DE102012103232A1

DE102012103232A1 - Flüssigkeitsüberwachungsanordnung

Info

Publication number: DE102012103232A1
Application number: DE201210103232
Authority: DE
Inventors: Horst Ahlers; Rolf-Dietrich Berndt
Original assignee: Ip Know Ug (haftungsbeschrankt); IP KNOW UG HAFTUNGSBESCHRAENKT
Current assignee: Ip Know Ug (haftungsbeschrankt); IP KNOW UG HAFTUNGSBESCHRAENKT
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2013-10-17

Abstract

Der Einsatz elektrochemisch nach Nernst messender ionensensitiver Elektroden zur Qualitätsüberwachung von Flüssigkeiten ist bei Dauerbetrieb beispielsweise durch Biofouling und Oxidation erheblich begrenzt. Eine dafür erforderliche Reinigung wird mittels Rollkörpern, die mechanisch reinigen, aber auch Depotstoffe abgeben können, innerhalb von Elektroden, die aus oder in Ringen aufgebaut sind, erzielt. Einige Rollkörper können radioaktive Materialien zur Bakterienabtötung enthalten.

Description

Das Patent wird in der Messtechnik angewendet.
Bekannt sind Multisensor-Informationssysteme nach Patent DE 103 15 848 , in den Ausgestaltungen nach den Patenten DE 10 2006 054 297 , DE 10 2006 058 504 und DE 10 2006 058 505 , welche schwachselektive Elektroden zur Informationsgewinnung aus Elektrolyten einsetzen. Eine Kopplung mit weiteren Sensoren ist in den Patenten DE 102 03 613 und DE 10 2006 058 503 vorgenommen.
Eine neue innovative Lösung für die Aufgabe der Informationsgewinnung mit Sensoren ist der Einsatz von Textilfasern als Sensor und Reaktor gemäß den Patenten DE 10 2004 008 319 und DE 196 19 858 . Deren optionale Metallisierung ist gemäß Band- und Flechtindustrie 40(2003)4, 115–121 mitgeteilt.
Der Einsatz dieser neuen Sensortechnik ist beschrieben in H. Ahlers (Hrsg.): Früherkennung des Diabetes, Edition JENASENSORIC 2004 (ISBN 3-00-013481-6) und H. Ahlers, R. Reisch, L. Wang: Elektronisch riechen, schmecken etc., Beuth Verlag 2010 (ISBN 978-3-4120-17387-8) und Behr’s Verlag 2010 (ISBN 978-3-89947-729) sowie Fleischwirtschaft 87(4), 153–155.
Weiterhin gibt es Vorarbeiten beispielsweise von Martinez-Manez u.a.: Sensors & Actuators B, Chemical 104(2), (2005), 302–307 und Winquist u.a.: Analytica Chimica Acta 683(2011), 192–197, die ebenfalls schwachselektive metallische Elektroden wie Au, Ir, Pd, Rh, C, Ag, Ni, Cu, Pt, Al, Sn, Pb einsetzen und mechanisch wirkende Reinigungsvorrichtungen.
Keine der genannten schwachselektiven Anordnungen ist in Wasser oder anderen Flüssigkeiten über den Labor- bzw. allgemeinen Einsatz hinausgekommen. Die Standzeiten, das Biofouling, die Oxidation und die unterschiedlichen Flüssigkeitszusammensetzungen haben einem Dauereinsatz im Weg gestanden. Insbesondere ist einer bakteriellen Belastung bisher nur durch biologisch-chemische Analysen beizukommen. Zusätzlich verfälscht eine fehlende efffektive Reinigung alle Messergebnisse über die gewünschten langen Standzeiten, welche schließlich wertlos werden.
Aufgabenstellung
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Lösung zu finden, die oben genannte Grenzen zu durchbrechen gestattet.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass steck- oder schraubbare Ringe, die aber auch dauerhaft verbunden werden können, als informationsermittelnde elektrochemische ionensensitive Elektroden aufgebaut und Teil eines offenen oder geschlossenen flüssigkeitsführenden Systems sind. Innerhalb dieser Ringe werden Rollkörper angeordnet, die bei Flüssigkeitsbewegung rotierend die Elektroden mechanisch reinigen und/oder mit ihrem Abrieb oder einer Diffusion aus einem Depot oder einer radioaktiven Strahlung infolge geeigneter Materialauswahl eine Reinigung und/oder Qualitätsverbesserung der Flüssigkeit erzielen. Diese Rollkörper werden bei fehlender Flüssigkeitsbewegung beispielsweise mittels äußeren Magneten oder anderen Hilfsenergien künstlich bewegt. Die Ringe können auch nebeneinander angeordnet, als Punktelektroden, aber auch mit anderen Geometrien und als beliebige Hohlkörper ausgebildet sein.
Die Ringe sind aus ionensensitiven, ionenselektiven und/oder schwach ionenselektiven Materialien oder nur Teile bzw. Stellen der Ringe aus diesen Materialien gebildet. Solche Materialien sind beispielsweise selektive Materialien wie Ag/AgCl, AgS, CuS, Se/Ag₂S und schwachselektive Materialien wie Pt, Ti, Mo, W, Sn, Nb. Das zu- bzw. abführende Eisen-, Blei- oder Kupferrohr kann als Elektrode geschaltet sein. Zwischen diesen Ringen befinden sich elektrisch isolierende Ringe bzw. Anordnungen oder Teile bzw. Stellen der Ringe mit elektrochemisch wirksamen Materialien. Diese sind gegeneinander elektrisch isoliert, aber durch den Flüssigkeitselektrolyt verbunden. Gemessen wird die Nernst-Spannung, die Aussagen über die Ionen in der Flüssigkeit liefert und damit über Qualitäten zu urteilen gestattet.
Die Rollkörper sind vorrangig im Hinblick auf den Abrieb zu wählen. Eine Depotwirkung ist aber ebenfalls je nach Qualitätsverbesserungsverlangen berücksichtigbar, z.B. kann ein radioaktiv strahlender Rollkörper bakterientötend eingesetzt sein oder es ist eine UV-Licht-quelle vorgesehen. Ein Äquivalent zu Rollkörpern mit analogem Wirkungseinsatz sind auch Knäuel, Fäden oder sich im Flüssigkeitsstrom bewegende andere Körper. Depots können gebildet sein aus beispielsweise Zeolithen mit gespeicherten antibakterillen Wirkstoffen, Ionenaustauscher, Salze oder auch hin und wieder zu erneuernde Shrimps-Schalen als Beispiel für Naturstoffe oder Chemikalien, die z.B. Arsen in eine nicht toxische chemische Verbindung überführen. Eine Vorrichtung, die die Rollkörper am Verlassen des vorgesehenen Teils des flüssigkeitsführenden Systems hindert, ist in üblicher Weise vorzusehen.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll an den 1 und 2 am Beispiel Wasser erläutert werden.
In 1 wird ein Wasserrohr 1 von Leitungswasser oder Abwasser 2 durchströmt. Es wird stückweise ersetzt durch leitende Ringe 3–6 aus verschiedenen Materialien, die als elektrochemische Elektroden wirken. Diese werden entweder mit Isolationszwischenringen 10 mit den Ringen 3–6 je nach gewünschter Messinformation zusammengeschraubt oder diese Ringe enthalten die Elektroden nur an ausgewählten Stellen ihres Umfanges und sind ansonsten elektrisch isoliert wie in 2 dargestellt (Ring 5 als Beispiel mit Isolationen 10 und Elektroden 3–6 in Ring 5). Materialien können sein: Ring 3 – Titan, Ring 4 – Platin, Ring 5 – Gold, Ring 6 – Silber/Silberchlorid. Ring bedeutet hier auch Elektrode. Diese Materialien sind auf der Ringoberfläche oder auf Teilen davon erforderlich. Das Wasserrohr 1 aus einem eisenhaltigen Material kann ebenfalls als Elektrode eingesetzt werden. Weiterhin können Ringe auch selektiv oder summarisch auf biologisch und/oder chemisch ansprechende Schichten ausgerüstet sein, beispielsweise Imprinting-Materialien. Die elektrochemischen Spannungen, die an den Ringen abnehmbar sind, werden zur Wasserqualitätsüberwachung über elektronische Anordnungen eingesetzt. Es sind beliebig viele Elektroden in dieser Weise, mindestens aber zwei, kombinierbar. Innerhalb dieser Ringe sind Rollkörper 7 mit glatter oder strukturierter Oberfläche eingebracht, die durch Schutzvorrichtungen 8 am Verlassen des Rohrstücks gehindert werden. Diese Rollkörper 7 reinigen bei fließendem Wasser die Elektroden der Ringe oder als Ringe mechanisch, so dass ständig deren gereinigte Oberflächen für die Generierung der elektrochemischen Spannungen zur Verfügung stehen. Durch das Schauglas 9 ist eine manuelle oder automatische Beobachtung der Funktion der Rollkörper ermöglicht. Die Einführung einer UV-Lichtquelle ist vorsehbar. Eine besondere Reinigungsmöglichkeit ist gegenüber biologischer Qualitätsbeeinflussung durch den Einsatz von Rollkörpern 7 mit radioaktiver Strahlung zu erzielen. Diese sind so dimensionierbar, dass sie z.B. Legionellen oder andere Bakterien wie E.coli zerstören. In ähnlicher Weise funktioniert UV-Licht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10315848 [0002]
DE 102006054297 [0002]
DE 102006058504 [0002]
DE 102006058505 [0002]
DE 10203613 [0002]
DE 102006058503 [0002]
DE 102004008319 [0003]
DE 19619858 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

H. Ahlers (Hrsg.): Früherkennung des Diabetes, Edition JENASENSORIC 2004 (ISBN 3-00-013481-6) [0004]
H. Ahlers, R. Reisch, L. Wang: Elektronisch riechen, schmecken etc., Beuth Verlag 2010 (ISBN 978-3-4120-17387-8) [0004]
Behr’s Verlag 2010 (ISBN 978-3-89947-729) sowie Fleischwirtschaft 87(4), 153–155 [0004]
Martinez-Manez u.a.: Sensors & Actuators B, Chemical 104(2), (2005), 302–307 [0005]
Winquist u.a.: Analytica Chimica Acta 683(2011), 192–197 [0005]

Claims

Flüssigkeitsqualitätsüberwachungsanordnung mit nach Nernst messenden Elektroden dadurch gekennzeichnet, dass ein flüssigkeitsführendes System stellenweise durch eine Anordnung von Ringen und/oder in diese Ringe integrierte Elektroden aufgebaut ist, in deren Inneren sich Rollkörper befinden.
Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Rollkörper für eine mechanische Reinigung konstruiert und optional durch äußere Kräfte bewegt sind.
Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Rollkörper Depots zur Flüssigkeitsqualitätsverbesserung beinhalten.
Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass einige Rollkörper radioaktiv strahlende Materialien enthalten.
Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe als beliebige Elektroden oder Hohlkörper ausgebildet sind.
Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe bzw. die Hohlkörper an beliebigen Stellen des flüssigkeitsführenden Systems angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine UV-Strahlungsquelle integriert ist.