DE2603752C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von organisch gebundenem Kohlenstoff - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von organisch gebundenem Kohlenstoff

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DE2603752C2
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Description

(a) der Flüssigkeitsraum (S) der Oxydationskammer Teil einer Kreislaufleitung (9) ist, die eine definierte Menge der Trägerflüssigkeit aufnimmt;
(b) in die Kreislaufleitung (9) eine Flüssigkeitspumpe (7) zum Umwälzen der Trägerflüssigkeit eingebaut ist;
(c) die Meßkammer (11) eine Teilmenge der Trägerflüssigkeit aufnimmt;
(d) die Oxydationskammer (1) mit der Meßkammer (11) zur Herstellung eines Gaskrcislaufsystems (1, ti, {|)ilurvh /wci mit ciiiri I'inwäl/ciiirichtiing versehene (insleitungen (JI) verbunden ist; und
(c) die Meßeinrichtung eine elektrische Leitfähigkeitsmeßzelle ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß eine der Gasleitungen (31) in einen in dem Flüssigkeitskreislaufsystem (5, 9) befindlichen Injektor (33) mündet der als Umwälzeinrichtung zur Erzeugung des Gaskreislaufs durch die mittels der Pumpe (6) geförderte Trägerflüssigkeit dient
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet daß die zu untersuchende ?robemenge mittels einer Injektionsspritze mit Injektionsnadel durch eine Gummimembran in das Flüssigkeitskreislaufsystem einführbar ist
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß eine Einrichtung zur Regenerierung der Trägerflüssigkeit vorgesehen ist
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß Oxydationskammer (1) und Meßkammer (11) durch eine mit einem Ventil (25) versehene Flüssigkeitsringleitung miteinander verbunden sind, in der ein ionenaustauschergerät (27) angeordnet ist
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß das Ionenaustauschergerät (27) für auswechselbare Patronen ausgebildet und daß das Ionenaustauschermaterial ein Mischbett-Ionenaustauscher ist
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur zeitabhängigen Steuerung (37) des Ventils (25) nach einem vorgegebenen Arbeitsrhythmus derart daß das Ventil während eines vorbestimmten zur vollständigen Oxydation des organisch gebundenen Kohlenstoffs ausreichenden Zeitabschnitts geschlossen bleibt und während eines für die Regeneration der Trägerflüssigkeit ausreichenden festgelegten Zeitabschnitts geöffnet bleibt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von organisch gebundenem Kohle.istoff durch Oxydation des in einer definierten Probe enthaltenen Kohlenstoffs mittels Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltenden Gasen unter gleichzeitiger Einwirkung einer ultraviolet-
ten Strahlung zu Kohlendioxyd, Oberführung des Kohlendioxyds mittels eines Luftstroms in eine Meßkammer und Bestimmung desselben mittels eines physikalischen Meßverfahrens, wobei eine definierte, relativ kleine Probemenge der zu untersuchenden Flüssigkeit in eine definierte relativ große Menge einer Trägerflüssigkeit eingegeben wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bekannte Verfahren benutzen zumeist einen Verbrennungsvorgang bei hohen Temperaturen, oder in alternativer Arbeitsweise kostspielige hochreine chemische Substanzen und bzw. oder Trägergase. Die dabei als Endprodukte erhaltenen Kohlenstoffverbindungen, nämlich CO2, CO oder CH« werden dann in eine Meßvorrichtung eingespeist in der sie mit Hilfe komplexer Meßsystemc, wie !nfrarot-Spektrophotometrie. Flammcnionisation oder Nephelometrie ermittelt werden. Diese Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung von organisch gebundenem Kohlenstoff in Wasser arhciicn oimwilcr extrem l.ingsam. sind si'lmerfüllt^ oder
b5 aber erfordern hoch entwickelte und teuere Einrichtungen.
Soicr et ;il (Photochcniisehe Methode der Bestimmung von organischem Kohlenstoff, Hydrochemical
3 4
Materials,Bd. 16,S. 111.Novotscherkasskischcs.Hydro- sehen Substanzen derart weiterzuentwickeln, iiaß ss
chemisches institut, UdSSR) beschreiben eine Vorrich- einfach und ohne aufwendige Hilfsmittel zu handhaben
lung bei der mit Hilfe einer Ultraviolett-Strahlung in ist rasch und sicher arbeitet und nicht an Untersu-
Anwesenheit von Sauerstoff oder Sauerstoff enthalte- chungsiaboratorien gebunden ist, sondern notwendi-
nen Gasen der organisch gebundene Kohlenstoff zu 5 genfalls auch am Ort der Probenahme ausgeübt werden
Kohlendioxyd oxydiert wird, welches sodann gemessen kann. Ferner obliegt der Erfindung die Aufgabe eine
wird, um die Menge des ursprünglich in der Probe ent- Vorrichtung bereitzustellen, die sich zur Durchführung
haltenen Kohlenstoffs zu bestimmen. Eine Probe des zu des Verfahrens eignet, mit geringen, allgemein zur Ver-
untersuchenden Materials wird in eine Quarzkammer Fügung stehenden Hilfsmitteln auskommt, und rasch
eingegeben und in Jieser der Ultraviolett-Strahlung ei- 10 aufeinanderfolgende Messungen erlaubt, sich deshalb
ner außerhalb der Kammer befindlichen Strahlungs- also auch als Feldgerät eignet
quelle ausgesetzt Der in der Probe enthaltene organi- Ausgehend von dem beschriebenen Verfahren zur sehe Kohlenstoff wird zu Kohlendioxyd oxydiert Gerei- Bestimmung von organisch gebundenem Kohlenstoff nigte atmosphärische Luft wird durch die Kammer ge- sieht die Erfindung vor, daß die Trägerflüssigkeit reines pumpt um das entstandene Kohlendioxyd zu einem 15 Wasser ist; daß das Gemisch von Wasser und Probe Coulometer zu befördern, in der die durch eine chemi- während einer für die vollständige Oxydation ausreisehe Reaktion des Kohlendioxyds freigesetzte Elektrizi- chenden Zeitspanne im Kreislauf an der Strahlungsqueltätsmenge gemessen wird. Alternativ hierzu kann auch Ie vorbei stetig umgepumpt wird und daB die Bestimeine volumetrische Titration für die Messung verwendet mung des Kohlendioxyds durch Messung der elektriwerden. 20 sehen Leitfähigkeit eines in der Meßkammer befind-
Das beschriebene Verfahren weist die gleichen Nach- liehen Teilvolumens der Trägerflüssigkeit 'rfolgt
teiie wie die zuvor erwähnten Verfahren auf, welche die Die Durchführung des erfindüngsgemäSen Verfah-
Verwendbarkeit als Feldgerät und die Kapazität für rens erfordert lediglich Sauerstoff bzw. Luft elektri-
schnelle Wiederholungsmessungen stark beeinträchti- sehen Strom zum Betrieb der Ultraviolett-Strahlungs-
gen. 25 quelle und ein Gerät zur Leitfähigkeitsmessung. Da die
So z. B. werden nach Soier im Luftstrom Kataiysato- Menge der zu untersuchenden Probe relativ klein gehai-
ren verwendet die auf 7000C gehalten werden, und die ten werden kann, wird zu deren Oxydation nur eine
Probe wird gekocht Keine Mittel sind vorgesehen, um geringe Zeitdauer benötigt und da auch die Messung
die Flüssigkeitsprobe zu zirkulieren. Wegen der hohen der Leitfähigkeit sehr rasch von stauen geht erlaubt die
Temperatur wird ein an eine Wasserleitung angeschlos- 30 Erfindung insgesamt eine sehr rasche Verfahrensdurch-
sener Kühler benötigt Auch muß eine ziemlich große führung.
Probe von 30 ml verwendet und nach Beendigung der In bevorzugter Ausführungsform des erfindungsge- Bestimmung aus der Apparatur entfernt werden, bevor mäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß die Eingabe der
die nächste Probe eingebracht werden kann. Die erfor- Probemenge und die Oxydation in einem ersten größe-
derliche Oxydations- und Bestrahlungszeit beläuft sich 35 ren, für sich abgeschlossenen Teilvolumen, die Leitfä-
auf etwa drei Stunden, wenn nicht ein Sensibilisator, wie higkeitsmessung in einem zweiten kleineren für sich ab-
etwa atomares Quecksilber, angewendet wird. geschlossenen Teilvolumen erfolgt, und daß das bei der
Es ist aber in hohem Grade wünschenswert eine Vor- Oxydation gebildete Kohlendioxyd während des Oxyda-
richtung zur Verfugung zu haben, die dafür eingerichtet tionsvorgangs laufend aus der Gasphase über dem er-
ist den Gehalt an organisch gebundenem Kohlenstoff in 40 sten Teilvolumen in das zweite Teilvolumen und aus der
Wasser oder wäßrigen Lösungen zu bestimmen, ohne Gasphase über dem zweiten Teilvolumen in das erste
daß hierzu hohe Temperaturen, Katalysatoren, hochrei- Teilvolumen umgepumpt wird, wobei beide Teilvolumi-
ne Gase oder andere Materialien erforderlich sind, die na irr einem definierten Verhältnis zueinander stehen,
eine unsichere und unerwünschte Grundlage bilden. Durch die Maßnahme der Trennung der beiden Flüssig-
In der Zeitschrift »Vom Wasser« 43. Band, 1974, 45 keitsvolumina, in deren einem die Oxydation, in deren S. 350 ff. ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Bestim- anderem die Messung erfolgt wird erreicht daß die
mung von organisch gebundenem Kohlenstoff durch elektrometrische Messung ausschließlich durch die aus
photochemische Oxydation beschrieben. Bei dem be- Kchlendioxyd und Wasser sich bildenden Ionen beein-
kannten Verfahren wird eine kieine Probenmenge einer flußt wird, während andere Ionen, z. B. von Salzen ir-
zu untersuchenden Flüssigkeit in eine Trägerflüssigkeit 50 gend welcher Art die durch die zu untersuchende FIüs-
eingegeben und dort ultravioletter Strahlung ausge- sigkeit eingeschleppt werden könnten, ferngehalten
setzt wodurch der organisch gebundene Kohlenstoff zu werden.
Kohlendioxyd oxydiert wird. Das Kohlendioxyd wird in In weiterer Ausbildung de·1- erfindungsgemäßen Vereine Meßkammer überführt und sein Anteil dort be- fahrcrs isl vorgesehen, daß nach Beendigung der Unterstimmt. Das gleiche Verfahren behandelt die nicht vor- 55 suchung einer Probe der Flüssigkeitsinhalt beider Teilveröffentlichte Patentanmeldung DE-OS 23 62 773. Aus volumina durch kontinuierliches Durchleiten dünn eider DE-OS 21 16 148 sind ein Verfahren und eine Vor- nen Gesamt-Ionenaustauscher zu reinem Wasser regericiitung zur kontinuierlichen Analyse des Kohlenstoff- neriert wird. Diese Maßnahme dient vor allem der Entgehalts eines wäßrigen Systems bekannt, bei dem die wicklung einer geeigTieten Untersuchungsvorrichtung, Probe mittels Kaliumperoxidsulfatlösung sowie als Ka- 60 die es ermöglichen soll, eine Mehrzahl von Untersutalysator wirkender Silbernitratlösung zu Kohlendioxyd chungen nacheinander in verhältnismäßig kurzem zeitlioxydiert wird und zur Bestimmung des organisch ge- chem Abstand, ohne Wechsel der dazu notwendigen bundenen Kohlenstoffs eine Leitfähigkeitsmessung zu Hilfsmittel zu ermöglichen.
Kohlendioxyd durchgeführt wird. Eine Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gat- 65
tungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des organisch (a) der Flüssigkeitsraum der Gxydationskammer Teil
gebundenen Kohlenstoffs in Wasser oder wäßrigen Lö- einer Kreislaufleitung ist, die eine definierte Menge
sungen, mit anderen Worten des Gehaltes an organi- der Trägerflüssigke't aufnimmt;
5 6
(b) in die Kreislaufleitung eine Flüssigkeitspumpe zum Eine zweite Flüssigkeitskreislaufleitung 19 verbindet Umwälzen der Trägerflüssigkeit eingebaut ist; die Meökammer 11 mit der eisten Flüssigkeitskreislauf-
(c) die Meßkammer eine Teilmenge der Trägerflüssig- leitung 9 mittels eines T-Stücks 21 zur Oxydationskamkeit aufnimmt; mer 1. Die Pumpe 7 ist beiden Flüssigkeitskreislauflei-
(d) die Oxydationskammer mit der Meßkammer zur 5 tungen 9 und 19 gemeinsam. Der zweite Flüssigkeits-Herstellung eines Gaskreislaufsystems durch zwei kreislauf 5, 9, 13, 19 wird gesteuert durch ein Wassermiteiner Umwälzeinrichtung versehene Gasleitun- ventil 25 und enthält eine Vorrichtung 27 mit einem gen verbunden ist; und Mischbett-Ionenaustauscher. Das Wasserventil ist in
(e) die Meßeinrichtung eine elektrische Leifähigkeits- der dargestellten Ausführungsform ein Elektromagnetmeßzelle ist to ventil, damit es elektrisch gesteuert werden kann.
Die Oxydations- und Bestrahlungskammer 1, die
In vorteilhafter Weiterbildung ist eine Einrichtung MeBkammer 2 und der erste und zweite Flüssigkeitszur Regenerierung der Trägerflüssigkeit vorgesehen, kreislauf sind im wesentlichen gefüllt mit einer Flüssigdie vorzugsweise derart ausgestaltet ist, daß Oxyda- keit 29, vorzugsweise destilliertem Wasser, welches als tionskammer und Meßkammer durch eine mit einem 15 Trägerflüssigkeit für die einzuführende Untersuchungs-Ventil versehene Flüssigkeitsringleitung miteinander probe dient. Ein Luftraum 30 über der Bestrahlungsverbunden sind in der ein Ionenaustauschergerät zur kammer 1 dient zur Versorgung mit Sauerstoff. Anstelle Beseitigung von Ionen angeordnet ist. von Luft kann auch ein anderes Sauerstoff enthaltendes
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der erfindunssee- Gas verwendet werden.
mäßen Vorrichtung sind aus den Unteransprüchen er- 20 Die Oxydationskammer 1 und die Meßkammer 11
sichtlich. Ein Ausführungsbeispiel wird im folgenden an- sind über zwei Luftkreislaufleitungen 31 miteinander
hand der Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeich- verbunden. Der Luftkreislauf wird über einen in der
nungen zeigt Flüssigkeitskreislaufleitung 9 befindlichen Injektor 33 in
Fig. I ein Schema — teilweise im Schnitt — der ge- Gang gesetzt. Polypropylenrohre sind als Material für
samten Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausfüh- 25 alle drei Kreislaufleitungen geeignet. Die Rohrleitung
rungsform der Erfindung; 34 zwischen der Meßkammer und dem Injektor 33 ist
Fig.2 ein detailliertes Schaltschema des Meßstrom- sowohl dem Flüssigkeitskreislaufsystem 5, 9 als auch
kreises (17) aus F i g. 1; dem Lu'ikreislaufsystem 5,13,31 gemeinsam.
F i g. 3 ein detailliertes Schaltschema des Stromkrei- Um die geringen im Wasser gelösten Mengen von ses zur zeitabhängigen Steuerung (37) aus F i g. 1. 30 CO2 messen zu können, ist es notwendig, daß das Train der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist gerwasser absolut rein ist, was einen speziellen Reinieine Oxydationskammer 1 für die Oxydation einer zu gungsvorgang erfordert. Bei diesem Reifiigungsvorgang untersuchenden Probe unter gleichzeitiger Bestrahlung ist das Wasserventil 25 geöffnet und erlaubt, das Trägermit Ultraviolett-Licht vorgesehen. Die Oxydationskam- wasser 29 durch das Flüssigkeitskreislaufsystem umzumer 1 enthält eine Ultraviolett-Lampe 3, die in einem 35 wälzen, um in dem Mischbett-Ionenaustauscher 27, welwasserdichten Gehäuse 5 so montiert ist, daß die Kam- eher alle ionisierten Stoffe aus der Trägerflüssigkeit 29 mer von der Lampe ein Maximum an Strahlung emp- entfernt, gereinigt zu werden. Viele im Handel befindlifängt Das Gehäuse 5 kann beispielsweise aus einem ehe Ionenaustauscher lassen unerwünschte organische Kupferrohr gefertigt und mit Zinn plattiert sein, um Substanz durchsickern. Ein !onen-Austauscher mit eietwaiger Verunreinigung des Wassers vorzubeugen. Ein 40 nem Mischbettharz von geringster Durchlässigkeit für Rohr von z. B. 5,08 cm Durchmesser und 106,20 cm Lan- organische Substanzen sollte verwendet werden. In der ge ist geeignet für Untersuchungsproben von einem bevorzugten Ausführungsform wird zweckmäßig wäh-Milliliter bei Verwendung einer Ultraviolett-Lampe von rend des Reinigungskreislaufs die Lampe 3 eingeschal-Standardlänge. tet. um das Trägerwasser zu bestrahlen und alle Spuren Ultraviolett-Strahlung ist Strahlungsenergie im WeI- 45 eingesickerter organischer Substanz in CO2 umzuwanlenlängenbereich von 10 bis 380 nm. Eine Strahlung im dein. Die Hauptmenje des entstandenen CO2 wird im Wellenlängenbereich von 170 bis 210 nm wurde als zur Ionenaustauscher 27 entfernt
Förderung der Oxydation von organischem Kohlenstoff Es ist zu vermuten, daß die Ultraviolett-Strahlung ei-
gut geeignet befunden, indessen ist dieser Wellenlän- nen Teil des im Luftraum 30 enthaltenen Sauerstoffes in
genbereich nicht kritisch, da der angegebene Effekt so Ozon umwandelt. Ozon ist chemisch sehr aktiv und rea-
auch durch kleinere oder größere Wellenlängen in ge- giert sehr spürbar mit allem anwesenden Kohlc-τ* jff.
ringerem Maß hervorgerufen wird. Indessen sollte die Auch wird unmittelbare Oxydation mit Sauerstoff im
Lampe 3 für wirksamste Arbeitsweise eine Ultraviolett- Ultraviolett-Licht zu CO2 stattfinden. Jedenfalls wird die
strahlung im bevorzugten Wellenlängenbereich von 170 gesamte organische Substanz zu Kohlendioxyd umge-
bis 210 nm emittieren. 55 wandelt Der elektrische Widerstand des Trägerwassers
Eine Pumpe 7 zirkuliert Wasser in einer ersten Flüs- erhöht sich während des Reinigungsvorganges des Was-
sigkeitskreislaufleitung 9 um, die der Oxydationskam- sers. Der Reinigungsprozeß kann durch eine Wider-
mer 1 zugeordnet ist, so daß das Wasser durch die Kam- standsmeßzelle bzw. Leitfähigkeitsmeßzelle 15 über-
mer umgewälzt wird. wacht werden.
Um die Menge des gebildeten Kohlendioxydes zu be- 60 Nach der Reinigung der Trägerflüssigkeit 29 ist das
stimmen, ist eine Meßkammer bzw. Untersuchungskam- Gerät zur Messung bereit, um die in der Untersuchungs-
mer 11 vorgesehen. Die Meßkammer besteht aus einem probe enthaltene organische Substanz zu bestimmen,
wasserdichten Gehäuse 13, das vorzugsweise aus PVC Das Ventil 25 wird geschlossen, um den lonenaustau-
gefertigt ist und eine Widerstandsmeßzelle 15 enthält scher 27 aus dem System auszuschalten und die Meßzel-
Mit der Zelle 15 ist ein Meßstromkreis 17 verbunden. 65 Ie 11 von dem ersten Flüssigkeitskreislauf 5, 9 zu tren-
um das gebildete Kohlendioxyd und die dadurch reprä- nen.
sentierte Menge organischen Kohlenstoffs zu bestim- Die Pumpe 7 bleibt in Betrieb, um die Trägerflüssig-
men. keit 29 durch den ersten Flüssigkeitskreislauf 5,9 in der
7 8
Oxydationskammer 1 — jedoch ohne die Mcß/cllc Il — ren Verstärkers 43 ist unmittelbar an ein Digital-Meß-
umzuwälzen. Eine bekannte Menge der Untersin-hungs- gerät 45 angelegt. Ks ist Vorsorge getroffen, daß das
probe, ι. B. ein Milliliter, wird in die lüngubWiffniing 35 l)ij;ilul MeLlpciat mittels einer 1)1° Zweigleitung ιΐιιΓ
des ersten Hüssigkcitskreislaufs 5,9 eingeführt. Die Ein- Null zurückgestellt werden kann, um die Grundleitfä-
gabcöffnung 35 mag durch eine Gummischeidewand s higkeit, wie sie z. B. durch freies CO2 verursacht wird,
abgeschlossen sein, in welchem KaII die Probe der gclö- kompensieren zu können. Das Digital-Meßgerät gibt
slen organischen Substanz mittels einer Injektionssprit- die Menge des organischen Kohlenstoffs in der Einheit
ze mit Nadel eingeführt werden kann. Die Probe wird ppm wieder.
von der L-.\gabeöffnung 35 durch die Oxydationskam- Für die meisten Messungen wird ein Standard-Volumer umgewälzt, wobei die organische Substanz der Pro- 10 men des zu untersuchenden Probematerials von vielbe dem Ultraviolett-Licht ausgesetzt und unter Luftein- leicht einem Millimeter in das System eingeführt. Falls wirkung zu Kohlendioxyd oxydiert wird. die Menge des darin enthaltenen organischen Kohlen-
Der Injektor 33 in der Luftleitung 31 saugt einen Luft- Stoffs extrem niedrig ist, kann auch die zehnfache oder
strom an, der durch die Oxydationskammer I und die hundertfache Menge des Standard-Volumens einge-
Meßkammer 11 umgewälzt wird. Ein Zweck des Luft- 15 führt werden. Zur Vermeidung von Unklarheiten muß
kreislaufsystems 5, 13, 31 ist der, irgendwelche nicht dabei natürlich auf Anhebung der Lage des Dezimalstel-
gasförmigen, in der Untersuchungsprobe enthaltenen len-Kommas geachtet werden.
Substanzen von der Meßkammer 11 fernzuhalten um Ferner sind in weiterer Ausbildung der Erfindung Beeinträchtigungen der Messung zu vermeiden. Der Einrichtungen zur zeitabhängigen Steuerung (37 in Luftstrom entführt einen Teil des CO2 durch die Leitung 20 Fig. ί) vorgesehen, um den Zykius, bestehend aus Oxy-
31 in die Meßkammer 11, wodurch die Kohlendioxyd- dationsvorgang und anschließender Regeneration der
konzentration des Wassers in der Oxydationskammer Trägerflüssigkeit zwecks Bereitstellung für die Messung
und der Meßkammer ausgeglichen wird. Um die Zeit der folgenden Proben zeitlich zu regeln. Eine bevorzug-
der Gleichgewichtseinstellung auf ein Mindestmaß zu te Ausführungsform dieser Einrichtung zur zeitabhängig
verringern, sollte das Gehäuse 13 der Meßkammer 11 2s gen Steuerung 37 ist in F i g. 3 dargestellt. Darin gibt ein
wesentlich kleiner sein als das Gehäuse 5 der Bestrah- üblicher Zeitgeber 47 während des Ablaufs einen ersten
lungskammer 1. Beide Gehäuse 5,13 sind in Neigungsla- Spannungsimpuls zu Beginn eines Zeitabschnittes und
ge angeordnet, um die notwendige Turbulenz im System einen zweiten Spannungsimpuls, wenn der Zeitabschnitt
für ausreichende Mischung von Gas und Wasser zu ge- abgelaufen ist.
währleisten. 30 Bei der Verfahrensausübung wird die Untersuchungs-
Kohlenriioxyd hat bekanntlich die Eigenschaft den probe, wie zuvor beschrieben, in das System eingeführt elektrischen Leitungswiderstand von Wasser, in dem es Sodann wird der Zeitgeber 47 mittels des Schalters 49 gelöst ist, zu erniedrigen bzw. umgekehrt, die Leitfähig- eingeschaltet und die Zeitperiode beginnt zu laufen. Der keit zu erhöhen. Die Widerstandszelle 15 mißt den Lei- Zeitschaltkreis schließt das Wasserventil 25, wodurch tungswiderstand der in der Meßkammer 11 enthaltenen 35 der Ionenaustauscher 27 aus dem System ausgeschaltet Flüssigkeit, der als Funktion der Konzentration des und die Meßkammer U vom ersten Flüssigkeitskreis-Kohlendioxyds im Wasser in Beziehung gesetzt werden lauf S, 9 getrennt wird. Während des Ablaufs dieser
1 — λ— v . *: λ : ι υ _ti τ_:* : ι« *..:_*! ju ___,._.*._ α».αη;·λΚα if«>.M.*>*0»*%fr
mtiiti ^u UCi nuii£ciiii outsit UCa Wl galiisviicil rwl/iucil- £A7ll|/ci niuc wtiu uci gcaanuv irigmue^iiv nvitiviuxvn
Stoffs in der ursprünglichen Probe. zu Kohlendioxyd oxydiert. Es wurde gefunden, daß eine Dennoch ist der Widerstand des Wassers mit einer 40 Periode von etwa 3 Minuten genügt, um praktisch alle
bestimmten Konzentration von Kohlendioxyd in der vorhandene organische Substanz zu oxydieren. Am En-
Lösung nicht eine konstante Größe, sondern schwankt de dieser Zeitperiode wird ein Relais 51 durch den Zeit-
mit der Temperatur. Bei hohem Widerstand ist dieser geberstrom erregt ure die Kraft für das Digital-Voltme-
Effekt ausgeprägter. Die Tätigkeit der Pumpe 7 und der ter 45 bereitzustellen, während es zugleich auch dem Lampe 3 verursacht hinreichende Tsmperaturverände- 45 Digital-Voltmeter einen Speicher- und Meßimpuls gibt
rungen, um den Widerstand der zu messenden Lösung um so die Ablesung des PPM-Gehtltes des gemessenen
so zu beeinflussen, daß eine Kompensation zweckmäßig Kohlenstoffs zu ermöglichen.
erscheint die durch Einbau von Thermistoren in die Nach einer kurzen Pause von etwa zwei Sekunden Widerstandszelle 15 bewirkt werden kann. nach Ablauf dieser Zeitperiode öffnet ein Verzöge-Wie sich aus den vorangegangenen Ausführungen er- 50 rungsrelais 53 das Wasserventil 25, um die Reinigung gibt wird der Meßstromkreis 17 dazu benutzt die Men- des gesamten Systems, insbesondere die Regeneration ge des in der Probe enthaltenen organisch gebundenen der Träjerflüssigkeit in Vorbereitung auf den nächsten Kohlenstoffs als Funktion des elektrischen Leitungswi- Zyklus in Gang zu setzen. Der Reinigungsprozeß kann derstandes zu berechnen. Eine bevorzugte Ausfüh- mit Hilfe der Widerstandszelle 15 überwacht werden, da rungsform eines Meßstromkreises ist in Fig. 2 darge- 55 sein Fortschreiten sich durch Anstieg des Widerstandes stellt und wird nachstehend im einzelnen beschrieben. der Trägerflüssigkeit anzeigt. Alternativ dazu kann auch Ein bekannter Wiederstandsmesser 39 wird benutzt eine vorbestimmte Zeit von genügender Dauer, nach um eine, dem Widerstand der zu messenden Flüssigkeit Erfahrungen der Anmelderin etwa fünf Minuten, für den entsprechende Gleichspannung zu erhalten. Der Aus- Reinigungsvorgang angewendet werden. Um den Beargang des Widerstandsmessers 39 ist über einen Verstär- w> better über den Betriebszusund der Vorrichtung zu unker 41 mit einem nichtlinearen Verstärker 43 verbun- terrichten, können Anzeigevorrichtungen, z. B. Signalden. Es wurde ein Analog-Gerät für den nichtünearen lämpchen (in der Zeichnung nicht dargestellt) vorgese-Verstärker 43 benutzt und für eine Ausgangsspannung hen sein, die die Vervollständigung der verschiedenen entsprechend der Beziehung Eingangsspannung Arbeitsvorgänge der Zyklen anzeigen.
(—1.414) eingerichtet Diese Funktion folgt im wesentii- es Die beschriebene Vorrichtung erlaubt es in befriedichen der Beziehung der Konzentration des organisch gender Weise den Gehalt wäßriger Losungen an ergsgebundenen Kohlenstoffs zu dem in der Meßkammer 11 nisch gebundenem Kohlenstoff aus vielen verschiedegemessenen Widerstand. Der Ausgang des nichtlinea- nen organischen Substanzen zu messen, wie z. B. aus
Kohlenwasserstoffen, aliphatischen und aromatischen
Alkoholen, Äthern, Stärke, aromatischen Aldehyden,
Stickstoff enthaltenden homozyklischen und heterozyklischen Ringsystemen und Azoverbindungen. Genaue
Resultate in einer Genauigkeit von 0,1 ppm C wurden
ständig bei allen untersuchten organischen Verbindungen erhalten, ausgenommen bei Harnstoff.
Ein Vorzug ΊβΓ erfindungsgemäOen Vorrichtung gegenüber den aji dem Stand der Technik bekannten Methoden ist vor allen, daß sie weder hohe Temperaturen
noch Katalysatoren, noch gereinigte Gase erfordert.
10
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Bestimmung von organisch gebundenem Kohlenstoff durch Oxydation des in einer definierten Probe enthaltenen Kohlenstoffs mittels Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltenden Gasen unter gleichzeitiger Einwirkung einer ultravioletten Strahlung zu Kohlendioxyd, Überführung des Kohlendioxyds mittels eines Luftstroms in eine Meßkammer und Bestimmung desselben mittels eines physikalischen Meßverfahrens, wobei eine definierte, relativ kleine Probemenge der zu untersuchenden Flüssigkeit in eine definierte relativ große Menge einer Trägerflüssigkeit eingegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerflüssigkeit reines Wasser ist; das das Gemisch von Wasser und Probe während einer für die vollständige Oxydation ausreichenden Zeitspanne im Kreislauf an der Strahlungsquelle vorbei stetig umgepumpt wird und daß die Bestimmung des KohJendiosyds durch Messung der elektrischen Leitfähigkeit eines in der Meßkammer befindlichen Teilvolumens der Trägerflüssigkeit, die gelöstes Kohlendioxyd enthält erfolgt
2. Verfahren nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet daß die Eingabe der Probemenge und die Oxydation in einem ersten größeren, für sich abgeschlossenen Teilvolumen, die Leitfähigkeitsmessung in einem zweiten kleineren für sich abgeschlossenen Teilvolumen erfolgt, und daß das bei der Oxydation gebildete Kc-Slendioxyd während des Oxydationsvorgangs laufend aus der Gasphase über dem ersten Teilvolumen in das zweite Tei.volumen und aus der Gasphase über dem zweiten Teilvolumen in das erste Teilvolumen bis zum vollständigen Konzentrationsausgleich in beiden Teilvolumina umgepumpt wird, wobei beide Teilvolumina in einem definierten Verhältnis zueinander stehen.
3. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß nach Beendigung der Untersuchung einer Probe der Flüssigkeitsinhalt beider Teilvolumina durch kontinuierliches Durchleiten durch einen Gesamtionenaustauscher zu reinem Wasser regeneriert wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer die Trägerflüssigkeit aufnehmenden Oxydationskammer (1), einer mit dieser in Strahlungsverbindung stehenden Ultraviolettstrahlenquelle (3) sowie einer Meßkammer mit einer Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet daß
DE2603752A 1975-02-06 1976-01-31 Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von organisch gebundenem Kohlenstoff Expired DE2603752C2 (de)

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US05/547,622 US3958941A (en) 1975-02-06 1975-02-06 Apparatus for measuring content of organic carbon

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