DE1269389B

DE1269389B - Vorrichtungen zur automatischen analytischen Pruefung von Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1269389B
Application number: DE19631269389
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Fuhrmann
Original assignee: HANS FUHRMANN DR
Current assignee: HANS FUHRMANN DR
Priority date: 1963-08-21
Filing date: 1963-08-21
Publication date: 1968-05-30

Description

Vorrichtungen zur automatischen analytischen Prüfung von Flüssigkeiten Zusatz zum Patent: 1 243 898 Das Patent 1 243 898 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen analytischen Prüfung von Flüssigkeiten durch vergleichende lichtelektrische Messung der Durchlässigkeiten einer Indikatoren, Puffer und Komplexone enthaltenden Lösung mit einer Vergleichslösung. Die Vorrichtung nach Patent 1 243 898 besteht aus einer Vergleichsküvette, einer Meßküvette und zwei den Küvetten zugeordneten Fotowiderständen eines lichtelektrischen Meßsystems sowie Misch- und Dosiereinrichtungen.
Bei Vorrichtungen zur photometrischen Analyse, auch von Flüssigkeiten, ist es zur Durchführung von Absorptionsmessungen im ultravioletten, sichtbaren oder ultraroten Bereich des elektromagnetischen Strahlungsspektrums bekannt, in den Strahlengang der Lichtquelle eines Meßküvetten enthaltenden photoelektrischen Meßsystems einschwenkbare Blenden zu verwenden, die von einem Stellmotor betätigt werden und zwischen Vergleichsküvette und dem dieser zugeordneten Strahlungsempfänger angeordnet sein können. So sind bei Geräten zur Aufnahme von Absorptionsspektren Kompensationsstrahlungsmeßvorrichtungen bekannt, die mit zwei von Blenden gebildeten Strahlungs-Abschwächungseinrichtungen arbeiten. Bei einer ähnlichen Anordnung für Doppelstrahl-Ultrarotspektrometer sind eine Abgleichblende und eine Nullpunktsblende vorgesehen.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die bei der nach dem Verfahren des Patentes 1 243 898 vorgesehenen Bezugswertmessung auftretenden Fremdeinflüsse durch Erhöhung der Geräteempfindlichkeit noch weitgehender auszuschalten.
Diese Aufgabe wird bei der Vorrichtung zur automatischen analytischen Prüfung von Flüssigkeiten durch vergleichende lichtelektrische Messung der Durchlässigkeiten einer Indikatoren, Puffer und Komplexone enthaltenden Lösung mit einer Vergleichslösung, bestehend aus einer Vergleichsküvette, einer Meßküvette und zwei den Küvetten zugeordneten Fotowiderständen eines lichtelektrischen Meßsystems, sowie Misch- und Dosiereinrichtungen nach Patent 1 243 898 gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in den Strahlengang der Lichtquelle des lichtelektrischen Meßsystems zwischen der Vergleichsküvette und dem dieser zugeordneten Fotowiderstand eine an sich bekannte, mittels eines Stellmotors einschwenkbare Blende angeordnet ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einer Vorrichtung für ein Verfahren zur automatischen analytischen Prüfung von Flüssigkeiten durch vergleichende lichtelektrische Messung der Durchlässigkeiten einer Indikatoren, Puffer und Komplexone enthaltenden Lösung mit einer Vergleichslösung nach dem Patent 1 243 898 erfindungsgemäß auch gelöst durch ein lichtelektrisches Meßsystem mit einer als Meß- und Vergleichsküvette dienenden Küvette sowie einen der Küvette zugeordneten Fotowiderstand, einen Festwiderstand und Widerstände, die in einer Wheatstoneschen Brücke, die je ein mit Stellmotoren in Verbindung stehendes Meß- und Nullpunkt-Potentiometer aufweist, angeordnet sind, und ferner durch eine in den Strahlengang der Lichtquelle zwischen dieser und der Küvette mittels des Stellmotors an sich bekannte einschwenkbare Blende.
Die Zeichnung veranschaulicht die Merkmale der Erfindung an Ausführungsbeispielen, und zwar zeigt Fig. 1 die Anordnung einer Blende im Strahlengang einer Lichtquelle eines photoelektrischen Meßsystems mit einer Meßküvette und einer Vergleichsküvette in Verbindung mit einer Schaltung für die Nullpunkt- bzw. Blindwertkompensation und F i g. 2 eine entsprechende Anordnung mit nur einer als Meß- und Vergleichsküvette dienenden Küvette.
Der eigentlichen Meßapparatur für die Nullpunktkompensation ist eine in der Zeichnung nicht dargestellte Vorrichtung vorgeschaltet, die einen Vorratsbehälter für die zu prüfende Flüssigkeit, die auch beispielsweise direkt einem Speisewasserbehälter eines Dampfkessels entnommen werden kann, sowie Vorratsbehälter für Reagenzien, deren Wahl in Anpassung an die jeweils verwendete Analysenmethode erfolgt, umfaßt. Die Vorratsbehälter stehen über Zuführungsleitungen, in die Vorventile eingeschaltet sind, mit Dosierzylindern in Verbindung, von denen Zuführungsleitungen mit Ventilen in eine Mischkammer führen. Diese Mischkammer steht über eine Leitung mit einem Ventil mit einer Meßküvette eines photoelektrischen Meßsystems in Verbindung. Die Meßküvette ist mit einer Ableitung und einem den Ablauf steuernden Ventil versehen, das, wie auch die anderen Ventile, als ein von einem Programmschaltwerk aus gesteuertes Magnetventil ausgebildet ist.
Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das photoelektrische Meßsystem aus einer Meßküvette 31, einer Vergleichsküvette 36 und zwei den Küvetten entsprechend zugeordneten Photowiderständen 34, 35, die in einer Wheatstoneschen Brücke angeordnet sind. Die Wheatstonesche Brücke stellt den wesentlichen Bestandteil einer Brückenschaltung mit automatischer Kompensation für eine elektrische Blind- und Meßwerterfassung dar und besteht aus Widerständen 40, 41, einem über einen Fernsender 53 mechanisch gekuppelten Meßpotentiometer 48 und einem Nullpunkt-Potentiometer 49 sowie den beiden Photowiderständen 34, 35, von denen der Photowiderstand 34 durch die Vergleichsküvette 36 und der Photowiderstand 35 durch die Meßküvette 31 ihr Licht von der Lichtquelle 37 erhalten.
Das Meßpotentiometer 48 wird mittels eines Stellmotors 50 angetrieben, während ein zweiter Stellmotor 51 mit einer zwischen der Vergleichsküvette 36 und dem Photowiderstand 34 angeordneten schwenkbaren Blende 70 in Verbindung steht. Der Stellmotor 51 steuert das Ein- bzw. Ausschwenken der Blende 70 in den bzw. aus dem Strahlengang der Lichtquelle 37.
Die Brückenspeisespannung 42, im vorliegenden Fall eine Wechselspannung, wird der Brücke bei 43, 44 zugeführt. In der Diagonalen bei 45, 46 bzw. 45, 47 wird die Brückennetzspannung entnommen.
Die Arbeitsweise des in F i g. 1 dargestellten, elektronischen Meßgeräteteiles ist wie folgt: Soll beispielsweise der Kieselsäuregehalt einer Flüssigkeit nach der Molybdänblau-Methode bestimmt werden, so werden in einer ersten Stufe dosierte Mengen einer Reduktionslösung und einer Ammoniummolybdat-Lösung der Mischkammer zugeführt, in der beide Lösungen miteinander reagieren, um eventuell vorhandene Spuren von Kieselsäure in den Reagenzien zu erfassen. Nach Beendigung dieser Reaktion wird eine abgemessene Menge Prüfflüssigkeit der bereits in der Mischkammer befindlichen Reaktionslösung zugegeben. Die in der Prüfflüssigkeit vorhandene und zu bestimmende Kieselsäure nimmt an der Reaktion nicht teil. Eine eventuell auftretende Blaufärbung wird nur durch geringe Spuren von Kieselsäure hervorgerufen, die in den Reagenzien enthalten sind. Die Zugabe des Prüfwassers dient hier jedoch nur zur Verdünnung auf das der Meßküvette 31 entsprechende Volumen und hat keinen Einfluß auf den Blind- bzw. Leerwert der Reagenzien.
Von der Mischkammer wird die in der ersten Stufe hergestellte Lösung in die Meßküvette 31 übergeführt. Die zugleich eingeschalteten Photozellen bzw. Photowiderstände des photoelektrischen Meßsystems photometrieren den durch die chemische Reaktion der Reduktionslösung mit der Ammoniummolybdat-Lösung erzeugten Farbton. Nach der Auf- zeichnung des als Blindwert bezeichneten Meßwertes durch ein Registriergerät bekannter Bauart wird die Meßküvette 31 entleert.
Während dieses Vorganges werden in einer zweiten Stufe dosierte Mengen an Ammoniummolybdat-Lösung und Prüfflüssigkeit unter Bildung eines Silikonmolybdatkomplexes miteinander vermischt und anschließend eine Reduktionslösung hinzugegeben.
Nach erfolgter Messung und Registrierung des Blindmeßwertes und nach Entleerung der Meßküvette 31 wird die in der zweiten Stufe hergestellte Reaktionslösung in die Meßküvette 31 übergeführt.
Hier erfolgt nun die eigentliche Meßwerterfassung der Meßlösung mittels der beiden Photozellen 34, 35 nach dem Differenzverfahren, nach dem durch Bildung der Differenz der Farbtöne der Lösungen ein direktes Maß für die Konzentration des Kieselsäuregehaltes erhalten wird.
Zur Erfassung des Blind- bzw. Nullwertes wird das Meßpotentiometer 48 mittels eines in der Zeichnung nicht dargestellten, in der Wheatstoneschen Brücke zusätzlich angeordneten Potentiometers in die Stellung »linker Anschlag« bewegt, während das Nullpunkt-Potentiometer 49 etwa eine Mittelstellung einnimmt. Für die Messung wird eine 100 O/oige Durchlässigkeit der Meßküvette 31 und der Vergleichsküvette 36 vorausgesetzt. Im Augenblick der Messung wird der Schalter 57 an den Kontakt 46 gelegt, so daß der Transistor-Verstärker 52 mit dem Meßpotentiometer 48 über die Leitung 45 mit dem Nullpunkt-Potentiometer 49 in Verbindung steht. Enthält die Meßküvette 31 jedoch eine Prüfflüssigkeit von geringer Durchlässigkeit, so wird die Gleichgewichtseinstellung der Brücke verändert. Die Wiederherstellung des Gleichgewichts erfolgt dann mittels des Stellmotors 50, der das Potentiometer 48 nach rechts dreht. Der Schalter 71 liegt an dem Kontakt 72 der Leitung 73 für den Stellmotor 50 an.
In der Stellung »Nullpunktkompensation« wird der Schalter 57 an den Kontakt 47 gelegt. Der Transistor-Verstärker 52 steht nunmehr direkt mit der Brücke und dem Nullpunkt-Potentiometer 49 in Verbindung.
Durch diese Schaltung wird die Nullstellung des Potentiometers 48, d. h. also »linker Anschlag«, erreicht. Die Meßwerteinstellung des Potentiometers 48 bleibt daher bei der Kompensation erhalten. Der Anzeigewert wird von einem Registriergerät weitergeschrieben.
Bei einer Veränderung des Blind- bzw. Nullwertes der Meßküvette 31, beispielsweise durch Verschmutzung, kommt die Meßbrücke beim Umschalten des Verstärkereinganges auf »Nullpunkt« - der Schalter 57 wird an den Kontakt 47 und der Schalter 71 an den Kontakt 74 der Leitung 75 gelegt - und bei gleichzeitigem Füllen der Meßküvette 31 und der Vergleichsküvette 36 mit einer »Nullflüssigkeit« aus dem Gleichgewicht. Der Stellmotor 51 verstellt nunmehr die Blende 70 so lange, d. h., die Blende wird in den Strahlengang der Lichtquelle 37 so weit eingeschwenkt, bis das Brückengleichgewicht wiederhergestellt ist. Nach der Wiederherstellung des Gleichgewichts der Brücke wird die Blindwertlösung aus der Meßküvette 31 abgeleitet und die in der zweiten Stufe hergestellte Lösung, deren Meßwert ermittelt werden soll, eingeführt. Der Verstärkereingang und -ausgang wird auf »Messen« - der Schalter 57 wird an den Kontakt 46 und der Schalter 71 an den Kontakt 72 gelegt - umgeschaltet.
Wenn sich die Kieselsäurekonzentration der Lösung im Vergleich zur vorhergehenden Messung nicht verändert hat, so behält das Meßpotentiometer 48 seine bisherige Stellung bei. Das Potentiometer 48 stellt sich jedoch bei einer abweichenden Kieselsäuremenge auf den neuen Wert ein. Die beiden Stellmotoren 50, 51 werden nach dem Ausreagieren der Lösungen mittels des Schalters 71 an den Verstärkerausgang geschaltet.
Gemäß F i g. 2 ist an Stelle des elektrischen Nullpunktabgleiches des Nullpunkt-Potentiometers 49 eine Blende 82 vorgesehen, die vor der als Meß- und Vergleichsküvette dienenden Küvette 80 im Strahlengang der Lichtquelle 37 angeordnet ist. Die Blende 82 wird mittels des Stellmotors 51 verstellt.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung stellt eine leicht zu handhabende und einen einfachen Aufbau aufweisende Meßapparatur dar; sie ermöglicht eine automatische Blindwertkompensation, mittels der genaue und empfindliche Messungen durchgeführt werden können.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur automatischen analytischen Prüfung von Flüssigkeiten durch vergleichende lichtelektrische Messung der Durchlässigkeiten einer Indikatoren, Puffer und Komplexone enthaltenden Lösung mit einer Vergleichslösung, bestehend aus einer Vergleichsküvette, einer Meßküvette und zwei den Küvetten zugeordneten Fotowiderständen eines lichtelektrischen Meß- systems, sowie Misch- und Dosiereinrichtungen nach Patent 1243898, dadurch gekennz e i c h n e t, daß in den Strahlengang der Lichtquelle (37) des lichtelektrischen Meßsystems zwischen der Vergleichsküvette (36) und dem dieser zugeordneten Fotowiderstand (34) eine an sich bekannte, mittels eines Stellmotors (5l) einschwenkbare Blende (70) angeordnet ist.
2. Vorrichtung für ein Verfahren zur automatischen analytischen Prüfung von Flüssigkeiten durch vergleichende lichtelektrische Messung der Durchlässigkeiten einer Indikatoren, Puffer und Komplexone enthaltenden Lösung mit einer Vergleichslösung nach Patent 1 243 898, gekennzeichnet durch ein lichtelektrisches Meßsystem mit einer als Meß- und Vergleichsküvette dienenden Küvette (80) sowie einen der Küvette zugeordneten Fotowiderstand (34), einen Festwiderstand (81) und Widerstände (40, 41), die in einer Wheatstoneschen Brücke, die je ein mit Stellmotoren (50, 51) in Verbindung stehendes Meß-(48) und Nullpunkt-Potentiometer (49) aufweist, angeordnet sind, ferner gekennzeichnet durch eine in den Strahlengang der Lichtquelle (37) zwischen ihr und der Küvette(80) mittels des Stellmotors (51) an sich bekannte einschwenkbare Blende (82). ~~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 078 344; W. Brügel, Einführung in die Ultrarotspektroskopie, 1. Auflage, Darmstadt 1954, S. 134 bis 139.