DE3723798A1 - Messgeraet fuer chlor aufweisende substanzen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßgerät für Chlor aufweisende Substanzen, mit einem Gehäuse und einem Elek­ trolytraum, der von einer Membran begrenzt ist und zwei mit einer Auswerteschaltung verbundene Elektroden enthält, von denen eine der Membran zugeordnet ist, insbesondere diese berührt.

Ein solches Chlor-Meßgerät wird von der Firma ProMinent Dosiertechnik GmbH, Heidelberg, unter der Bezeichnung "DULCOTEST CLE II T" vertrieben. Mit seiner Hilfe wird das wirksame Chlor in Wasser gemessen. Zum wirksamen Chlor gehört gelöstes Chlorgas (Cl₂) und unterchlorige Säure (HOCl). Am unteren Ende eines rohrförmigen Gehäuses ist eine Querwand mit einem Elektrodenschaft befestigt, der an der Stirnseite eine Goldelektrode und inmitten des Schafts eine Silberelektrode mit aufgebrachtem Silber­ chlorid trägt. Der Elektrodenschaft wird von einer Kappe übergriffen, die stirnseitig eine Membran aus Polytetra­ fluoräthylen trägt. Von der Kappe mit der Membran und der Querwand mit dem Elektrodenschaft wird der Elek­ trolytraum begrenzt. Als Elektrolyt dient eine Kalium­ chloridlösung. Bei der Montage wird die Kappe mit dem Elektrolyten gefüllt und dann von unten an das Gehäuse angeschraubt, so daß im Endzustand der Elektrolytraum vollständig gefüllt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Chlor-Meß­ gerät anzugeben, das zur Messung von Chlor oder chlor­ haltigen Stoffen in Gasen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem eingangs beschrie­ benen Chlor-Meßgerät, dadurch gelöst, daß der Elektro­ lytraum mit einer über eine Füllöffnung angeschlossenen Nachfüllvorrichtung versehen ist.

Überraschenderweise arbeitet das Meßgerät auch in gas­ förmiger Umgebung, insbesondere in Luft. Es wird vermu­ tet, daß die bisher als notwendig angesehene Benetzung der Membran von außen deshalb nicht erforderlich ist, weil ständig Teile der Elektrolytflüssigkeit durch die Membran nach außen dringen und dann verdampfen oder ver­ dunsten. Jedenfalls geht Elektrolytflüssigkeit während des Betriebs verloren. Dieser Verlust wird mit Hilfe der Nachfüllvorrichtung ersetzt. Es ist daher nicht not­ wendig, das Meßgerät von Zeit zu Zeit zu zerlegen, um den Elektrolytraum wieder zu füllen.

Mit besonderem Vorteil weist die Nachfüllvorrichtung ein mit dem Elektrolytraum verbundenes Vorratsgefäß auf. Das Vorratsgefäß sichert eine kontinuierliche Nachfül­ lung. Es braucht nur in größeren Zeitabständen ersetzt oder nachgefüllt zu werden.

In den meisten Fällen genügt es, wenn das Vorratsgefäß destilliertes Wasser enthält. Denn durch die Membran geht im wesentlichen nur der Wasseranteil des Elektrolyten verloren.

In manchen Fällen empfiehlt es sich auch, daß die Nach­ füllvorrichtung den Elektrolyten im Membranbereich unter geringem Überdruck hält. Dieser Überdruck kann beispiels­ weise dadurch erzeugt werden, daß das Vorratsgefäß mit einem entsprechenden Abstand, beispielsweise 20 bis 100 cm, oberhalb des Elektrolytraums angeordnet ist. Dieser Überdruck verstärkt den Durchtritt von Elektrolyt­ flüssigkeit durch die Membran, was die Meßempfindlichkeit zu erhöhen vermag. Der Überdruck erlaubt es auch, das Meßgerät in anderer Lage zu verwenden als mit unten ange­ ordneter Membran.

Günstig ist es auch, daß die Nachfüllvorrichtung einen am Gehäuse angebrachten Nachfüllstutzen aufweist. Dieser Nachfüllstutzen kann entweder zum Anschluß der vom Vor­ ratsgefäß kommenden Leitung dienen oder für ein nicht-kon­ tinuierliches Nachfüllen bei Bedarf benutzt werden.

Die Füllöffnung sollte sich an der obersten Stelle des Elektrolytraums befinden. Auf diese Weise werden gasge­ füllte Hohlräume im Elektrolytraum, welche die Messung verfälschen könnten, vermieden.

Wenn der Elektrolytraum oben durch eine am Gehäuse be­ festigte Querwand begrenzt ist, empfiehlt es sich, daß die Unterseite der Querwand zur Horizontalen geneigt ist und die Füllöffnung sich etwa am höchsten Punkt die­ ser Unterseite befindet.

Eine besonders bevorzugte Anwendung ist die Messung von Chlordioxid in Luft. Überraschenderweise spricht das Meßgerät auch auf Chlordioxid an.

Bekanntlich ist gasförmiges Chlordioxid ab einer Konzen­ tration von 300 g/m³ explosiv. Daher empfiehlt sich die Kombination mit einer Sicherheitsschaltung, die anspricht, wenn ein vorgegebener Chlordioxid-Grenzwert überschritten wird. Die Sicherheitsschaltung kann lediglich einen Alarm auslösen. Sie kann aber auch für eine Verminderung des Chlordioxids sorgen.

Eine Ausführungsform ist charakterisiert durch die Anord­ nung in der Nähe des Bodens eines Schranks, der einen Reaktor zur Bildung von Chlordioxid und eine bodennahe Absaugvorrichtung enthält, und durch eine Sicherheits­ schaltung, die die Absaugvorrichtung einschaltet, wenn ein Chlordioxid-Grenzwert überschritten wird. Gerade bei der Chlordioxiderzeugung ist die Überwachung der Chlordioxidkonzentration und deren Reduzierung von beson­ derer Bedeutung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Meßgerät und

Fig. 2 eine Chlordioxid-Erzeugungsanlage mit dem Meßgerät.

Das in Fig. 1 dargestellte Meßgerät 1 besitzt ein rohr­ förmiges Gehäuse 2, das durch eine Querwand 3 in einen oberen Raum 4 und einen unteren Elektrolytraum 5 unter­ teilt ist. Letzterer wird unten durch eine Membran 6, beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen, abgeschlossen. Durch den Elektrolytraum erstreckt sich ein Elektroden­ schaft 7, der stirnseitig eine erste Elektrode 8, bei­ spielsweise eine Goldelektrode, die mit der Membran 6 in Berührung steht, und inmitten seiner Länge eine zweite Elektrode 9, beispielsweise eine Silberelektrode mit Silberchloridüberzug, trägt. Beide Elektroden sind mit einem Verstärker 10 im oberen Raum 4 verbunden, der über eine elektrische Steckverbindung 11 mit einer Auswerte­ schaltung verbunden werden kann. Der Elektrolytraum 5 ist mit einer Elektrolytflüssigkeit, insbesondere einer wässrigen Kaliumchloridlösung, gefüllt.

Dem Meßgerät 1 ist eine Nachfüllvorrichtung 12 zugeord­ net. Sie besitzt ein mit einer Entlüftungsöffnung 13 versehenes Vorratsgefäß 14, das über eine Schlauchleitung 15 mit einem Füllstutzen 16 am Gehäuse 2 verbunden ist. Vorratsgefäße mit einem Fassungsvermögen von 100 bis 500 ml haben sich als besonders geeignet erwiesen. Der Füllstutzen mündet über eine Füllöffnung 17 im Elek­ trolytraum 5. Die Füllöffnung 17 befindet sich an der höchsten Stelle dieses Elektrolytraums. Zu diesem Zweck ist die Unterseite 18 der Querwand 3 derart schräg zur Horizontalen geneigt, daß sie zur Füllöffnung 17 hin ansteigt.

Im Betrieb wird vom Meßgerät 1 festgestellt, ob und in welcher Konzentration sich in dem Luftraum 19 vor der Membran 6 chlorhaltige Substanzen, insbesondere Chlor­ dioxid, befinden. Während des Betriebs tritt ein Teil des Wassers der Elektrolytflüssigkeit durch die Membran 6 nach außen und verdunstet. Dieses Wasser wird durch de­ stilliertes Wasser aus dem Vorratsgefäß 14 ersetzt.

Bei der Chlordioxid-Erzeugungsanlage der Fig. 2 befindet sich in einem abgeschlossenen Schrank 20 ein Reaktor 21, der über eine erste Zuführleitung 22 mit Verdünnungswas­ ser, über eine zweite Zuführleitung 23 mit Salzsäure und über eine dritte Zuführleitung 24 mit Natriumchlorid versorgt wird. Die erste Zuführleitung 22 wird von einer mit einem Wasseranschluß 25 versehenen Dosierpumpe 26, die zweite Zuführleitung 23 von einer mit einem Salz­ säure-Vorratsgefäß 27 verbundenen Dosierpumpe 28 und die dritte Zuführleitung 24 von einer mit einem Natrium­ chlorit-Vorratsgefäß 29 verbundenen Dosierpumpe 30 ge­ speist. Die Zuführleitungen 22 und 23 vereinigen sich an einer Mischstelle 42 außerhalb des Reaktors, so daß in diesen einerseits ein Säure-Wasser-Gemisch und anderer­ seits Natriumchlorit eintreten. Die in Wasser gelöstes Chlordioxid führende Austrittsleitung 31 ist mit einem statischen Vormischer 32 verbunden, in welchem eine wei­ tere Verdünnung vorgenommen wird. Beispielsweise hat die Salzsäure im Vorratsbehälter 27 eine Konzentration von ca. 32% und das Natriumchlorid im Vorratsbehälter 29 eine Konzentration von ca. 24%. Dann wird das Verdün­ nungswasser so zugeführt, daß sich maximal eine 2-%ige Chlordioxidlösung in der Ausgangsleitung 31 ergibt. Die Dosierpumpen 26, 28 und 30 können insbesondere elektro­ magnetisch betätigte Membranpumpen sein, deren Hubgröße und/oder Hubfrequenz einstellbar ist.

In allen drei Zuführleitungen 22, 23 und 24 befindet sich ein Impulswächter 33, 34 bzw. 35. Jeder Impulswäch­ ter ist mit einer Sicherheitsschaltung 36 verbunden, die anspricht und die Dosierpumpen 26, 28 und 30 ausschal­ tet, wenn infolge eines Leitungsbruchs keine Impulse mehr gemessen werden. Der Boden 36 des Schranks 20 ist als Auffangwanne ausgebildet, die einen Ablauf 37 mit einer Saugvorrichtung 38 in der Form eines Wasser-Strahl­ saugers aufweist. Die Saugvorrichtung 38 liegt eingangs­ seitig mit einem Magnetventil 39 und ausgangsseitig mit einer pH-Wert-Meßvorrichtung 40 in Reihe. Wenn ein Meß­ gerät 41 im Ablauf 37 Flüssigkeit feststellt, wird mit Hilfe der Sicherheitsschaltung 36 das Magnetventil 39 geöffnet. Alsdann stellt das pH-Wert-Meßgerät 40 fest, ob die abgesaugte Flüssigkeit gesäuertes Wasser oder Chlorit enthält. Wird ein vorgegebener Neutralbereich der pH-Werte überschritten oder unterschritten, schaltet die Sicherheitsschaltung 36 die Dosierpumpen 26, 28 und 30 ab. Dies ergibt eine Sicherheit für den Fall, daß eine der Zuführleitungen zwischen Impulswächter und Reak­ toranschluß bricht.

Sollte aus irgendeinem Grund gleichzeitig die Zuführlei­ tung 23 für Salzsäure und die Zuführleitung 24 für Na­ triumchlorid brechen, so kann sich im Schrank 20 gasförmi­ ges Chlordioxid bilden. Da dieses Gas schwerer als Luft ist, wird es von dem nahe des Schrankbodens angeordneten Meßgerät 1 festgestellt. Sobald ein vorgegebener Grenz­ wert der Chlordioxidkonzentration überschritten wird, sorgt die Sicherheitsschaltung 36 dafür, daß die Dosier­ pumpen 26, 28 und 30 abgeschaltet werden und daß das Magnetventil 39 betätigt wird, so daß die Absaugvorrich­ tung 38 in Tätigkeit tritt.

Insgesamt ergibt sich daher eine mehrfach abgesicherte Chlordioxid-Erzeugungsanlage. Wegen weiterer Einzelheiten dieser Anlage wird auf die zeitgleiche Anmeldung "Vorrich­ tung zur Erzeugung von Chlordioxid" des Anmelders ver­ wiesen.

Von den veranschaulichten Ausführungsbeispielen kann in vielfacher Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grund­ gedanken der Erfindung zu verlassen. So können beim Meß­ gerät alle bisher üblichen Elektrodenmaterialien und Elektrolyte verwendet werden. Das Meßgerät kann auch in anderer Lage als mit unten angeordneter Membran einge­ setzt werden. Dies gilt insbesondere, wenn der Elektro­ lytraum 5 unter einem kleinen Überdruck steht, der eine dauernde Benetzung der Membran sicherstellt. Man kann auch die elektrischen Leitungen, die an der Steckverbin­ dung 11 angeschlossen werden, mit der Verbindungsleitung 15 vereinigen, so daß lediglich ein Leitungsbündel vom Meßgerät 1 abgeht.

Claims (10)

1. Meßgerät für Chlor aufweisende Substanzen, mit einem Gehäuse und einem Elektrolytraum, der von einer Mem­ bran begrenzt ist und zwei mit einer Auswerteschaltung verbundene Elektroden enthält, von denen eine der Membran zugeordnet ist, insbesondere diese berührt, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolytraum (5) mit einer über eine Füllöffnung (17) angeschlossenen Nachfüllvorrichtung (12) versehen ist.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachfüllvorrichtung (12) ein mit dem Elektro­ lytraum (5) verbundenes Vorratsgefäß (14) aufweist.

3. Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorratsgefäß (14) destilliertes Wasser ent­ hält.

4. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachfüllvorrichtung (12) den Elektrolyten im Membranbereich unter geringem Über­ druck hält.

5. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachfüllvorrichtung (12) einen am Gehäuse angebrachten Nachfüllstutzen (16) aufweist.

6. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllöffnung (17) sich an der obersten Stelle des Elektrolytraums (5) befindet.

7. Meßgerät, bei dem der Elektrolytraum oben durch eine am Gehäuse befestigte Querwand begrenzt ist, nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unter­ seite (18) der Querwand (3) zur Horizontalen geneigt ist und die Füllöffnung (17) sich etwa am höchsten Punkt dieser Unterseite befindet.

8. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekenn­ zeichnet durch die Anwendung zur Messung von Chlor­ dioxid in Luft.

9. Meßgerät nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Kombination mit einer Sicherheitsschaltung (36), die anspricht, wenn ein vorgegebener Chlordioxid- Grenzwert überschritten wird.

10. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekenn­ zeichnet durch die Anordnung in der Nähe des Bodens eines Schranks (20), der einen Reaktor (21) zur Bil­ dung von Chlordioxid und eine bodennahe Absaugvor­ richtung (38) enthält, und durch eine Sicherheits­ schaltung (36), die die Absaugvorrichtung einschal­ tet, wenn ein Chlordioxid-Grenzwert überschritten wird.