DE1907811A1 - Membran-Osmometer - Google Patents

Description

• Membran - Osmometer Membran - Osmometer der bekannten Art beruhen auf dem Prinzip, ein auf der einen Seite einer halbdurchlässigen Membran befindliches Lösungsmittel, z.B. Wasser, durch diese Membran in eine Lösung eindringen zu lassen, wobei auf der Seite des Lösungsmittels ein Unterdruck entsteht, der mit dem osmotischen Druck der Lösung einen Gleichgewichtszustand herstellt, Diese Druckmessung erfolgt mittels einer zweiten Membran, die auf der Seite des Lösungsmittels angeordnet ist und deren Deformierung z.B. elektrisch gemessen wird.
• Die halbdurchlässige Membran ist dabei in der Regel zwischen zwei Metallscheiben angeordnet, von denen jede auf ihrer der Membran zugewendeten Fläche mit Spülkanälen versehen ist, derart,.daß auf jeder Membranseite eine Messzelle - eine für die Lösung, eine für das Lös mg.smittel - gebildet ist Die Spülkanäle auf den Oberflächen der Metallscheiben haben in der Regel Halbkreisprofil. Ihr Verlauf ist mäanderförmig, spiralig oder in sonstiger Weise labyrinthartig, damit möglichst große J?lüsslgkeitsmengen mit der MembranoNerfläche in Kontakt treten können.
• Ein Nacilteil dieser bekannten Osmometer besteht darin, daß sich die us relativ weichem Material bestehenden halbdurchlässige Membran bei den ;1uf'tretenden bruckdi.f'ferenzen zwischen Lösung und Lösungsmittel in die Spülkanäle hinein verformen darin. Durch diesen" Balloneffekt" stellt sich das Messgleichgewicht nur sehr langsam ein, da die Membran -verformung einen vermehrten Lösungsmitteltransport durch die Membran hindurch bedingt.
• Die vorliegende Erfindung beseitigt diesen Nachteil dadurch, daß die halbdurchlässige Membran zum mindesten auf der Seite des Lösungsmittels mit einem Stützsieb bedeckt ist. Durch dieses Sieb wird eine Deformierung der Membran beim Auftreten -von Druckdifferenzen zwischen Lösung und Lösungsmittel vermieden, und-das Messgleichgewi&nt stellt sich nach kürzester Zeit, insbesondere schon nach eini6en Minuten ein, Zweckmäßig wird je ein solches Stützsieb auf jeder Membranseite vorgesehen, und diese Stütz siebe werden eben bzw9 starr ausgebildet. Die Stützsiebe bestehen, zweckmäßig aus Edelstahl. Sie können außerdem auswechselbar ausgebildet und- angeordnet sein, so daß je nach den zu untersuchenden Lösungen und Lösungsmitteln verschiedene Maschen- bzw Lochs größen für die Siebe angewendet werden können. Die Stützsiebe können in bekannter Weise in Ätztechnik hergestellt sein.
• Das Prinzip der Erfindung sowie weitere Einzelheiten sind der Zeichnung zu entnehmen, die eine Beispielsform darstellt:- Die Messzelle besteht aus zwei Edelstahlscheiben 1 und -2, zwischen, die eine halbdurchlässige Membran 9 gelegt ist. Auf der oberen Messzellenhälfte 1 ist, gehalten von einem Teflonkonus, ein Einfülltrichter 3 angeordnet Von-diesem Einfülltrichter führt eine direkte Bohrung 19 zum Anfang eines mäanderförmigen Kanalsystems 20, das das über der Membran befindliche Lösungsvolumen erithält. Dieses Kanalsystem hat an seinem anderen Ende einen Auslasshahn 6. -Über einen Rohrstutzen und ein Stück Teflonschlauch besteht ferner eine Verbindung 21 vom Einfülltrichter 3 zur unteren Messzellenhälfte, zu der ein Kanalsystem 22 gehört, das im wesentlichen ebenso ausgebildet ist wie das Kanalsystem 20 der oberen Messzellenhälfte. Ein Einlaßhahn 4 gibt den Weg vom Einfülltrichter zum Kanalsy-stem 22 frei, an dessen in der Zeichnung rechtem Ende wiederum ein Auslaßhahn angebracht ist, der mit 5 bö'-zeichnet ist. Das Kanalsystem 22, das durch die Hähne 4 und 5 vollkommei abgeschlossen werden kann, enthält das Lösungsmittel und ist so. gestaltet, daß Luftblasen durch den Lösungsmittelstrom beim Einfüllen herausgespült werden.
• Das untere Kanalsystem 22 steht mit einer Druckmessmembran 17 direkt in Verbindung, Unterhalb dieser Druckinessmembran befindet sich ein, induktiver Wegaufnehmer 18, der an ein - nicht mit dargestelltes - elektrisches Messgerät anzuschliessen ist.
• Erfindungsgemäß ist nun auf jeder Seite der Membran 9- ein starres, ebenes Stützsieb 10 resp. 13 angeordnet, das ein Durchbiegen dieser Membran in die Vertiefungen der Kanalsysteme 20 respO 22 verhindert4 Dadurch wird der eingangs beschriebene Balloneffekt beseitigt bzw. auf ein unerhebliches 1-aß herabgesetzt, und die Einstellung des- Messgleichgewichts wird wesentlich beschleunigt0 Die beiden Stützsiebe 10 und 13 halten die Membran 9 zwischen sich fest md werden an ihren Rändern durch Ringe 8 und 11 aus einem abdichtenden Material, z.B. aus Teflon, gehalten, die sich ihrerseits gegen die Scheiben 1 und 2 abstützen, Die Lage der Stützsiebe 10 und 13 ist durch monrere Stifte bestinunt, die entsprechende Öffnungen der Siebe durchsetzen. Ein weiterer größerer Dichtungsring 12 schließt den Raum zwischen den beiden Scheiben 1 und 2 nach außen ab. Dadurch wird es mdglich, die Membran 9 an ihrer Außenkante zuvor m-it dem Lösungsmittel zu befeuchten und so auf Dichtigkeit zu prüfen. Das Lösungsmittel wird zu diesem Zweck durch einen kleinen Einfülltrichter 16 eingelassen Zur Durchführung der osmotischen Messung wird zuerst das Kanalsystem 22 ( untere Messzellenhälfte ) aus dem Einfülitrichter 3 mit dem Lösung mittel - z.B. Wasser - bei geöffneten Hähnen 4 und 5 gefüllt. Nach weiteren Manipulationen, die hauptsächlich der Beseitigung von Luftblasen aus der unteren Messzelle 22 sowie der Einstellung des Nullpunktes der Ifessung dienen, wird die Lösung - ebenfalls aus dem vorher geleerten Fülltrichter 3 - nach Erreichung ihrer durch Heizmittel erzielten Messtemperatur nach Öifnen des Hahns 6 in die obere Messzellenhälfte, dehe in das Kanalsystem 20 geleitet. Nach Schließung aller Hähne 4,5 und 6 kann sich nun der Messeffekt aufbauen und erreicht nach wenigen Minuten seinen Endwert, wobei die sonst infolge der Membrandurchbiegung zu beobachtende Verzögerung in der Messwertbildung durch das resp. die Siebe 10,13 vermieden wird4 Die k-:essung selbst erfolgt in üblicher Weise durch Feststellen des Unterdrucks des Lösungsmittels auf der unteren Messzel1enhälfte 22 mittelt der Messmembran 17 und des induktiven .{egaufnehmer-@stems 18.
• Die vorgesehenen Hähne 4,5 und 6 bestehen zweckmäßig aus je einem Gewindebolzen aus Edelstahl, in dem an einem Ende eine geschlossene Kugel aus gehärtetem Edelstahl eingesetzt ist0 Diese Kugel wird durch Drehung des Gewindebolzens im Uhrzeigersinn auf die Einströmöffnung gepresst und dichtet diese vollkommen abO Eine Drehung nach links genügt, um d:e-nrHahn zu öffnen. Das Gewinde ist zweckmäßig mit Teflon-Dichtungsband umwickelt, das hierbei als Gleitmittel und Dichtung wirkte Im übrigen sind die Hähne, bei deren Zusammensetzung kein Kunststoff verwendet ist, in der Meßzelle versenkt angeordnet0 An weiteren Einzelheiten weist die Zeichnung beispielsweise einen zwischen dem äußeren Dichtungsring 12 und dem inneren Dichtung ringen 8 und 11 vorgesehenen Spalt auf, der durch einen Kanal 14 aus dem Trichter 16 mit dem Lösungsmittel gefüllt wird. - Mit 15 ist schließlich ein Spannjoch angedeutet, das über einen - nicht mit dargestellten - Bügel mit der unteren Seite der Scheibe 2 in Verbindung steht, wobei die Scheiben und 2 mittels einer Schraube 23 gegeneinander gedrückt werden0 Für den praktischen Betrieb mit dem neuen Osmometer empfiehlt es sich, die auswechselbaren Stützsiebe in mehreren Ausführungen vorrätig zu halten. Es lassen sich im Normalfalle für die obere und die untere Meßzelle gleiche Stützsiebe mit-beispielsweise sechseckigen Löchern verwenden, die in Richtung senkrehht zur Membran miteinander fluchten. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Siehe mit gleichartigen, aber gegeneinander versetzten Löchern zu verwenden oder schließlich Siebe mit verschiedenen Löchern. Auf diese Weise läßt sich der Durchfluß des Lösung mittels vom Kanalsystem 22 zum Kanalsystem 20 in gewissen -Grenzen regeln.

Claims (12)

Patentansprüche

1) -Membran-Osmometer, enthaltend eine halbdurchlässige Membran, die zwischen zwei Scheiben eingespannt ist, deren der Membran zugewandten Flächen ein Kanalsystem aus Oberflächenvertiefungen aufweisen, wobei das eine Kanalsystem mit einer Lösung, das andere mit dem Lösungsmittel gefüllt und der Unterdruck auf der Lösungsmittelseite gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die halbdurchlässige Membran (9) zum mindesten auf der Seite des Lösungsmittels mit einem Stützsieb (13) bedeckt istn

2) Membran-Osmometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Stützsieb (10,13) auf jeder Membranseite vorgesehen ist.

3) Membran-Osmomet er nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützsiebe (10,13) eben und starr ausgebildet sind.

4) Membran-Osmometer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daßdie S ützsiebe (10,13) aus Edelstahl bestehen.

5) Membran-Osmometer nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützsiebe auswechselbar ausgebildet und angeordnet sind.

6) Membran-Osmometer nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützsiebe (10,13) in bekannter Weise in Ätztechnik hergestellt sind.

7) Membran-Osmometer nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekeunzeich net, daß die Stützsiebe (10,13) die gleiche Größe aufweisen wie die halbdurchlässige Membran (9) und diese zwischen sich eingespannt halten.

8) Membran-Osmometer naoh Anaruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützsiebe (10,13) mittels Dichttigsringen (8F11) zwischen die beiden die Meßzelle bildenden Scheiben (1,2) eingespannt sind.

9) Membran-Osmometer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den beiden Scheiben (1,2) in Höhe der Membran (9) und der Stützsiebe (10,13) nach außen durch einen weiteren Dichtungsring (12) abgedichtet ist0

10) Membran-Osmometer nach Anspruch 7, @ oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den Dichtungsringpaaren (8,11) und dem äußeren Dichtungsring (12) zur Befeuchtung des Membranrandes zwecks Dichtigkeitsprüfung mit einem das Lösungsmittel enthaltenden Einfülltrichter (16) in Verbindung steht.

11 ) Membran - Osmometer nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch ge kennzeichnet, daß die Hähne (4,56) aus Edelstahl bestehen und in der Meßzelle verseift angeordnet sind.

12) Verfahren zur Durchführung osmometischer Messungen mit einem'nach Anspruch 1 oder folgenden ausgebildeten Osmometer, dadurch. gekennzeichnet, daß Stützsiebe gleicher oder verschiedener Ausführungen vorrätig gehalten und wahlweise so eingesetzt werden, daß ihre Löcher in Richtung wenkrecht- zur Membran miteinander fluchten oder gegeneinander versetzt und hierbei insbesondere von verschiedener Größe.

sind.