DE102019135486A1

DE102019135486A1 - Verfahren zum Betreiben eines Analysators zur Bestimmung des Permanganat-Indexes sowie einen Analysator

Info

Publication number: DE102019135486A1
Application number: DE102019135486.2A
Authority: DE
Inventors: Daniel Schweitzer; Ulrich Kathe; Michael Ingelmann
Original assignee: Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2021-06-24
Also published as: CN113008788A

Abstract

Ein Verfahren zum Betrieb eines Analysators zur Bestimmung des Permanganat-Index einer Probe umfassend einen Messmodus in welchem der Permanganat-Index der Probe bestimmt wird und einen Reinigungsmodus in welchem der Analysator von Rückständen des Reinigungsmodus gereinigt wird, wobei der Reinigungsmodus die folgenden Schritte aufweist:I. Herstellen einer Reinigungsflüssigkeit (RF) enthaltend eine Mangan-Verbindung in Form eines Anions innerhalb des Analysators (1) undII Durchleiten der Reinigungsflüssigkeit (RF) durch probenführende Bereiche innerhalb des Analysators (1); und Analysator (1) zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Analysators zur Bestimmung des Permanganat-Indexes einer Probenflüssigkeit sowie einen Analysator.
Zur Wasseranalyse werden vielfältig Prozessanalysatoren verwendet. Bei diesen Geräten wird eine Probenflüssigkeit mit unterschiedlichen Chemikalien und Betriebsflüssigkeiten versetzt, um ein detektierbares Signal zu erhalten, aus welchem ein Flüssigkeitsparameter, wie zum Beispiel die Konzentration eines Analyten berechnet werden kann. In der vorliegenden Erfindung wird daher zwischen dem Begriff der Probenflüssigkeit vor dem Zusatz von Chemikalien und Betriebsflüssigkeiten unterschieden und dem Begriff der Analysenflüssigkeit nach dem Zusatz der vorgenannten Verbindungen differenziert.
Es besteht bei den Prozessanalysatoren die Gefahr, dass sich in den flüssigkeitsführenden Komponenten der Geräte Ablagerungen und/oder Rückstände bilden, entweder aus der Probenflüssigkeit oder den verwendeten Chemikalien und Betriebsflüssigkeiten resultierend. Besonders bei Analysatoren zur Bestimmung des Permanganat-Indexes besteht die Gefahr, dass aus dem verwendeten Kaliumpermanganat Braunstein ausfällt, welches zu Ablagerungen führt. Ablagerungen und/oder Rückstände verursachen technische Probleme und beeinträchtigen die Messausführung und Messgenauigkeit.
In Anwendungen nach dem Stand der Technik werden diese Ablagerungen und/oder Rückstände entweder durch von außerhalb des Gerätes eingebrachte Reiniger entfernt ( EP3156802A1 , WO2018/024305A1 ) oder der Analysator wird für eine manuelle Reinigung außer Betrieb genommen.
Diese Anwendungen sind nachteilig, weil ein von außen in den Analysator einzubringender Reiniger eine zusätzliche Flüssigkeitszufuhr bedeutet und damit eine entsprechende Peripherie wie Tanks, Leitungen und Ventile erfordert. Ebenso ist ein weiteres Flüssigkeitsbehältnis erforderlich, wodurch der Raumbedarf und der Betriebsaufwand erhöht wird. In einzelnen Anwendungen wird der Reiniger im Analysator verdünnt und/oder erwärmt, was weitere Peripherie notwendig macht und weitere Kosten verursacht.
Eine manuelle Reinigung führt zu Stillstandzeiten und verursacht neben Ausfallkosten zusätzlich entweder Personalkosten oder Dienstleistungskosten im Falle der Ausgliederung. Darüber hinaus muss für den Zeitraum der Reinigung ein Ersatzgerät bereitgestellt werden.
Ausgehend von dem vorbeschriebenen Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Analysators, insbesondere eines Analysators zur Bestimmung des Permanganat-Indexes bereitzustellen, welches eine verbesserte Möglichkeit der Reinigung bei geringer peripherer Erweiterung des Analysators durch eine Reinigungsvorrichtung aufweist.
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1. Weiterhin erfindungsgemäß ist ein Analysator mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt die Geräteverfügbarkeit einerseits und die Verfügbarkeit vorhandener und in einem Analysator zur Bestimmung des Permanganat-Indexes im Messmodus zwingend vorgehaltenen Betriebsflüssigkeiten wie Säure, Permanganat und Oxalat, die auch der Umwandlung der Probenflüssigkeit in einen vom Sensor erfassbaren Analyten dienen, sowie ggf. das Abprodukt aus der Analyseflüssigkeit andererseits, zur Herstellung einer effektiven Reinigungsflüssigkeit, um Ablagerungen und/oder Rückstände organischer wie anorganischer Verbindungen, wie zum Beispiel Braunstein zu oxidieren, aufzulösen und zu entfernen. Der vorgenannte Sensor ist ein Sensor zum Erfassen einer Messgröße.
Damit kann insbesondere eine automatisierte Reinigung unter Verwendung der im Analysator bereits zur Messung ausgelegten Komponenten und bereitgestellten Flüssigkeiten, einschließlich der für den Messbetrieb vorgehaltenen Betriebsflüssigkeiten, realisiert werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines Analysators zur Bestimmung des Permanganat-Index einer Probe umfasst einen Messmodus in welchem der Permanganat-Index der Probe bestimmt wird. Dieser Messmodus ist bei den gattungsgemäßen Analysatoren üblich und an sich bekannt.
Weiter umfasst das Verfahren einen Reinigungsmodus in welchem der Analysator von Rückständen des Reinigungsmodus gereinigt wird. Dieser der Reinigungsmodus ist Kern der Erfindung und umfasst zumindest die folgenden Schritte

I. Herstellen einer Reinigungsflüssigkeit enthaltend eine Mangan-Verbindung in Form einer ionischen Spezies, also eines Anions wie z.B. Permanganat, Manganat oder dergleichen oder eines Kations wie z.B. Mn²⁺innerhalb des Analysators und
II. Durchleiten der Reinigungsflüssigkeit durch probenführende Bereiche innerhalb des Analysators.

Als Mangan-Verbindung ist insbesondere eine permanganat-ionenhaltige Lösung zu verstehen. Allerdings muss man insbesondere bei Verwendung des Abprodukts davon ausgehen, dass die Menge an Permanganat gering ist oder Mangan-Verbindungen in anderen ebenfalls sehr reaktiven Oxidationsstufen, z.B. Manganat oder dergleichen, vorliegen. Es hat sich gezeigt, dass die vorbeschriebene Reinigungsflüssigkeit in der Lage ist eine effektive Reinigung zu ermöglichen.
Vorteilhaft können insbesondere Mn²⁺-lonen in der Reinigungsflüssigkeit enthalten sein. Daher sollte Oxalat mit Permanganatlösung und ggf. Säure gemischt werden. Das Mn²⁺ kann vorzugsweise als Katalysator wirken um Anlagerungen aufzulösen. Mit Oxalat-Überschuss löst man Braunsteinablagerungen auf, mit MnO^4-Überschuss löst man organische Ablagerungen.
Das Gerät benötigt dabei vorteilhaft weder zusätzliche Peripherie wie beispielsweise zusätzliche Behälter oder Tanks für die Vorhaltung und Bereitstellung eines Reinigers und auch keine Leitungen oder Schläuche zur Beförderung des Reinigers in das Gerät, dementsprechend auch keinerlei zusätzliche Ventile oder andere Vorrichtungen, etwa zur Dosierung bei der Zuführung des Reinigers in das Gerät, noch eine zusätzliche Flüssigkeit wie einen Reiniger.
Durch eine Steuereinheit des Analysators kann zwischen den zwei Betriebsmodi des Analysators, dem Messmodus und dem Reinigungsmodus umgeschalten werden, so dass zum Beispiel eine Zufuhr einer Probeflüssigkeit im Reinigungsmodus ausgeschlossen ist und der Probenzulauf und ggf. auch der -ablauf verschlossen ist und während dieses Reinigungsmodus auch verschlossen bleibt.
Gleichfalls kann optional im Reinigungsmodus auch eine Rückführung des Abfallproduktes bzw. des Abproduktes aus einem Abfalltank erfolgen, was im Messmodus zur Vermeidung einer Fehlmessung unterlassen werden sollte.
Der Sensor kann ebenfalls entsprechend konfiguriert werden dahingehend, dass in einem Reinigungsmodus zum Beispiel die Parameter der Reinigungsflüssigkeit wie Temperatur, Reaktionszeit und pH-Wert bestimmt werden können. Alternativ kann der Sensor allerdings auch im Reinigungsmodus funktionslos sein und nur im Messmodus aktiviert sein. Als Sensor bietet sich u.a. ein optischer oder auch ein potentiometrischer Sensor an.
Der Vorteil der Erfindung besteht in der Verwendung vorhandener Gerätekomponenten und der Verwendung vorgehaltener Betriebsflüssigkeiten sowie des Abproduktes, welches recyclebar zu einer Komponente einer Reinigungsflüssigkeit genutzt werden kann sowie im produktsparenden Einsatz im Vergleich zu einer Reinigung eines Analysators nach dem Stand der Technik. Da Abfälle von Mangan gesammelt werden müssen, fällt zudem bei Nutzung des Abproduktes als Komponente der Reinigungsflüssigkeit weniger Abfall an.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein typischer Messmodus sollte an sich bekannt sein. Zur Vollständigkeit halber wird er nochmals beschrieben. Er weist insbesondere die folgenden Schritte auf:

A Aufnehmen einer Probenflüssigkeit
B Versetzen der Probenflüssigkeit mit einer oder mehreren im Analysator bereitgestellten Betriebsflüssigkeiten, wobei zumindest eine der Betriebsflüssigkeiten permanganathaltig ist und Mischen zu einer Analyseflüssigkeit,
C Ermittlung eines Permanganat-Indexes durch einen Sensor einer Messvorrichtung zur Berechnung der Konzentration eines Analyten in der Analyseflüssigkeit
D Ableiten des Abproduktes der Analyseflüssigkeit als Flüssigkeit nach Schritt C) in einen Abfall-Tank.

In Schritt B können die Betriebsflüssigkeiten eine Permanganat-Lösung mit definierter Permanganat-Konzentration und eine Säure, insbesondere eine anorganische Säure, wie z.B. Schwefelsäure, sein. Als Permanganat-Lösung bietet sich gelöstes Kaliumpermanganat an.
Wird Permanganat im Überschuss zugegeben, so kann der Permanganat-Index durch Rücktitration z.B. mit einer Lösung mit definiertem Oxalatgehalt, z.B. Natriumoxalat, bestimmt werden.
Die Reinigungsflüssigkeit kann eine oder mehrere der folgenden Flüssigkeiten umfassen: zumindest eine im Analysator zur Herstellung der Probenflüssigkeit vorgehaltenen Betriebsflüssigkeiten, wobei die zumindest eine Betriebsflüssigkeit permanganathaltig ist, und/oder das abgeleitete Abprodukt, wobei das Abprodukt eine Mangan-Verbindung in Form eines Anions enthält.
Das Herstellen einer Reinigungsflüssigkeit gemäß Schritt I kann ein Mischen einer Säure, welche vorzugsweise als Betriebsflüssigkeit innerhalb des Analysators vorgehalten wird, mit dem Abprodukt und/oder der permanganathaltigen Betriebsflüssigkeit umfassen. Es hat sich gezeigt, dass die Reinigungswirkung zur Zugabe einer Säure verstärkt wird.
Optional kann das Herstellen einer Reinigungsflüssigkeit gemäß Schritt I ein Zuleiten von Oxalat, welches vorzugsweise als oxalathaltige Betriebsflüssigkeit innerhalb des Analysators vorgehalten wird, umfassen. Auch dies sorgt für eine verstärkte Reinigungswirkung Das Oxalat reduziert Braunsteinablagerungen zu Mangan(II)-Ionen. Eine vorherige Permanganat-Zugabe beschleunigt die Reinigungswirkung erheblich.
Die Mischung kann insbesondere zumindest Säure, Permanganat, Oxalat und Wasser umfassen.
Das Herstellen kann innerhalb einer Mischkammer des Analysators erfolgen, welche im Messmodus die Analysenkammer bildet und in welche im Messmodus ein Anregungssignal zur Ermittlung des Permanganat-Indexes durch die Messvorrichtung eingeleitet wird. Typischerweise stammt das Anregungssignal ebenfalls vom eingesetzten optischen Sensor. Durch Mischen innerhalb der Analysenkammer werden die apparativ ohnehin benötigten Elemente, wie z.B. eine Mischvorrichtung, auch für die Herstellung der Reinigungsflüssigkeit eingesetzt. Die unmittelbare Mischung der Reinigungsflüssigkeit vor Ort reduziert dabei die Zeit des Reinigungsmodus.
Aus dem vorgenannten Grund ist es daher auch von Vorteil, wenn das Mischen einer Reinigungsflüssigkeit in der Mischkammer durch die Mischvorrichtung des Analysators erfolgt, wobei die Mischung des Abprodukts und/oder der einen oder mehreren Betriebsflüssigkeit und/oder des Wassers ein definiertes Verhältnis aufweist.
Dem Abprodukt, der einen oder den mehreren Betriebsflüssigkeiten kann vor der Mischung Wärme aus einer Wärmequelle zugeführt werden, wobei die Temperatur < 100° C, vorzugsweise zwischen 95° und 99° C beträgt. Alternativ kann das Gleiche auch mit der Reinigungsflüssigkeit während oder nach Mischung in der Mischkammer durchgeführt werden. Dies erhöht die Reaktivität der Mischung und damit die Effizienz der Reinigung.
Die Verweilzeit der Reinigungsflüssigkeit in den probenführenden Bereichen des Analysators außerhalb des Abfalltanks, insbesondere nach der Wärmezufuhr, sollte vorzugsweise zwischen 1 und 5 Minuten betragen, um eine möglichst vollständige und ausreichend schnelle Reinigung zu erreichen.
Die Reinigungsflüssigkeit kann vorteilhaft, wie zuvor schon beschrieben, einen sauren pH-Wert vorzugsweise < 4, besonders bevorzugt pH< 2,5, aufweisen.
Der Reinigungsmodus kann nach Durchleiten der Reinigungsflüssigkeit gemäß Schrift II eine Waschung probenführender Bereiche innerhalb des Analysators mit Wasser umfassen.
Der Reinigungsmodus kann nach Waschung probenführender Bereiche innerhalb des Analysators mit Wasser ein Befüllen von Betriebsflüssigkeiten umfassen, so dass er wieder betriebsbereit für den Messmodus ist.
Ein erfindungsgemäßer Analysator zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst eine Mischkammer, vorzugsweise mit einer Mischvorrichtung, optional zudem einen Sensor einer Messvorrichtung, einen oder mehrere Tanks zum Vorhalten einer Betriebsflüssigkeit und/oder eines Abproduktes sowie eine Steuereinheit wobei die Steuereinheit ausgebildet ist zum Ausführen des Messmodus und des Reinigungsmodus des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Der Analysator kann zwischen der Mischkammer und dem Abfalltank eine Ableitung und ggf. eine Rückführung aufweisen, wobei die Ableitung und/oder Rückführung mit einer Pumpe versehen ist, welche durch die Steuereinheit derart gesteuert wird, dass das Abprodukt im Reinigungsmodus in die Mischkammer rückführbar ist.
Es ist von Vorteil, wenn das Verfahren zum Betreiben des Analysators mit einer Umschaltfunktion in mehrere Betriebsmodi ausgebildet sein kann. Der Messmodus und der Reinigungsmodus sind nur zwei der möglichen Betriebsmodi. Dadurch kann das Gerät mehrfach Verwendung finden ohne es mit zusätzlichen Komponenten ausrüsten zu müssen.
Unter der Bezeichnung eines Abfalltanks kann ein Tank zur Aufnahme einer Analyseflüssigkeit verstanden werden, die auch als Abprodukt bezeichnet werden kann, weil es nach dem Stand der Technik keiner weiteren Verwendung zugeführt wird.
Eine vorteilhafte Variante der Herstellung einer Reinigungsflüssigkeit kann die Mischung des Abproduktes mit ein im Verhältnis zu dem Anteil an Abprodukt kleineren Anteil Permanganat, beispielsweise Kaliumpermanganat sein.
Das Abprodukt des Analysators ist das Produkt aus der Summe Probenflüssigkeit, definierbar als in Flüssigkeit wie Wasser gelöste oder suspendierte Probe, plus Betriebsflüssigkeiten wie Säure, Permanganat und Oxalat. Es ist eine Mischung mit Anteilen der jeweiligen Komponenten, die als permanganathaltig definierbar ist.
Die Erhöhung des Permanganatanteils wirkt sich vorteilhaft auf die Reinigungswirkung der so gemischten Reinigungsflüssigkeit aus mit der der probenführende Bereich des Analysators gespült werden kann.
Organische Ablagerungen können so zum Beispiel von dem nicht umgesetzten Permanganat oxidiert und ggf. in Wasser gelöst werden.
Eine weitere vorteilhafte Mischung zu einer Reinigungsflüssigkeit ist die Mischung des Abprodukts mit ein im Verhältnis zu dem Anteil an Abprodukt kleineren Anteil Oxalat. Oxalat kann Natriumoxalat sein, das in Wasser gut löslich ist.
Die Erhöhung des Oxalatanteils in der Reinigungsflüssigkeit wirkt sich ebenfalls vorteilhaft für eine effektive und wirksame Reinigung probenführender Bereiche des Analysators aus. Braunstein und andere Ablagerungen werden von dem nicht umgesetzten Oxalat, bei Verwendung von Natriumoxalat zum Beispiel in Mn2+ reduziert und aufgelöst.
Eine weitere Variante zur Herstellung einer effektiven und wirkungsvollen Reinigungsflüssigkeit kann die Mischung aus Säure, zum Beispiel Schwefelsäure und Permanganat sowie ein im Verhältnis zu den Anteilen der vorgenannten Komponenten kleineren Anteil an Oxalat sowie Wasser sein.
Diese Mischung wirkt sich aufgrund des erhöhten Anteils an Säure vorteilhaft auf die Lösung von anorganischen Ablagerungen, wie beispielsweise Kalk aus, die von H2SO4 gelöst werden.
Da diese Variante einer Reinigungsflüssigkeit das wasserhaltige Abprodukt als Mischungskomponente nicht vorsieht, kann die Verdünnung mit zusätzlichem Wasser zur Spülung des Analysators von Vorteil sein, um beispielsweise die Reichweite zu erhöhen. Das kann auch von Vorteil sein bei der nachfolgenden Variante.
In einer weiteren Variante der Herstellung einer Reinigungsflüssigkeit kann es von Vorteil sein, eine Mischung aus Säure, Oxalat und ein im Verhältnis zu den Anteilen der vorgenannten Komponenten kleineren Anteil an Permanganat sowie Wasser herzustellen.
Die so gemischte Reinigungsflüssigkeit ist von Vorteil zur Auflösung von Kaliumpermanganat-Resten wie Braunstein, aufgrund des erhöhten Säureanteils aber auch von Vorteil zur Auflösung von resistenten Kalkablagerungen.
Vorteilhaft kann sein, wenn die Mischung der Komponenten der Reinigungsflüssigkeit wie Abprodukt, Betriebsflüssigkeiten und Wasser in einem definierten Verhältnis ausgebildet ist, um dadurch eine Reinigungsflüssigkeit mit einer Reinigungswirkung zu erzielen, die größer ist als die Reinigungswirkung der Einzelkomponenten.
Das Mischungsverhältnis der einzelnen Komponenten kann zum Beispiel durch die Steuereinheit konfiguriert sein.
Eine Erhöhung der Reinigungswirkung der jeweiligen Varianten von Reinigungsflüssigkeiten kann dadurch bewirkt werden, dass der Reinigungsflüssigkeit Wärme zugeführt wird, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 95° C und 99° C.
Die Erwärmung kann von einer in der Mischkammer des Analysators angebrachten Wärmequelle aus erfolgen. Das kann ein Heizstab oder eine Heizspirale oder eine anders ausgebildete Vorrichtung sein.
Die Wärmequelle kann mittels einer Steuereinheit manuell betrieben werden oder entsprechend bestimmter vorgegebener Wärmedaten konfiguriert sein und über einen Sensor in der Mischkammer beispielsweise Wärmemessdaten in °C Celsius empfangbar geschaltet sein. Bei Erreichung der vorgegebenen Temperatur kann der Vorgang der Erwärmung abschaltbar konfiguriert sein.
Eine Erwärmung im Bereich bis 99° C kann insbesondere bei einem großen Anteil an Säure eine Beschleunigung der Reaktion bewirken.
Die Reaktionszeit kann zwischen 0 und 5 Minuten betragen bis zur Erreichung eines Gleichgewichts der Reinigungsflüssigkeit, messbar anhand des pH-Wertes zum Beispiel. Dieser kann einen Wert kleiner als 7 haben, vorzugsweise kleiner als pH=4, besonders bevorzugt kleiner pH= 2,5. Alternativ kann auch die Messung anhand des Redox-Potentials oder der Färbung erfolgen.
Auch der pH-Wert kann über den Sensor von der Steuereinheit empfangbar sein und zum Beispiel aufgrund entsprechender Konfiguration der Steuereinheit einen weiteren Prozess in Gang setzen, beispielsweise den Beginn des Spülens probenführender Bereiche des Analysators mit der Reinigungsflüssigkeit.
Nach Beendigung des Spülvorgangs durch Durchleiten der Reinigungsflüssigkeit durch probenführende Bereiche des Analysators und Auslassen der Reinigungsflüssigkeit aus dem Analysator über einen Auslass kann es vorteilhaft sein, eine Waschung der selben probenführenden Bereiche mit Wasser vorzunehmen, die zuvor mit Reinigungsflüssigkeit gereinigt worden sind, um auch Rückstände der Reinigungsflüssigkeit selbst zu beseitigen.
Der Analysator kann dadurch zum Betreiben eines weiteren Betriebsmodus vorteilhaft vorbereitet werden.
Dazu kann auch das Befüllen der im Analysator vorgehaltenen Tanks zur Aufnahme der Betriebsflüssigkeiten zählen, wodurch der Analysator für einen weiteren Einsatz, zum Beispiel im Messmodus verfügbar bereitgestellt werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert wird. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung der Komponenten des Analysators

1 zeigt einen Analysator 1 zur Bestimmung des Permanganat-Indexes von organischen und/oder anorganischen Bestandteilen innerhalb einer Probenflüssigkeit PF, welche in den Analysator 1, insbesondere in eine Misch- und Analysenkammer 2, über eine Probenzuleitung 8 eingeleitet werden kann.
Mittels einer Bestimmung des Permanganat-Indexes kann die Konzentration an organischen Substanzen und/oder von oxidierbaren anorganischen Bestandteilen in Wasser ermittelt werden.
Die vorgenannte Bestimmung umfasst eine Eigenindikation, welche auf der Umwandlung durch Reduktion von Permanganationen mit tiefvioletter Farbe in nahezu farblose Mangan(II)ionen, welche in konzentrierter Form eine zarte Rosafärbung aufweisen.
Der Analysator 1 weist eine Mischkammer 2 mit einer Mischvorrichtung 3, z.B. einem Rührer, und einen Sensor 4 zur Detektierung eines Analyten innerhalb einer Analysenflüssigkeit auf. Als Sensor kann ein optischer Sensor genutzt werden, welcher einen Farbumschlag detektiert.
Der Sensor 4 überträgt die erfassten Messdaten an die Messvorrichtung 6 zur weiteren Auswertung und ggf. auch Übertragung. Der Sensor 4 oder optionale weitere Sensoren können zudem Messdaten hinsichtlich der Temperatur und des pH-Werts ermitteln und übertragen.
Die Messvorrichtung 6 korrespondiert mit der Steuereinheit 5. Die Steuereinheit 5 kann manuell oder automatisch konfiguriert ausgebildet sein. Die Steuereinheit 5 kann prozessüberwachend und prozessauslösend sowie prozesssteuernd ausgebildet sein. Über die Steuereinheit 5 ist der Analysator 1 in einen Messmodus und/oder Reinigungsmodus schaltbar.
Im Reinigungsmodus wird in einer ersten Variante eine Mischung in einem definierten Verhältnis Säure S aus dem Säuretank 12 und Permanganat P, als Permanganat-Lösung mit definiertem Permanganat-Gehalt, aus dem Permanganat-Tank 14 befördert und vorzugsweise unter Wärmezufuhr aus der Wärmequelle 7 durch die Mischvorrichtung 3 zu einer Reinigungsflüssigkeit RF gemischt.
Optional kann zusätzlich auch Oxalat beim Mischen zugeführt werden-Das Verhältnis an Oxalat zu den Anteilen der vorgenannten Komponenten kann beispielsweise so gewählt werden, dass kleinerer Anteil an Oxalat O aus dem Oxalat-Tank 15 in welchem Oxalat-lösung aufbewahrt wird und ggf. zusätzlich Wasser W über den Wasserzulauf 10 in die Mischkammer 2 eingeführt werden. Optional kann der Wasserzulauf auch über den Produktzulauf 8 erfolgen.
Die Säure S, Permanganatlösung P und Oxalatlösung O werden im Kontext der vorliegenden Anmeldung auch Betriebsflüssigkeiten BF genannt. Die Analysenflüssigkeit AF wird durch Mischung der Probenflüssigkeit PF mit einer oder mehreren Betriebsflüssigkeiten BF gebildet. Dies erfolgt in einem Messmodus. In diesem Messmodus dient die Mischkammer 2 als Analysenkammer.
Im Reinigungsmodus kann die Reinigungsflüssigkeit RF wie vorbeschrieben in der Mischkammer 2 gebildet werden.
Alternativ kann eine Mischung in einem definierten Verhältnis aus einem Abprodukt A aus einem Abfalltank 19 des Analysators 1 und ein Anteil an Permanganat P aus dem P-Tank 14 in die Mischkammer 2 befördert und vorzugsweise unter Wärmezufuhr aus der Wärmequelle 7 durch die Mischvorrichtung 3 zu einer Reinigungsflüssigkeit RF gemischt werden.
Der Anteil an Permanganat gegenüber dem Anteil an Abprodukt A kann dabei geringer ausfallen.
Nach Durchleiten der oxidationsmittelhaltigen Reinigungsflüssigkeit RF durch probenführende Bereiche innerhalb des Analysators 1 wird die Reinigungsflüssigkeit RF über den Auslass 11 ausgelassen.
In einer zweiten Variante kann in einem zusätzlichen Reinigungsschritt eine zweite Reinigung des Analysators erfolgen.
Dazu wird eine Mischung in einem definierten Verhältnis aus Säure S aus dem Säuretank 12, Oxalat O aus dem Oxalattank 15 und ein, vorzugsweise im Verhältnis zu den Anteilen der vorgenannten Komponenten kleinerer, Anteil an Permanganat P aus dem Permanganattank 14 sowie ggf. Wasser W über den Wasserzulauf 10 in die Mischkammer 2 befördert und unter Wärmezufuhr aus der Wärmequelle 7 durch die Mischvorrichtung 3 zu einer Reinigungsflüssigkeit RF gemischt.
Alternativ kann eine Mischung in einem definierten Verhältnis aus Abprodukt A aus dem Abfalltank 19 und ein im Verhältnis zu dem Anteil an Abprodukt A kleinerer Anteil an Oxalat O aus dem Oxalattank 15 in die Mischkammer 2 befördert und unter Wärmezufuhr aus der Wärmequelle 7 durch die Mischvorrichtung 3 zu einer Reinigungsflüssigkeit RF gemischt werden.
Nach Durchleiten der oxidationsmittelhaltigen Reinigungsflüssigkeit RF durch probenführende Bereiche innerhalb des Analysators 1 wird die Reinigungsflüssigkeit RF über den Auslass 11 ausgelassen.
Nachdem die Reinigungsflüssigkeit RF über den Auslass 11 ausgelassen ist, können die probeführenden Bereiche und die Mischkammer 2 zusätzlich mit Wasser W, zugeführt über den Wasserzulauf 10, gewaschen werden.
Im Anschluss an die Waschung kann die Befüllung der Tanks mit Betriebsflüssigkeiten BF; der S-Tank 12 wird mit Säure befüllt, der P-Tank 14 mit Permanganat P und der O-Tank 15 mit Oxalat O.
Der Abfalltank 19, in welchem das Abprodukt A nach erfolgter Messung im Messmodus gelagert wird, kann vorzugsweise eine Rückführung 16 und eine Pumpe 17 aufweisen, über welche Abprodukt A wieder in die Mischkammer 2 rückführbar ist. Selbstverständlich kann die Pumpe 17 auch entlang des Probenablaufs 9 angeordnet sein und durch das Steuerorgan 5 zur Rückführung von Abprodukt A in die Mischkammer 2 zugeschaltet werden.
In 1 weisen mehrere Leitungen sogenannte Regelorgane 18 auf, welche den Zulauf und Ablauf der jeweiligen Lösungen in den Analysator 1 und innerhalb des Analysators 1 regeln. Diese können über die Kommunikationsleitungen X durch die Steuereinheit 5 angesteuert werden, so dass die jeweiligen Komponenten der Reinigungsflüssigkeit exakt dosiert werden können. Dies kann optional in Abhängigkeit von den erfassten Sensorsignalen des Sensors 4 erfolgen.
Bezugszeichenliste

1: Analysator
2: Mischkammer
3: Mischvorrichting
4: Sensor
5: Steuereinheit
6: Messvorrichtung
7: Wärmequelle
8: Probenzulauf
9: Probenablauf
10: Wasserzulauf
11: Auslass
12: Säuretank
14: Permanganattank
15: Oxalattank
16: Rückführung
17: Pumpe
18: Regelorgane
19: Abfalltank
PF: Probenflüssigkeit
AF: Analyseflüssigkeit
BF: Betriebsflüssigkeit
RF: Reinigungsflüssigkeit
A: Abprodukt
S: Säure
P: Permanganat
O: Oxalat
W: Wasser
X: Kommunikationsleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3156802 A1 [0004]
WO 2018/024305 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Analysators zur Bestimmung des Permanganat-Index einer Probe umfassend einen Messmodus in welchem der Permanganat-Index der Probe bestimmt wird und einen Reinigungsmodus in welchem der Analysator von Rückständen des Reinigungsmodus gereinigt wird, wobei der Reinigungsmodus gekennzeichnet ist durch die folgenden Schritte: I. Herstellen einer Reinigungsflüssigkeit (RF) enthaltend eine Mangan-Verbindung in Form eines Anions innerhalb des Analysators (1) und II. Durchleiten der Reinigungsflüssigkeit (RF) durch probenführende Bereiche innerhalb des Analysators (1).
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Messmodus die folgenden Schritte umfasst: A Aufnehmen einer Probenflüssigkeit (PF) B Versetzen der Probenflüssigkeit (PF) mit einer oder mehreren im Analysator (1) bereitgestellten Betriebsflüssigkeiten (BF), wobei zumindest der Betriebsflüssigkeiten permanganathaltig ist und Mischen zu einer Analyseflüssigkeit (AF), C Ermittlung eines Permanganat-Indexes, vorzugsweise durch einen Sensor (4) einer Messvorrichtung (6), zur Berechnung der Konzentration eines Analyten in der Analyseflüssigkeit (AF) D Ableiten des Abproduktes (A) der Analyseflüssigkeit (AF) als Flüssigkeit nach Schritt C) in einen Abfall-Tank (19).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsflüssigkeit (RF) eine oder mehrere der folgenden Flüssigkeiten umfasst: zumindest eine im Analysator (1) zur Herstellung der Probenflüssigkeit vorgehaltenen Betriebsflüssigkeiten (BF), wobei die zumindest eine Betriebsflüssigkeit (P) permanganathaltig ist, und/oder das abgeleitete Abprodukt (A), wobei das Abprodukt (A) eine Mangan-Verbindung in Form eines Anions enthält.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen einer Reinigungsflüssigkeit (RF) gemäß Schritt I, ein Mischen einer Säure(S), welche vorzugsweise als Betriebsflüssigkeit (BF) innerhalb des Analysators (1) vorgehalten wird, mit dem Abprodukt (A) und/oder der permanganathaltigen Betriebsflüssigkeit (P) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen einer Reinigungsflüssigkeit (RF) gemäß Schritt I ein Zuleiten von Oxalat (O), welches vorzugsweise als oxalathaltige Betriebsflüssigkeit (BF) innerhalb des Analysators vorgehalten wird, umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen einer Reinigungsflüssigkeit (RF) gemäß Schritt I, wobei die Mischung zumindest Säure (S), Permanganat (P), Oxalat (O) und Wasser (W) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen innerhalb einer Mischkammer (2) des Analysators (1) erfolgt, welche im Messmodus die Analysenkammer bildet und in welche im Messmodus ein Anregungssignal zur Ermittlung des Permanganat-Indexes durch die Messvorrichtung (6) eingeleitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Mischen einer Reinigungsflüssigkeit (RF) in der Mischkammer (2) durch die Mischvorrichtung (3) des Analysators (1) erfolgt, wobei die Mischung des Abprodukts (A) und/oder der einen oder mehreren Betriebsflüssigkeit (BF) und/oder des Wassers (W) ein definiertes Verhältnis aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass dem Abprodukt (A), der oder den Betriebsflüssigkeiten (BF) vor oder der Reinigungsflüssigkeit (RF) während oder nach Mischung in der Mischkammer (2) Wärme aus einer Wärmequelle (7) zugeführt wird, wobei die Temperatur < 100° C, vorzugsweise zwischen 95° und 99° C beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit der Reinigungsflüssigkeit (RF) in den probenführenden Bereichen des Analysators (1) außerhalb des Abfalltanks (12), insbesondere nach der Wärmezufuhr, zwischen 1 und 5Minuten beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsflüssigkeit (RF) einen sauren pH Wert, vorzugsweise pH< 4, besonders bevorzugt pH< 2,5, aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungsmodus nach Durchleiten der Reinigungsflüssigkeit (RF) gemäß Schrift II. eine Waschung probenführender Bereiche innerhalb des Analysators (1) mit Wasser (W) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungsmodus nach Waschung probenführender Bereiche innerhalb des Analysators (1) mit Wasser (W) ein Befüllen von Betriebsflüssigkeiten (BF) umfasst.
Analysator (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend eine Mischkammer (2), vorzugsweise mit einer Mischvorrichtung (3), einer Messvorrichtung (6), einen oder mehrere Tanks zum Vorhalten einer Betriebsflüssigkeit (BF) und/oder eines Abproduktes (A) sowie eine Steuereinheit (5) dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) ausgebildet ist zum Ausführen mindestens eines Messmodus und eines Reinigungsmodus.
Analysator (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Analysator zwischen der Mischkammer (2) und dem Abfalltank (12) eine Ableitung und ggf. eine Rückführung aufweist, wobei die Ableitung und/oder Rückführung mit einer Pumpe versehen ist, welche durch die Steuereinheit (5) derart gesteuert wird, dass das Abprodukt (A) im Reinigungsmodus in die Mischkammer rückführbar ist.