DE102012001792A1

DE102012001792A1 - Fluoridselektives Verfahren zur Überwachung und Regelung einer lnhibitorkonzentration in Klima- und Kühlkreislaufwässern

Info

Publication number: DE102012001792A1
Application number: DE201210001792
Authority: DE
Inventors: Winfried Schellbach
Original assignee: Individual
Current assignee: SCHELLBACH, WINFRIED, DE
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2013-08-01
Anticipated expiration: 2032-02-01
Also published as: DE102012001792B4

Abstract

Ionenselektives Verfahren zur Überwachung und Steuerung der Inhibitorkonzentration in Klima- und Kühlkreislaufwässern ist gekennzeichnet dadurch, dass ein Inhibitor, der Wirkstoffe für den Korrosionsschutz und/oder der Härtestabilisierung für Kreislaufwässern beeinhaltet, mit fluoridhaltigen Stoffen so vermischt wird, dass diese dissoziieren und eine definierte fluoridhaltige Inhibitorlösung mit bekanntem Mischungsverhältnis im Inhibitor ergeben, womit das Fluoridion einen konzentrationsbezogenen Marker für den Inhibitor darstellt, und diese fluoridhaltige Inhibitorlösung dem Kreislaufwasser gesteuert zudosiert wird und durch eine kombinierte Leitfähigkeitsmessung mit einer ionenselektiven Fluoridmessung eine Mess- und Steuergröße zur Dosierung des fluoridhaltigen Inhibitors gebildet wird, die eine Unter- oder Überdosierung der geplanten Inhibitorkonzentration im Kreislaufwasser verhindert.

Description

Aus der DD 276307 ist bekannt, dass zum Korrosionsschutz und/oder zur Wasserhärtestabilisierung Behandlungsmittel, sogenannte Inhibitoren, offenen oder geschlossenen Kühl- oder Klimawasserkreisläufen zugegeben werden, um Korrosionen und Härteausfällungen an den eingebauten Materialien zu vermeiden.
Weiterhin ist aus der DE 68914581 bekannt, dass die zugegebenen Inhibitoren zur Vermeidung von Über- oder Unterdosierungen kontinuierlich zu überwachen und die Dosierung so zu steuern ist, dass eine gewünschte Mindestkonzentration eines Inhibitors im Kreislaufwasser nicht über- bzw. unterschritten wird. Weiterhin ist bekannt, dass die Inhibitoren mit einem fluoreszierenden Stoff markiert werden können, deren kontinuierliche optische Bestimmung, mittels eines Fluorometers, auf die Konzentration des im Wasser befindlichen Inhibitors zurück schließen läßt.
Weiterhin ist bekannt, das der Markierungsstoff (Tracer) nicht toxisch und biologisch abbaubar ist, womit die Abwasserqualitäten eingehalten werden.
Probleme bei der Fluoreszenzmessung sind die allgemein bekannten Wechselwirkungen zwischen Probe, Fluorophor (Tracer) und Messeinrichtung. So werden durch Probentrübung, Filmbildungen, veränderten Fluoreszenz-Intensitäten und Emissionen, Messergebnisse verfälscht, weshalb der Kalibrier- und Serviceaufwand am Fluorometer sehr groß wird und die Gefahr von Über- bzw. Unterdosierungen sehr groß werden.
Diese Probleme der optischen Messtechnik, insbesondere der kontinuierlichen Prozessmesstechnik, zu beseitigen wird nachfolgend ein anderes Messverfahren zur Überwachung von Inhibitoren in offenen oder geschlossenen Kühl- oder Klimawasserkreisläufen vorgestellt.
Grundlage dafür ist das servicefreundlichere und wartungsärmere potentiometrische Messverfahren, welches mittels einer ionenselektiven Fluoridelektrode in Kombination mit einer Leitwertelektrode realisiert werden kann. Durch definierte Zugabe eines fluoridhaltigen Salzes, vorzugsweise dem Natriumfluorid, zu den Inhibitoren, wird ein festes Mengenverhältnis zwischen Inhibitor und Fluorid eingestellt, welches im Kreislaufwasser mittels einer fluoridselektiven Elektrode kontrolliert werden kann. Vorteil ist, dass das Fluorid in gelöster Form mit vielen getesteten sauren und alkalischen Inhibitoren als Ion aktiv im Wasser verbleibt und keine stofflichen Verbindungen mit den typischen Inhibitoren zum Korrosionsschutz oder Härtestabilisierung eingeht, womit die Fluoridkonzentration im wesentlichen mit der Inhibitorkonzentration korreliert. Weiterhin sind die bekannten Fluoridelektroden, durch die Verwendung von Fluorid-Einkristallen, sehr empfindlich und selektiv, womit ein Mischungsverhältnis zum Inhibitor kleiner, gleich 1%, bezogen auf sein Gewichtsanteil, realisiert werden kann. Damit ist der Fluoridanteil gegenüber den Wirkstoffen des Inhibitors vernachlässigbar und auch für die Bestimmung zur Einleitung des aufkonzentrierten Kreislaufwassers in Abwassereinrichtungen unproblematisch.
Verfälschungen des Fluoridgehaltes durch die Speisewässer in den Kreislaufwässern sind ebenfalls nicht gegeben, da der Fluoridgehalt in den meisten Rohwässern kleiner 300 μg/l liegt.
Ein Nachteil der potentiometrischen Messung besteht gegenüber den optischen Problemen der Fluorometer, dass das Potential der Fluoridelektrode durch die Fluorid-Ionenaktivität bestimmt wird. Untersuchungen ergaben, dass mit Bestimmung der Leitfähigkeit und des Fluoridpotentials des Kreislaufwassers, eine Bewertung der Fluoridkonzentration möglich ist, womit eine hinreichende Konzentrationsbestimmung des Inhibitors besteht, und damit die Dosierung des fluoridhaltigen Inhibitors hinreichend genau und wirtschaftlich, realisiert werden kann.
Ausführungsbeispiel
In der nachfolgenden Zeichnung wird ein typischer offener Kühlkreislauf mit Zwischenspeicher (1), Kühler (2), Umwälzpumpe (3), Wärmetauscher (4), und Kreislaufwasser (5) dargestellt. Die Befüllung und Ergänzung des Kreislaufwassers (5) wird durch das, in der Regel, pegelgesteuerte Befüllungsventil (6) realisiert. Die erforderliche Absalzung mit Absalzventil (7) wird typischerweise über die Grenzwertüberwachung der Leitfähigkeit des Kreislaufwassers (5) mittels einer Leitfähigkeitselektrode (12), welche typischerweise mittels Bypassleitung (9) durch eine Durchflußzelle (11) geleitet wird, durchgeführt.
Die Steuerung des Absalzventils (7) erfolgt mittels einer parametrierbaren Mikrorechnereinheit (10) an der einerseits die Leitfähigkeitselektrode (12) sowie das Absalzventil (7) angeschlossen ist.
Erfindungsgemäß wird das vorher bekannte System in dem Sinne erfinderisch erweitert, indem in die Durchflußzelle (11) zu der Leitfähigkeitselektrode (12) zusätzlich eine fluoridselektiven Elektrode (13) montiert wird, deren beiden Messsignale in der Mikrorechnereinheit (10) gemeinsam ausgewertet werden. Weiterhin wird anstelle einer typischen Inhibitorlösung eine definierte fluoridhaltige Inhibitormischlösung in den Inhibitor-Dosierbehälter (8) befüllt.
Der Mikrorechnereinheit (10) ist das eingestellte Fluorid-Inhibitor-Mischungsverhältnis sowie die geplante Mindest- und Maximalkonzentration des Inhibitors im Kreislaufwasser (5) bekannt. Über die Steuerleitung (14) ist die Mikrorechnereinheit (10) mit der Dosierpumpe (8) der Dosierstation verbunden.
Die Mikrorechnereinheit (10) bewertet aus den kontinuierlichen Messergebnissen der Leitfähigkeitssonde (12) und der Fluoridelektrode (13), dem eingestellten Fluorid-Inhibitor-Mischungsverhältnis, der ermittelten Soll-Ist-Abweichung der Inhibitorkonzentration und dem bekannten Dosiermengen/Zeitverhältnis der Dosierpumpe (8) eine Steuergröße zur Ansteuerung der Dosierpumpe des Inhibitors.
Somit wird erfinderisch in der Mikrorechnereinheit (10) neben der allgemein bekannten Absalzsteuerung (7) ein weiterer Soll-Ist-Vergleich der fluoridhaltigen Konzentration des Inhibitors unter Berücksichtigung des aktuellen Leitwertes und dem Fluoridpotential im Kreislaufwasser (5) gebildet und die Dosierpumpe der Dosierstation (8) so angesteuert, das die vorgegebene Inhibitorkonzentration im Kreislaufwasser nicht unter- bzw. überschritten wird.
Bezugszeichenliste

1: Kreislaufwasserzwischenspeicher
2: Kühler
3: Umwälzpumpe
4: Wärmetauscher
5: Kreislaufwasser
6: Ergänzungswasser mit Ergänzungsventil
7: Absalzung mit Absalzventil
8: Fluoridhaltiger Inhibitor in Dosierstation mit steuerbarer Dosierpumpe
9: Bypassleitung
10: Mikrorechnereinheit
11: Durchflussmesszelle mit mindestens 2 Sensoren
12: Leitfähigkeitssensor
13: Fluoridsensor
14: Steuerleitungen für Dosierpumpe und Absalzventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DD 276307 [0001]
DE 68914581 [0002]

Claims

Ionenselektives Verfahren zur Überwachung und Steuerung der Inhibitorkonzentration in Klima- und Kühlkreislaufwässern ist gekennzeichnet dadurch, dass ein Inhibitor, der Wirkstoffe für den Korrosionsschutz und/oder der Härtestabilisierung für Kreislaufwässern beeinhaltet, mit fluoridhaltigen Stoffen so vermischt wird, dass diese dissoziieren und eine definierte fluoridhaltige Inhibitorlösung mit bekanntem Mischungsverhältnis im Inhibitor ergeben, womit das Fluoridion einen konzentrationsbezogenen Marker für den Inhibitor darstellt, und diese fluoridhaltige Inhibitorlösung dem Kreislaufwasser gesteuert zudosiert wird und durch eine kombinierte Leitfähigkeitsmessung mit einer ionenselektiven Fluoridmessung eine Mess- und Steuergröße zur Dosierung des fluoridhaltigen Inhibitors gebildet wird, die eine Unter- oder Überdosierung der geplanten Inhibitorkonzentration im Kreislaufwasser verhindert.
Verfahren nach 1 gekennzeichnet, dass die Leitfähigkeitsmessung und die Fluoridmessung in dem zu behandelnden Kreislaufwasser für Klima- und Kühlkreissysteme erfolgt.
Verfahren nach 1 gekennzeichnet, dass die Messsignale der Leitwert- und Fluoridmessung in einer Mikrorechnereinheit zusammengeführt werden und daraus eine Messgröße gebildet wird, die der Konzentrationsmenge des Inhibitors im Kreislaufwasser entspricht und korreliert.
Verfahren nach 1 gekennzeichnet, dass die fluoridhaltige Inhibitorlösung vorzugsweise aus einem definierten Mischungsverhältnis mit Natriumfluorid hergestellt wird.
Verfahren nach 4 gekennzeichnet, dass die eingesetzte Fluoridkonzentration vorzugsweise kleiner oder gleich 1% des Gewichtsanteils im Bezug zum Gewichtsanteil des Inhibitors ist.
Verfahren nach 3 gekennzeichnet, das in der Mikrorechnereinheit eine Steuergröße zur Dosierung des fluoridhaltigen Inhibitors gebildet wird und damit die Inhibitordosierung gesteuert wird.
Verfahren nach 3 gekennzeichnet, dass die Leitwertmessung vorzugsweise eine temperaturkompensierte Leitfähigkeitsmessung ist.
Verfahren nach 1 gekennzeichnet, dass die Inhibitordosiersteuerung mit einer Absalzsteuerung des Kreislaufwassers kombiniert werden kann.