmosis, streaming potential, electrophoresis and sedimentation potential. With the help of this known method and Devices are just discontinuous measurements möglich, weil zur Bestimmung des elektrokinetischen Potentials eine Probe aus einer Substanz genommen und in die entsprechende Meßvorrichtung eingebracht werden muß. Solche Meßvorgänge einschließlich der immer notwendigen Reinigungsschritte sind sehrpossible because to determine the electrokinetic Potential a sample of a substance is taken and placed in the appropriate measuring device must become. Such measuring processes, including the cleaning steps that are always necessary, are very

*o zeitraubend. Außerdem ist· der apparative Aufwand meistens sehr erheblich. Insbesondere für die Überwachung der industriellen Fertigungen von suspendierten oder dispergieren Systemen sind die bisher bekannt gewordenen Vorrichtungen oft zu empfindlich und zu * o time consuming. In addition, the outlay on equipment is usually very considerable. In particular for the monitoring of the industrial production of suspended or dispersed systems, the devices that have become known up to now are often too sensitive and too störanfällig.prone to failure.

Aus der DE-OS 22 49 161 ist ein Verfahren zur Bestimmung des Zeta-Potentials von suspendierten kolloidalen Partikeln bekannt, wobei mit einem außerordentlich hohen optischen und elektronischenFrom DE-OS 22 49 161 a method for determining the zeta potential of suspended colloidal particles known, with an extraordinarily high optical and electronic

5" Aufwand eine quasi kontinuierliche Messung dadurch erreicht wird, daß längs einer auf einem Mikroskoptisch angeordneten elektrophoretischen Zelle ein Spannungsgradient aufgebaut wird, in die Zelle eine Probe der suspendierten kolloidalen Partikel eingeführt,5 "effort a quasi continuous measurement thereby what is achieved is that a voltage gradient is built up along an electrophoretic cell arranged on a microscope table, and a sample is introduced into the cell the suspended colloidal particles introduced,

5^r> innerhalb der Zelle das Mikroskopbild der kolloidalen Partikel abgetastet wird, die Teilchen in ihrer Bewegung verfolgt und bestimmt werden, sodann die Daten der Partikelbewegung gespeichert, aus diesen Daten die Partikelgeschwindigkeit berechnet und das Zeta-Poten-5 ^r > inside the cell the microscope image of the colloidal particles is scanned, the movement of the particles is tracked and determined, then the particle movement data is stored, the particle velocity is calculated from this data and the zeta potential

&o tial aus der Partikelgeschwindigkeit dem Spannungsgradienten üb;r der Zelle und der Temperatur der Probe der suspendierten kolloidalen Partikel bestimmt wird.& o tial from the particle velocity, the voltage gradient across the cell and the temperature of the sample the suspended colloidal particles is determined.

Mit diesum bekannten Verfahren ist zwar mit einem unwahrscheinlichen Aufwand vom Prinzip her eine sehrWith this known method it is in principle a very with an improbable effort

fi5 exakte Messung des Zeta-Potentials einzelner kolloidaler Teilchen möglich, in der Praxis werden aber alle 30 Sekunden einzelne Messungen durchgeführt, so daß ein statistisch einigermaßen gesicherter Meßwert erst nachfi5 exact measurement of the zeta potential of individual colloidal particles is possible, but in practice every 30 Seconds individual measurements are carried out, so that a statistically reasonably reliable measured value only after

ca. 30 Minuten als mögliche Regelgröße zur Verfügung steht Außerdem muß bei dieser Vorrichtung die Bewegung der Einzelteilchen, erzeugt durch die Wirkung des elektrischen Feldes, von einem Operator verfolgt werden und schließlich erfordert diese Vorrichtung die Benutzung empfindlicher optischer und elektronischer Bauteile, die einen regelmäßigen technischen Service benötigen.about 30 minutes are available as a possible controlled variable In addition, in this device, the movement of the individual particles must be generated by the Effect of the electric field to be followed by an operator and ultimately requires this device the use of sensitive optical and electronic components that have a regular technical Need service.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen bei geringem apparativem Aufwand das elektrokinetische Potential, insbesondere unter rauhen Betriebsbedingungen, kontinuierlich meßbar istThe object of the present invention is therefore to provide a method and a device indicate with which the electrokinetic potential, in particular is continuously measurable under rough operating conditions

Die Aufgabe wird erfiiidungsgemäß dadurch gelöst, daß aus der zu untersuchenden Dispersion ein Probenstrom kontinuierlich abgezweigt und durch eine Trennzelle geschickt wird, in der der stetig fließende Probensti'om einem Magnetfeld oder einem elektrischen Feld ausgesetzt und in mehrere Teilströme zerlegt wird, welche dann durch Meßzellen geleitet werden, in denen der Feststoffgehait der einzelnen Teilströme kontinuierlich bestimmt wird.According to the invention, the object is achieved by that from the dispersion to be examined, a sample stream is continuously branched off and through a Separation cell is sent, in which the steadily flowing sample sti'om a magnetic field or an electrical Field is exposed and broken down into several partial currents, which are then passed through measuring cells in which the solids content of the individual substreams is continuously determined.

Das erfindungsgemäße Verfahren beeinflußt weder das zu untersuchende System noch den Meßvorgang selbst, da vernachlässigbar geringe Probenströme aus der Dispersion abzweigbar sind. In der Trennzelle, die in der Regel einen Einlauf und zwei Ausläufe aufweist, wird der abgezweigte Probenstrom einem starken Magnetfeld ausgesetzt, das senkrecht zur Strömungsrichtung des Probenstromes und zu der Ebene, in der der Einlauf und die Ausläufe der Trennzelle liegen, verläuft Dieses Magnetfeld bewirkt, daß die suspendierten Teilchen, je nach dem Vorzeichen und der Stärke der auf ihnen befindlichen Ladungen, mehr oder weniger stark aus der Strömungsrichtung abgelenkt werden, und zwar in einer Richtung, die senkrecht auf den Richtungen der Strömung und des Magnetfeldes steht Das Magnetfeld bewirkt also in der Trennzelle eine Trennung der im Dispersionsmittel dispergierten Teilchen, wo'nei unterschiedlich geladene Teilchen mehr oder weniger stark in entgegengesetzte Richtungen abgelenkt werden. Erfahrungsgemäß befinden sich in einer Dispersion jedoch fast ausschließlich nur Teilchen einer Polarität, da entgegengesetzt geladene Teilchen sofort agglomerieren, wobei die Agglomerate dann eine Ladung besitzen, die im wesentlichen der Differenz der Ladungen der Teilchen vor der Agglomeration entspricht. Je nach dem Vorzeichen der Partikelladungen und der Richtung des Magnetfeldes wird durch einen der erwähnten Ausläufe der Trennzelle eine feststoff reichere Dispersion ausströmen, wobei die Stärke der Trennung such noch abhängt von der Strömungsgeschwindigkeit und Turbulenz. Der Wirkungsgrad der Trennung kann dabei durch die genannten Faktoren, nämlich Stärke del Teilchenladung, Stärke des Magnet-Feldes, Strömungsgeschwindigkeit und Turbulenz, von nahezu 0 bis fast 1 varriert werden. Nur beim isoelektrischen Punkt ist kein Unterschied im Feststoffgehalt zwischen den die Trennzelle verlassenden Teilströmungen festzustellen. Die nach der Trennung aus der Trennzelle austretenden Teilströme strömen in Meßzellen ein, in denen mittels bekannter weiter unten erwähnter Methoden der Feststoffgehalt in den einzelnen Teilströmen bestimmt wird. Aus der Größe und dem Vorzeichen der Differenz der Feststoffgehalte kann auf die Größe und das Vorzeichen der Ladung der dispergierten Teilchen >r.d damit auf die Größe des Zeta-Potentials geschlossen werden.The method according to the invention influences neither the system to be examined nor the measuring process even, since negligibly small sample flows can be branched off from the dispersion. In the separation cell in usually has one inlet and two outlets, the branched off sample stream becomes a strong one Exposed to a magnetic field perpendicular to the direction of flow of the sample stream and to the plane in which the inlet and the outlets of the separation cell are located, This magnetic field causes the suspended particles, depending on the sign and strength of the charges on them, more or less strongly deflected from the direction of flow in a direction perpendicular to the directions of the flow and the magnetic field The magnetic field causes a separation of those dispersed in the dispersion medium in the separating cell Particles, where more differently charged particles or be deflected less strongly in opposite directions. Experience has shown that in a dispersion, however, almost exclusively only particles of one polarity, since oppositely charged particles agglomerate immediately, the agglomerates then having a charge which is essentially the difference of the Corresponds to charges of the particles before agglomeration. Depending on the sign of the particle charges and the direction of the magnetic field becomes a solids-richer through one of the mentioned outlets of the separating cell Flow out dispersion, the strength of the separation still depends on the flow rate and turbulence. The efficiency of the separation can be determined by the factors mentioned, namely strength of the particle charge, strength of the magnetic field, Flow velocity and turbulence, can be varied from almost 0 to almost 1. Only at isoelectric point there is no difference in solids content between those leaving the separation cell Determine partial flows. The partial flows emerging from the separation cell after separation flow into Measuring cells, in which the solids content in the individual partial flows is determined. From the size and the sign of the difference in the solids content can on the size and the sign of the charge of the dispersed particles> r.d thus on the size of the Zeta potential can be closed.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist direkt an der Produktionsstätte der Dispersion oder deren weitere Be- bzw, Verarbeitungsstationen anwendbar. Eine Probenentnahme im Sinne der bekannten diskontinuierlichen Meßverfahren ist nicht mehr notwendig, so daß eine kontinuierliche Messung des elektrokinetischen Potentials gewährleistet ist Dadurch ist eine laufende Überwachung des elektrokinetischen Potentials gestattet wodurch eine Kontrolle und Regelung aller vom Zeta-Potential abhängigen Eigenschaften möglich wird.The inventive method is directly at the production site of the dispersion or its further Processing or processing stations can be used. Sampling in the sense of the known discontinuous Measuring method is no longer necessary, so that a continuous measurement of the electrokinetic Potential is guaranteed.This allows continuous monitoring of the electrokinetic potential whereby a control and regulation of all properties dependent on the zeta potential becomes possible.

Eine ähnliche Trennung wie durch das oben erwähnteA separation similar to that mentioned above

Magnetfeld kann durch Anlegung eines elektrischen Feldes an die kontinuierlich strömende Dispersion in der Trennzelle erreicht werden, wobei das elektrische Feld vorzugsweise senkrecht zur Strömungsrichtung und in der durch den Zulauf und die Ausläufe gebildeten Ebene liegt In diesem Falle entspricht das Prinzip der Trennung der dispergierten Teilchen demjenigen der Elektrophorese.Magnetic field can be generated by applying an electric field to the continuously flowing dispersion in the separation cell can be achieved, the electric field preferably perpendicular to the direction of flow and in the plane formed by the inlet and the outlets. In this case, the principle corresponds to Separation of the dispersed particles to that of electrophoresis.

Die genannten Elektroden körnen auch dazu verwendet werden, das Potential zwischen den Seitenwänden der Trennzelle zu messen, das infolge der vom Magnetfeld bewirkten Ablenkung der geladenen dispergierten Partikel erzeugt wird. Dieses Potential entspricht der aus der Physik bekannten, beim Hall-Effekt auftretenden Hall-Spannung.The electrodes mentioned can also be used to measure the potential between the side walls the separation cell to measure the dispersed as a result of the deflection caused by the magnetic field of the charged Particle is generated. This potential corresponds to that known from physics for the Hall effect occurring Hall voltage.

Eine sehr elegante und genaue und wenig aufwendige Bestimmung des Feststoffgehalts ist durch Messung derA very elegant, precise and inexpensive determination of the solids content is by measuring the

jo Trübung der die Meßzellen durchströmenden Dispersionen erreichbar, wobei zur Durchführung der Trübungsmessung die Meßzellen durch geeignete Meßküvetten gebildet werden. Die verwendeten Lichtstrahlen können dabei die Küvetten in Strömungsrichtung der Dispersion oder quer dazu durchsetzen. Bei sehr geringen Trübungen bzw. Trübungsunterschieden kann zur Erhöhung der Empfindlichkeit der Meßanordnung Wechsellicht verwendet werden, das in den Fotozellen ein Wechselstromsignal erzeugt das in bekannter Weise verstärkt werden kann.jo turbidity of the dispersions flowing through the measuring cells can be achieved, with the implementation of the Turbidity measurement the measuring cells are formed by suitable measuring cuvettes. The light rays used can pass through the cuvettes in the direction of flow of the dispersion or across it. at very slight opacities or differences in opacity can increase the sensitivity of the measuring arrangement Alternating light can be used, which generates an alternating current signal in the photocells can be strengthened in a known manner.

Die Ausgangssignale der Fotozeilen können direkt oder verstärkt Dosiereinrichtungen zugeführt werden, über die zur Regelung des elektrokinetischen Potentials und damit zur Erzielung bestimmter, vom elp.ktrokinetisehen Potential abhängiger Eigenschaften bestimmte Elektrolyte der Dispersion zugeführt wei den können.The output signals of the photo lines can be fed directly or amplified to metering devices, on the regulation of the electrokinetic potential and thus to achieve certain, vom elp.ktrokinetisehen Depending on the potential, certain electrolytes can be added to the dispersion.

Ist die Leitfähigkeit der die Meßzellen durchströmenden Dispersion abhängig vom Feststoffgehalt kann der Feststoffgehalt auch durch entsprechende Leitfähigkeitsmessungen bestimmt werden. Aus dem Unterschied der Leitfähigkeit kann dann auf das Zeta-Potential geschlossen werden.If the conductivity of the dispersion flowing through the measuring cells is dependent on the solids content, the Solids content can also be determined by appropriate conductivity measurements. From the difference the conductivity can then be deduced from the zeta potential.

Haben die Feststoffteilchen ein spezifisches Gewicht, das ausreichend von demjenigen des DispersionsmittelsThe solid particles have a specific gravity sufficiently different from that of the dispersant

η abweicht, kann mittels einer kontinuierlichen Ringwaage der Gewichtsunterschied zwischen den die Meßzellen durchströmenden Dispersionen festgestellt werden. Aus der Größe und der Differenz des Gewichts kann dann wiederum auf die Größe und das Vorzeichen der Ladungen der dispergierten Teilchen und damit auf das Zeta-Potential geschlossen werden.η deviates, can by means of a continuous ring balance the weight difference between the dispersions flowing through the measuring cells can be determined. From the size and the difference in weight can then in turn on the size and sign of the Charges of the dispersed particles and thus the zeta potential can be inferred.

Um die dem Meßvorgang unterworfene Dispersion nach Durchlauf der ^ eßzellen weitervrrwenden zu können, was insbesc idere bei teuren Substanzen wichtig ist, können Jie einzelnen Probenströme wieder vereinigt und der D.ipersion, aus der der Probenstrorn entnommen wurde, wieder zugeführt werden.
Eine zur Durchführung des Verfahrens nach An-In order to be able to continue using the dispersion subjected to the measuring process after it has passed through the flow cells, which is particularly important with expensive substances, the individual sample streams can be combined again and fed back to the dispersion from which the sample stream was taken.
One to carry out the procedure after

spruch 1 geeignete Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Trennzelle, die einen Zulauf und in Durchflußrichtung dem Zulauf gegenüberliegende Ausläufe aufweist, welche jeweils in MeBzellen einmünden, an die Einrichtungen zur Bestimmung des Peststoffge- -, halts der die MeBzellen durchströmenden Dispersionen angeschlossen sind, wobei die Trennzelle zwischen den Polen eines Magneten angeordnet ist, dessen Magnetfeld senkrecht zur Strömungsrichtung und senkrecht zu der von dem Zlauf und den Ausläufen gebildeten Ebene verläuft, oder zwischen den Elektroden einer Gleichspannungsquelle angeordnet ist, derart, daß das elektrische Feld senkrecht zur Durchströmungsrichtung und parallel zu der durch den Zulauf und die Ausläufe gebildeten Ebene ausgerichtet ist. ,Claim 1 suitable device is characterized by a separation cell that has an inlet and in Direction of flow has outlets opposite to the inlet, which each open into measuring cells, to the facilities for determining the pesticide content of the dispersions flowing through the measuring cells are connected, wherein the separating cell is arranged between the poles of a magnet whose magnetic field perpendicular to the direction of flow and perpendicular to the plane formed by the Zlauf and the outlets runs, or is arranged between the electrodes of a DC voltage source, such that the electric field perpendicular to the direction of flow and parallel to that through the inlet and the outlets formed level is aligned. ,

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sehr kompakt gebaut werden, da insbesondere die Trennzelle und die Meßzellen mit geringem Raumbedarf herstellbar sind. Bei Benutzung von Permanentmagneten zur Erzeugung des magnetischen Feldes gestaltet sich der Aufbau sehr einfach. Die bei Verwendung elektrischer Felder zur Ablenkung der dispergierten Teilchen vorgesehenen Elektroden können direkt seitlich an den Trennzellen befestigt werden. Die Vorrichtung kann unmittelbar an der Produktionsstätte, beispielsweise ,.-, eines Riihrers oder auch eines Klärbeckenzulaufs, aufgestellt werden. Eine Meßwertfernübertragung ist möglich und kann in üblicher Weise durchgeführt werden. Die Vorrichtung weist keine beweglichen oder dem Verschleiß unterworfenen Teile auf. Sämtliche _J(, Teile der Vorrichtung sind relativ preisgünstig herstellbar, und die Einrichtungen zur Bestimmung des Feststoffgehalts sind im Handel erhältlich. Das Verfahren erfordert daher bei Verwendung der genannten Vorrichtung einen geringen apparativen Aufwand. jsThe device according to the invention can be made very compact, since in particular the separating cell and the measuring cells can be manufactured with little space requirement. When using permanent magnets to generate the magnetic field, the structure is very simple. The electrodes provided for deflecting the dispersed particles when using electric fields can be attached directly to the side of the separating cells. The device can be set up directly at the production site, for example, a stirrer or a clarifier inlet. Remote transmission of measured values is possible and can be carried out in the usual way. The device has no moving parts or parts subject to wear. All _{J (,} parts of the apparatus are relatively inexpensive to manufacture, and the means for determining the solids content are commercially available. Therefore, the method requires the use of said device a low expenditure on apparatus. Js

Eine bevorzugte Ausführungsform der Trennzelle ist gekennzeichnet durch ein flaches, im Querschnitt rechteckiges Rohr, dessen eines Ende sich zum Zulauf hin gleichmäßig verjüngt und dessen anderes Ende in zwei zum Zulauf und zum Rohr symmetrisch angeord- jo riete, sich verjüngende Ausläufe übergeht.A preferred embodiment of the separating cell is characterized by a flat cross-section rectangular tube, one end of which tapers evenly towards the inlet and the other end in two symmetrically arranged to the inlet and to the pipe advised to go over tapered spouts.

rWr» c,™ A_n- -r.~_ n_ _:_i . _: i_:_i ao: rWr »c, ™ A _n - -r. ~ _ n_ _: _ i. _: i _: _ i ao:

gen Zulauf und die F.ir.stellung eines relativ gleichmäßigen Strömungsbildes im rechteckigen Rohr mit geringen Turbulenzen, wenn die Geschwindigkeit der einströmenden Dispersion ausreichend niedrig gehalten wird. Die flache Ausführungsform der Trennzelle beding! einen Flüssigkeitsstrom geringer Tiefe und großer Breite, wodurch eine große Wechselwirkung zw sehen Magnetfeld und den geladenen dispergierten Teilchen und damit eine kräftige Ablenkung auch bei relativ geringen magnetischen Feldstärken erzielbar ist.The inflow and the flow of a relatively even Flow pattern in a rectangular tube with low turbulence if the speed of the inflowing dispersion is kept sufficiently low. The flat version of the separation cell conditional! a stream of liquid of shallow depth and width, creating a large interaction zw see magnetic field and the charged dispersed Particles and thus a powerful deflection can be achieved even with relatively low magnetic field strengths.

Als Einrichtungen zur Bestimmung des Feststoffgehalts der in die Meßzellen durchströmenden Dispersionen eignen sich insbesondere die an sich bekannten Trübungsmeßeinrichtungen, wobei die Meßzeilen für Trübungsmessung geeignete Küvetten sein müssen, wie auch Einrichtungen zur Messung der Leitfähigkeit oder Einrichtungen zur kontinuierlichen Wägung, wofür als Beispiel die Ringwaage angegeben werden soll. &cAs devices for determining the solids content of the dispersions flowing into the measuring cells The turbidity measuring devices known per se are particularly suitable, the measuring lines for Turbidity measurement must be suitable cuvettes, as well as facilities for measuring conductivity or Devices for continuous weighing, for which the ring scale should be given as an example. & c

Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist, näher erläutert werden.The invention is now based on an embodiment, which is shown schematically in the drawing, are explained in more detail.

Die Abbildung zeigt eine Trennzelle 1, die aus einem Rohr 2 mit rechteckigem Querschnitt besteht, das einen Zulauf 3 und zwei Auslaufe 4 und 4' besitzt In der Trennzelle fließt ein aus der zu untersuchenden Dispersion abgezweigter Probenstrom 5 mit einer Geschwindigkeit 6 den beiden Ausläufen 4 und 4' zu wobei die Dispersion zur leichteren Darstellung der Verhältnisse aus einer flüssigen Phase und einer festen Phase aus kugeligen Partikeln bestehen soll, die negativ aufgeladen sein sollen und von denen der Einfachheit halber nur eines 7 dargestellt ist.The figure shows a separation cell 1, which consists of a tube 2 with a rectangular cross-section, the one Inlet 3 and two outlets 4 and 4 'have In the separating cell, a flows from the to be examined Dispersion of branched off sample stream 5 at a speed 6 to the two outlets 4 and 4 ' wherein the dispersion for the easier representation of the proportions of a liquid phase and a solid Phase should consist of spherical particles that should be negatively charged and of those of simplicity for the sake of only one 7 is shown.

Ein Magnetfeld 8 ist senkrecht zur Strömungsrichtung 6 der Dispersion 5 und senkrecht zur horizontalen Oberfläche der Trennzelle gerichtet. Im Magnetfeld 8 erfahren die wandernden geladenen dispergierten Partikel 7 eine zu ihrer Geschwindigkeit 6 senkrechte Kraft 9, die sogenannte Lorenzkraft, welche die Teilchen im dargestellten Beispiel nach rechts drängt Die beiden Bewegungskomponentsn 6 und 9 setzen sich vektoriell zu einer Resultierenden zusammen, zu der tatsächlichen Strömungsrichtung 10 der Partikel, so daß im vorliegenden Falle — bei negativ geladenen Teilchen — im rechten Auslauf 4 ein* höhere Partikelkonzentration bzw. Feststoffkonzentntion als im linken Auslauf 4' entsteht.A magnetic field 8 is perpendicular to the flow direction 6 of the dispersion 5 and perpendicular to the horizontal Surface of the separation cell directed. In the magnetic field 8, the migrating charged experience dispersed Particles 7 a force 9 perpendicular to their speed 6, the so-called Lorenz force, which the Particle pushes to the right in the example shown The two movement components 6 and 9 settle vectorially to a resultant together, to the actual flow direction 10 of the particles, so that in the present case - with negatively charged particles - in the right outlet 4 a * higher particle concentration or solids concentration than arises in the left outlet 4 '.

Die beiden aus den Auslaufen 4 und 4' austretenden Teilströme ti und 11' durchfließen die Küvetten 12 und 12'. Diese Küvetten werden von Licht aus Lichtquellen 13 und 13' durchstrahlt, deren Emissionsspektrum aul die Absorption der Dispersion abgestimmt werden kann. Das durchgehende, nicht absorbierte Licht fällt auf lichtempfindliche Elemente 14 und 14', beispielsweise Fotouioden, Fototransistoren, Fotowiderstände oder Fotomultiplier, die ein elektrisches Signal abgeben dessen Stärke von der durchgehenden Lichtmenge und damit von der Konzentration der dispergierten Teilchen abhängt. Dieses elektrische Signal kann Dosiereinrichtungen (nicht gezeigt) zur definierten Zugabe von Elektrolyten zur Dispersion zugeführt werden, um da« elektrokinetische Potential der Dispersion zu beeinflussen. The two substreams ti and 11 'emerging from the outlets 4 and 4' flow through the cuvettes 12 and 12 '. These cuvettes are penetrated by light from light sources 13 and 13 ', the emission spectrum of which can be adjusted to the absorption of the dispersion. The passing, unabsorbed light falls on light-sensitive elements 14 and 14 ', for example photodiodes, phototransistors, photoresistors or photomultipliers, which emit an electrical signal, the strength of which depends on the amount of light passing through and thus on the concentration of the dispersed particles. This electrical signal can be fed to metering devices (not shown) for the defined addition of electrolytes to the dispersion in order to influence the electrokinetic potential of the dispersion.

An den Küvetten 12 und 12' sind Leitungen 15 und 15 angeschlossen, die sich zu einer einzigen Leitung 16 vereinigen, welche wiederum in eine geeignete Misch kammer münden karu, aus der die vermischter Teilströme wieder der Dispersion, aus der derLines 15 and 15 are connected to the cuvettes 12 and 12 'and form a single line 16 combine, which in turn lead into a suitable mixing chamber karu, from which the mixed Partial streams again of the dispersion from which the

können.can.

Statt durch ein Magnetfeld 8 kann eine Anreicherung der dispergierten Partikel 7 in einem der beider Ausläufe 4 oder 4' auch durch ein elektrisches Feld bewirkt werden. Zu diesem Zweck versieht man die Trennzelle 1 zweckmäßigerweise, wie dargestellt, mil zwei seitlichen Elektroden 17 und 17' einer Gleichspan nungsquelle (nicht gezeigt), um ein elektrisches Feld zi erzeugen, das senkrecht zur Bewegungsrichtung b dei Partikel 7, jedoch parallel zu der durch den Zulauf 3 und die Ausläufe 4 und 4' gebildeten Ebene gerichtet ist. Bei der in der Figur dargestellten Polarität hat das elektrische Feld die Richtung des Pfeiles 18, und es ergeben sich aufgrund der Wechselwirkung zwischen den geladenen Partikeln 7 und dem elektrischen Feld 18 qualitativ die entgegengesetzten Bewegungsverhältnisse wie durch Einwirkung des oben beschriebenen Magnetfeldes 8.Instead of a magnetic field 8, the dispersed particles 7 can be concentrated in one of the two Outlets 4 or 4 'can also be caused by an electric field. For this purpose the Separating cell 1 expediently, as shown, with two lateral electrodes 17 and 17 'of a direct chip voltage source (not shown) to generate an electric field zi which is perpendicular to the direction of movement b dei Particle 7, but is directed parallel to the plane formed by the inlet 3 and the outlets 4 and 4 '. at the polarity shown in the figure, the electric field has the direction of arrow 18, and it arise due to the interaction between the charged particles 7 and the electric field 18 qualitatively the opposite movement conditions as by the action of the one described above Magnetic field 8.

Bei Kontakt mit der Dispersion können die Elektroden auch dazu verwendet werden, das der Hall-Spannung entsprechende Potential zwischen den Seitenwänden der Trennzelle 1 zu ermitteln, das dem Produkt aus Teilchenzahldichte der dispergierten Teilchen und ihrer Ladung umgekehrt proportional istWhen in contact with the dispersion, the electrodes can also be used to Hall voltage to determine the corresponding potential between the side walls of the separation cell 1, the Product of the number density of the dispersed particles and their charge is inversely proportional

Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform ist als schematisches Beispiel aufzufassen. In der PraxisThe embodiment shown in the drawing is to be understood as a schematic example. In practice

7 87 8

wird man die Übergänge von der Trennzelle 1 zu den könnten. Die Auslaufe 4 und 4'der Trennzelle 1 könnenone becomes the transitions from the separation cell 1 to the could. The outlets 4 and 4 'of the separating cell 1 can

Meß/ellcn 12 und 12' und von den Mcßzcllen zu ilen beispielsweise als Meßküvetlen für die Trübungsmes-Measuring cells 12 and 12 'and of the cells to be used, for example, as measuring cells for the turbidity measurement.

l.eiuingen 15 und 15' zu wählen, daß möglichst keine sung ausgebildet sein, wobei man zweckmäßigerweiscl.eiuingen 15 and 15 'to choose that as little as possible no solution be formed, whereby one expediently c

oder nur vrrnachlässighar geringe zusätzliche Turbulcn- die Kiivettcn quer zur Stromrichiung der Dispersionor only negligently there were slight additional turbulence - the cells transverse to the direction of flow of the dispersion

/en enlstchen. die u. U. die Meüergcbnisse verfälschen , durchstrahlt./ enlstchen. which may falsify the results.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claims;

t. Verfahren zur Messung des elektrokinetischen Potentials (Zeta-Potentials) einer Dispersion, insbesondere unter rauhen Betriebsbedingungen, dadurch gekennzeichnet, daß aus der zu untersuchenden Dispersion ein Probenstrom (5) kontinuierlich abgezweigt und durch eine Trennzelle (1) geschickt wird, in der der stetig fließende Probenstrom (5) einem Magnetfeld. (8) oder einem elektrischen Feld (17—17') ausgesetzt und in mehrere Teilströme (11, 11') zerlegt wird, welche dann durch Meßzellen (12, 12') geleitet werden, in denen der Feststoffgehalt der einzelnen Teilsixöme kontinuierlich bestimmt wird.t. Method of measuring the electrokinetic Potential (zeta potential) of a dispersion, in particular under rough operating conditions, characterized in that from the to investigating dispersion, a sample stream (5) is continuously branched off and through a separating cell (1) is sent, in which the steadily flowing sample stream (5) a magnetic field. (8) or one electric field (17-17 ') exposed and broken down into several partial currents (11, 11'), which are then passed through measuring cells (12, 12 ') in which the solids content of the individual Teilixöme is determined continuously.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffgehalt durch kontinuierliche Trübungsmessung bestimmt wird,2. The method according to claim 1, characterized in that the solids content is determined by continuous turbidity measurement,

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffgehalt durch kontinuierliche Leitfähigkeitsmessung bestimmt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the solids content is determined by continuous conductivity measurement.

4. VerfaiiFen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffgehalt durch kontinuierliche Wägung, beispielsweise mit Hilfe einer Ringwaage, bestimmt wird.4. VerfaiiFen according to claim 1, characterized in that the solids content is determined by continuous weighing, for example with the aid of a ring balance.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teilströme (11 und 11') nach Durchfließen der Meßzehen (12 und 12') wieder vereinigt und vermischt und der Dispersion, aus der der Probenstrom abgezweigt wird, wieder zugeführt werden.5. The method according to claim 1, characterized in that the individual partial flows (11 and 11 ') after flowing through the measuring toes (12 and 12 ') reunited and mixed and the dispersion from which the sample stream is branched off, can be fed back in.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Trennzelle (1), die einen Zulauf (3) und in Durchflußrichtung dem Zulauf (3) gegenüberliegende Ausläufe (4 und 4') aufwt st, welche jeweils in Meßzellen (12 und 12') münden, an die Einrichtungen zur Bestimmung des Feststoffgehalts (13,13' und 14, 14') der die Meßzellen (12 und 12') durchströmenden Dispersionen (5) angeschlossen sind, wobei die Trennzelle (1) zwischen den Polen eines Magneten angeordnet ist, dessen Magnetfeld (8) senkrecht zur Strömungsrichtung (6) und senkrecht zu der von dem Zulauf (3) und den Ausläufen (4 und 4'J gebildeten Ebene verläuft, oder zwischen den Elektroden (17 und 17') einer Gleichspannungsquelle angeordnet ist, derart, daß das elektrische Feld (18) senkrecht zur Durchströmungsrichtung (6) und parallel zu der durch den Zulauf (3) und die Ausläufe (4 und 4') gebildeten Ebene ausgerichtet ist.6. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized by a Separating cell (1) which has an inlet (3) and outlets (4 and 4 ') opposite the inlet (3) in the direction of flow, each of which is in Measuring cells (12 and 12 ') open to the devices for determining the solids content (13, 13' and 14, 14 ') of the dispersions (5) flowing through the measuring cells (12 and 12') are connected, the Separating cell (1) is arranged between the poles of a magnet whose magnetic field (8) is perpendicular to the Direction of flow (6) and perpendicular to that of the inlet (3) and the outlets (4 and 4'J formed plane runs, or between the electrodes (17 and 17 ') of a DC voltage source is arranged in such a way that the electric field (18) perpendicular to the direction of flow (6) and parallel to that through the inlet (3) and the outlets (4 and 4 ') formed plane is aligned.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennzelle (1) im wesentlichen ein flaches, im Querschnitt rechteckiges Rohr (2) ist, dessen eines Ende sich zum Zulauf (3) hin gleichmäßig verjüngt und dessen anderes Ende in zwei zum Zulauf (3) und zum Rohr (2) symmetrisch angeordnete, sich verjüngende Ausläufe (4 und 4') übergeht.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the separating cell (1) is essentially a is a flat tube (2) with a rectangular cross-section, one end of which extends towards the inlet (3) evenly tapered and the other end symmetrical in two to the inlet (3) and to the pipe (2) arranged, tapering outlets (4 and 4 ') passes.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bestimmung; des Feststoffgehalts eine an sich bekannte Trübungsmeßeinrichtung ist, wobei die vorgesehenen Meßzellen (12 und 12') für Trübungsmessungen geeignete Küvetten sind.8. Apparatus according to claim 6, characterized in that the means for determining; of Solids content is a known turbidity measuring device, the provided measuring cells (12 and 12 ') being suitable for turbidity measurements Cuvettes are.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bestimmung des Feststoffgehalts eine an sich bekannte Einrichtung zur Messung der Leitfähigkeit ist.9. Apparatus according to claim 6, characterized in that the means for determining the Solid content is a known device for measuring conductivity.

10, device according to claim 6, characterized in that the device for determining of the solids content is a device known per se for continuous weighing