DE4315363C1 - Mischkammer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mischkammer entsprechend dem er­ sten Patentanspruch.

Eine solche Mischkammer kann in einem Meßsystem zur Bestimmung der Nitrat-, Ammonium- oder Phosphatkonzentration in Abwässern eingesetzt werden. Bei bekannten Meßsystemen zur Bestimmung dieser Parameter wird nach dem Verfahren der Fließinjektion oder im Batchbetrieb mit offenen Gefäßen und mit größeren Re­ aktionsmengen gearbeitet.

Ein Verfahren, das solchen Meßsystemen zugrunde liegen kann, ist beispielsweise aus der DE 39 08 040 C2 bekannt; ihm liegt die kontinuierliche Mischung aus mehreren Förderströmen von Probe und Reagenzien in geschlossenen Mischkammern zugrunde.

Die angesprochenen Meßsysteme haben im allgemeinen den Nach­ teil, daß zum einen größere Reagenzmengen benötigt werden; zum anderen erfolgt bei diesen Geräten nicht vor jeder Messung eine Referenzmessung. Das erwähnte Verfahren ist aufwendig, wenn auf eine exakte Reproduzierbarkeit Wert gelegt wird.

Ein weiteres Problem ergibt sich, wenn z. B. für die Analyse der oben genannten Stoffe an sich schwer mischbare Stoffe, etwa solche mit stark unterschiedlicher Dichte, sehr homogen gemischt werden sollen. Bei nicht vollständiger Homogenität werden falsche Analysenergebnisse erhalten.

Aus der US 3,858,853 ist ein Mischbehälter für zwei Komponen­ ten eines Zweikomponentenklebstoffes in Form einer Spritze be­ kannt, bei dem ein durchbrochener Kolben unter Rotation durch den Innenraum der Spritze geschoben wird. Der Antrieb des Kol­ bens erfolgt mechanisch über einen aus der Spitze herausragen­ den Stab.

In der DE-AS 10 90 183 ist ein Mischer bzw. Kneter beschrie­ ben, der vornehmlich zur Verarbeitung hochviskoser Massen dient. Der Mischer besteht aus einem Gehäuse, das eine Welle umschließt, auf der Mischkörper angeordnet sind. Die Mischkör­ per können in Rotation versetzt und gleichzeitig parallel zur Rotationsachse bewegt werden. Das Mischgut wird hierbei durch den Ringspalt zwischen Mischkörper und Gehäuse gepreßt und da­ durch vermischt. Der Antrieb der Welle erfolgt wiederum mecha­ nisch über ihren aus dem Gehäuse hervorragenden Teil.

Die DE-GM 17 30 143 betrifft eine mit Magnetmotor ausgerüstete Rühreinrichtung für geschlossene Gefäße wie z. B. Autoklaven oder Vakuumkessel. Die Rühreinrichtung weist einen auf- und abbeweglichen Rührer auf. Der Kopf des Rührerschafts besteht aus zwei Weicheisenankern eines Magnetmotors, die durch ein nichtmagnetisches Zwischenstück voneinander getrennt sind, und ist in einem Gefäßaufsatz angeordnet, der über eine Öffnung mit dem Gefäß verbunden ist. Durch die Öffnung hindurch ragt der Rührerschaft in das Gefäß. Um den Gefäßaufsatz sind zwei jeweils gleichsinnig gewickelte, bifilare Wicklungen in einem Abstand zueinander angebracht, der der Höhe des Arbeitshubs zuzüglich der Höhe des Zwischenstücks entspricht. Die beiden Wicklungen werden periodisch umgepolt; hierdurch addieren sich die beiden magnetischen Felder in einer der bifilaren Wick­ lung, während sie sich in der anderen Wicklung gegenseitig ab­ schwächen. Durch taktmäßiges Aktivieren und Inaktivieren der beiden bifilaren Wicklungen wird der Rührschaft auf- und abbe­ wegt. Der Rührer selbst und das Mischgefäß wird in dieser Druckschrift nicht näher beschrieben.

In der GB 1 511 619 wird eine optische Absorptionszelle mit einem Magnetrührer beschrieben. Der Magnetrührer weist eine stabähnliche Form mit Ausnehmungen auf und wird durch ein außerhalb der Zelle vorgesehenes rotierendes Magnetfeld in Ro­ tation um seine Längsachse versetzt. Mit diesem System lassen sich schwermischbare Stoffe nicht vermischen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mischkam­ mer vorzuschlagen, mit der eine sehr homogene Mischung insbe­ sondere von an sich schwer mischbaren Stoffen erzielt werden kann. Die Mischkammer soll sich in ein einheitliches Analy­ sesystem für die reproduzierbare Messung aller relevanten Meß­ größen insbesondere von Nitrat, Ammonium oder Phosphat mit möglichst kurzen Meßzeiten und mit geringen Reagenzmengen in­ tegrieren lassen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im ersten Pa­ tentanspruch beschriebene Mischkammer gelöst. Die weiteren Merkmale geben bevorzugte Weiterbildungen der Mischkammer und Möglichkeiten zur Integration der erfindungsgemäßen Mischkam­ mer in ein Meßsystem der oben erwähnten Art wieder.

Die erfindungsgemäße Mischkammer enthält einen freien Raum mit Seitenwänden und einen Boden. Der freie Raum weist bevorzugt die Form eines Zylinders auf; in diesem Fall ist der Boden kreisförmig und die Seitenwände werden durch den Mantel des Zylinders gebildet. Prinzipiell kann der freie Raum jedoch auch eine quaderförmige Gestalt annehmen. In diesem Fall bil­ den sowohl die Seitenflächen als auch der Boden ein Rechteck oder ein Quadrat.

Der freie Raum ist an einer Seite offen; diese Seite liegt dem Boden gegenüber und bildet daher bei einem zylinderförmigen freien Raum einen Kreis und bei einem quaderförmigen freien Raum ein Quadrat oder ein Rechteck. Die offene Seite wird durch einen im freien Raum bewegbaren Kolben flüssigkeitsdicht verschlossen. Der wirksame Querschnitt des Kolbens senkrecht zu den Seitenwänden, das heißt, der Querschnitt des Kolbens an der Stelle, die dem freien Raum zugewandt ist, entspricht da­ her der Form der offenen Seite mit geringfügig verkleinerten Abmessungen. Der Kolben kann, soweit erforderlich, zusätzlich in bekannter Weise mit Dichtungselementen, z. B. Dichtlippen, versehen sein.

In dem freien Raum ist weiterhin ein Mischstempel vorhanden. Dieser Mischstempel ist zwischen dem Boden und dem verschieb­ baren Kolben angeordnet; er läßt sich parallel zu den Seiten­ wänden, somit in denselben Richtungen wie der Kolben bewegen und weist vorzugsweise denselben Querschnitt wie der wirksame Querschnitt des Kolbens auf; er kann daher in Form eines Zy­ linders oder eines Quaders gestaltet sein, deren Querschnitte geringfügig kleiner sind als der Querschnitt des freien Raumes senkrecht zu den Seitenwänden. Der Mischstempel besteht aus einem ferromagnetischen oder paramagnetischen Material, z. B. aus einem Dauermagneten, oder bevorzugt aus Weicheisen, das zum Schutz gegen aggressive Flüssigkeiten mit einer Gold­ schicht ummantelt sein kann.

Der Mischstempel wird durch konstruktive Mittel in einem kon­ stanten, möglichst geringen Abstand zu den Seitenwänden gehal­ ten. Ein solches konstruktives Mittel ist beispielsweise ein Kranz von Noppen, die den Mischkörper umgeben. Vorzugsweise wird als konstruktives Mittel ein solches Verhältnis von Länge und Querschnitt gewählt, daß sich der Mischstempel bei der Be­ wegung im freien Raum nicht verklemmen oder verkanten kann. Der Abstand zwischen Mischstempel und Seitenwänden ist vor­ zugsweise kleiner als 1 mm. Der Bereich zwischen dem Misch­ stempel und den Seitenwänden wirkt als Strömungskanal; im In­ nern des Mischstempels oder an dessen Mantelfläche können zu­ sätzliche Strömungskanäle mit kleinem Querschnitt, etwa weni­ ger als 1 mm angebracht werden. Diese Strömungskanäle reichen in diesem Fall von der Seite, die dem Boden gegenüberliegt, bis zu der Seite, die dem Kolben gegenüberliegt.

Der freie Raum ist von mindestens einer elektromagnetischen Spule umgeben. Wird eine einzige elektromagnetische Spule ge­ wählt, so ist diese so anzuordnen, daß der ferromagnetische oder paramagnetische Mischstempel bei Stromfluß durch die Spule vom Boden angehoben wird. Die Bewegung des Mischstempels erfolgt in diesem Fall in senkrechter Richtung; die entgegen­ gesetzte Bewegung ergibt sich ohne Stromfluß durch die Spule durch die schwere Masse des Mischstempels.

Vorzugsweise werden jedoch zwei elektromagnetische Spulen ein­ gesetzt, von denen eine Spule bei Stromdurchfluß für die Bewe­ gung des Mischstempels in eine Richtung und die andere für die Bewegung des Mischstempels in die entgegengesetzte Richtung sorgt. In diesem Fall braucht die Bewegungsrichtung nicht senkrecht zu erfolgen.

In den freien Raum münden mindestens zwei absperrbare Flüssig­ keitsleitungen, z. B. ein Zulauf und ein Ablauf. Der Zulauf führt das zu homogenisierende Flüssigkeitsgemisch; durch den Ablauf wird das homogenisierte Gemisch aus der Mischkammer ab­ gelassen. Die Flüssigkeitsleitungen werden so angebracht, daß ihre Mündungsstellen nicht vom Kolben abgedeckt sind, wenn sich dieser in Kontakt mit dem Mischstempel befindet. Die Mün­ dungsstelle soll daher in einem solchen Abstand vom Boden des freien Raumes liegen, der maximal der Höhe des Mischstempels entspricht. Liegt die Mündungsstelle in einem Abstand, der kleiner ist als die Höhe des Mischstempels, dann muß der Mischstempel auf jeden Fall z. B. den erwähnten Kranz von Nop­ pen aufweisen, damit die Mündungsstelle nicht vom Mischstempel verschlossen werden. Weiterhin kann in diesem Fall der Misch­ stempel die erwähnten zusätzlichen Strömungskanäle im Innern oder an seiner Mantelfläche aufweisen.

Die Homogenisierung eines Flüssigkeitsgemisches kann mit der erfindungsgemäßen Mischkammer in folgender Weise erreicht wer­ den:

Bei abgesperrtem Ablauf wird der freie Raum entweder durch An­ saugen mit dem Kolben oder durch eine externe Pumpe mit dem zu homogenisierenden Gemisch befüllt. Wird eine externe Pumpe eingesetzt, erfolgt die Bewegung des Kolbens nach außen und damit die Vergrößerung des freien Raumes durch den Druck des Gemisches. Ist der freie Raum vollständig mit dem Gemisch ge­ füllt, wird auch der Zulauf abgesperrt. Durch kurzzeitigen Stromfluß durch eine Spule oder durch wechselseitigen Strom­ fluß in zwei Spulen wird der Mischstempel mehrfach in den bei­ den möglichen Richtungen bewegt. Die Homogenisierung wird da­ durch erreicht, daß das Gemisch bei der Bewegung des Misch­ stempels gezwungen ist, den engen Spalt zwischen dem Misch­ stempel und den Seitenwänden des freien Raumes zu durchströ­ men.

Die Strecke, entlang der sich der Mischstempel bewegt, und da­ mit die erzielbare Wirkung bei einer einzigen Bewegung sind durch die Anordnung der Spule vorgegeben. Man wird daher die Spule so anordnen, daß sich der Mischstempel in einem mög­ lichst großen Volumen des freien Raumes bewegt. Sind zwei Spu­ len angebracht, ist die zweite Spule so angeordnet, daß sie den Mischstempel in Kontakt mit dem Boden bringt.

Das homogenisierte Gemisch wird aus der Mischkammer dadurch entfernt, daß es durch den Kolben bei geöffnetem Ablauf einem Druck ausgesetzt wird. Die Bewegung des Kolbens in den freien Raum hinein erfolgt vorzugsweise pneumatisch.

Vorzugsweise wird nicht das zu homogenisierende Gemisch durch einen einzigen Zulauf in den freien Raum geleitet, sondern es ist für jede Komponente des Gemisches eine eigene absperrbare Flüssigkeitsleitung vorgesehen. Hierdurch wird eine Vormisch­ kammer oder eine Leitungsverzweigung für das Flüssigkeitsge­ misch eingespart, in denen durch Absetzvorgänge und Wand­ effekte eine Veränderung in der Zusammensetzung des Gemisches auftreten kann.

Wird die Mischkammer in einem Meßsystem der oben erwähnten Art eingesetzt, sind alle Flüssigkeitsleitungen vorzugsweise durch ein einziges Mehrwegeventil abgesperrbar. Dieses Mehrwegeven­ til kann gegebenenfalls automatisch gesteuert werden.

An das Mehrwegeventil sind vorzugsweise eine Probenzuleitung, mindestens eine Kolbenbürette, mindestens eine Reagentien­ leitung und mindestens eine Kalibrier(Eich)flüssigkeitsleitung angeschlossen. Hierdurch wird die wesentliche Komponente eines oben erwähnten Meßsystems geschaffen, mit dem insbesondere die Nitrat-, Ammonium- oder Phosphatkonzentrationen in Abwässern gemessen werden können.

In diesem Fall mündet der Ablauf aus der Mischkammer in eine Photometereinheit, die mit einem weiteren Ventil oder vorzugs­ weise mit dem erwähnten Mehrwegeventil abgeschlossen ist. In der Photometereinheit werden vorzugsweise Meßwerte bei einer ersten und einer zweiten Wellenlänge registriert und aus den mit der ersten und den mit der zweiten Wellenlänge erzielten Meßwerten die Quotienten gebildet.

Im folgenden werden eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischkammer und ein Meßsystem, das diese Mischkammer enthält, anhand von Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Misch­ kammer;

Fig. 2 zeigt ein Meßsystem, in das die Mischkammer gemäß Fig. 1 integriert ist.

In Fig. 1 ist eine Mischkammer 5 dargestellt, bei der ein Kol­ ben 21 den freien Raum 23 an einer Seite abschließt. Der freie Raum 23 ist zylinderförmig; dementsprechend stellt der wirk­ same Querschnitt des Kolbens 21 einen Kreis dar. Der freie Raum kann vollständig mit dem zu homogenisierenden Gemisch 27 gefüllt werden. Die Befüllung des freien Raumes erfolgt durch die Leitungen 3′, 8′, 9′, 18′; die Leitung 16′ stellt den Ab­ fluß dar. Die Leitungen sind so angebracht, daß sie in einen Bereich des freien Raumes münden, den der Mischstempel 22 und der Kolben 21 nicht abdecken. Die Ausführungsform enthält zwei elektromagnetische Spulen 25 und 26, die den Mischstempel be­ wegen. Der Mischstempel besteht aus einem Weicheisenkern, der mit Gold ummantelt ist. Zwischen dem Mischstempel und den Sei­ tenwänden wird ein Spalt 24 gebildet, der einen Strömungskanal darstellt.

Fig. 2 zeigt ein Meßsystem zur Bestimmung der Nitrat-, Am­ monium- oder Phosphatkonzentration in Abwässern, das die Mischkammer 5 gemäß Fig. 1 enthält.

Das Abwasser wird über eine Pumpe 15 durch ein Ultrafilter 14 gedrückt; das Permeat gelangt in einen Sammelbehälter 1. Die im Sammelbehälter 1 vorhandene Abwasserprobe wird in die Mischkammer 5 dosiert und in dieser Kammer mit entsprechenden Reagenzien 6, 7 vorbestimmter Mengen homogen durchmischt. Die homogene Mischung wird zur Bestimmung der Konzentration einem hierfür geeigneten Photometer 12 zugeführt.

Eine definierte Menge der Abwasserprobe im Filtratsammelbehäl­ ter 1 wird über ein Mehrwegeventil 4 durch eine Kolbenbürette in die Mischkammer 5 gefördert. Hierzu wird in dem Mehrwege­ ventil 4 eine Verbindung zwischen der Leitung 3 und der Kol­ benbürette hergestellt, die Kolbenbürette aus Leitung 3 ge­ füllt, die Leitung 3 verschlossen und die Leitung 3′ geöffnet, so daß der Inhalt der Kolbenbürette in die Mischkammer 5 ge­ preßt werden kann. Durch weitere Stellungen des Mehrwegeven­ tils 4 werden über weitere Kolbenbüretten 10, 11 definierte Mengen der jeweils zugeordneten Reagenzien oder Lösungen 6, 7 auf analoge Weise über die Leitungen 8, 8′, 9, 9′ in die Mischkammereinheit befördert. Außerdem kann der Mischkammer 5 über die Leitungen 18, 18′ durch die Kolbenbürette 17 Kali­ brier(Eich)lösung zugeführt werden, die anschließend in das Photometer 12 gelangt. Die Betätigung der Kolbenbüretten und des Mehrwegeventils erfolgt zweckmäßigerweise pneumatisch. Die Mengenzumessung der Kolbenbüretten 2, 10, 11, 17 geschieht vorzugsweise durch veränderbare, einstellbare mechanische An­ schläge.

Die Mischkammer 5 enthält den Mischstempel 22, der von außen über ein magnetisch erzeugtes Feld seine Lage verändern kann. Die Mischung aus Probe und Reagenzien wird durch ein außen an der Mischkammereinheit befindliches Paar elektromagnetischer Spulen mit entsprechend verändertem Stromdurchfluß durch Feldänderung auf den in der Mischkammer befindlichen Misch­ stempel oder von einem bewegten Magnet erreicht. Durch die von außen steuerbare magnetische Kopplung wird der Mischstempel 22 bewegt und zwangsweise z. B. nach oben oder unten gedrückt. Durch entsprechende Dimensionierung des freien Raumes 23 der Mischkammer, des Strömungskanals, der eingesetzten Energie und der Hubzahl wird auch bei schwer mischbaren Flüssigkeiten in kurzer Zeit eine absolut homogene Mischung erzeugt. Dies gilt insbesondere für die Mischung von Flüssigkeiten stark unter­ schiedlicher Dichte wie z. B. Wasser und Schwefelsäure.

Die Mischkammereinheit weist weiterhin den Kolben 21 auf, der bei Dosierung von Permeat (der Probe) und Reagenzien um diese Dosiermenge hydraulisch verdrängt wird, so daß kein Luftein­ trag entsteht. Das Gemisch wird von diesem Kolben über das Mehrwegeventil und eine Leitung dem Photometer 12 zugeführt. Ein Rechnersystem automatisiert, d. h. überwacht, steuert und regelt den gesamten Ablauf einschließlich entsprechender Kali­ brierungen.

Vorzugsweise ist die Mischkammer 5 in einer für die Reagenzien und den Langzeitmeßbetrieb geeigneten Weise thermostatisiert; bevorzugt ist sie lichtdicht. Sie ist mit entsprechenden Kon­ troll- und Überwachungseinrichtungen sowie mit selektiv spei­ cher- und abrufbaren Meldungen mit Sammelalarmausgang verse­ hen.

Prinzipiell wäre auch nur eine Spule für die Bewegung des Mischstempels ausreichend, wenn z. B. die Abwärtsbewegung von der Schwerkraft übernommen wird, was aber besonders bei visko­ sen Flüssigkeiten problematisch ist. Eine andere Möglichkeit bestünde darin, als Mischstempel einen Dauermagneten einzuset­ zen. In diesem Fall bräuchte die Polarität der einen Spule nur periodisch umgepolt zu werden.

Die Begrenzungen dieser Hubbewegung sind der Boden der Misch­ kammer und der in die Mischkammer eintauchende Kolben 21. Die über dem Mischstempel 22 stehende Flüssigkeit 27 wird bei Be­ tätigung des Mischstempels 22 über die Strömungskanäle 24 nach unten gepreßt, so daß derselbe Flüssigkeitsraum unten ent­ steht. Eine mehrfache Betätigung garantiert auch bei sehr schwer mischbaren Flüssigkeiten mit großen Dichteunterschieden eine homogene Mischung unter Luftabschluß.

Nach erfolgtem Mischvorgang wird durch Betätigung des Kolbens 21 das Gemisch 27 aus der Kammer 23 ausgepreßt und über die Flüssigkeitsleitung 16 der Photometereinheit 12 zugeführt. Während dieser Phase ist der Ausgang der Photometereinheit nicht durch das Mehrwegeventil verschlossen. Vor jeder neuen Messung wird die Mischkammereinheit 5 samt den Flüssigkeits­ leitungen 3, 3′, 16 und der Photometereinheit 12 mit Permeat gespült.

Die Kalibrierung erfolgt zu programmierbaren Zeiten ebenfalls über eine Kolbenbürette 17, die Flüssigkeitszuleitung 18, 18′, das Mehrwegeventil 4 und die Photometereinheit 12.

Die Kolbenbüretten 2, 10, 11, 17 sowie der Antrieb 20 des Mehrwegeventils 4 und der Antrieb 19 des Kolbens 21 der Misch­ kammereinheit 5 werden pneumatisch betätigt. Die Mengenein­ stellung der Kolbenbüretten 2, 10, 11, 17 erfolgt unter Ein­ satz zugeordneter Kaliber durch mechanische, einstellbare Festanschläge. Das Mehrwegeventil 4 arbeitet als Flachschie­ bersystem verschleppungsfrei ohne Toträume und gewährleistet durch seine Multikanalausführung eine hohe Betriebssicherheit.

Die gesamte Einrichtung steht unter dem Einfluß eines Steuer­ teiles 13, das mit einem programmierbaren Mikroprozesscontrol­ ler und mit einem Datenlogger versehen ist. Das Steuerteil 13 überwacht durch entsprechende Sensoren und Eingänge den Per­ meatzulauf 1, den Füllstand der Reagenzien 6, 7 und der Eichlö­ sung, die Betätigung des Mehrwegeventils 4 und steuert den ge­ samten Verfahrensablauf. Das Steuersystem 13 läßt sich über eine Schnittstelle in einen Datenverbund integrieren. Zur Da­ tenarchivierung können die im Logger gespeicherten Datensätze ausgelesen werden. Neben dem analogen Meßsignal 4-20 mA steht ein einstellbarer MINMAX Signalgeber 0-100% mit Sammelalarmausgang zur Verfügung.

Als Photometer eignet sich insbesondere ein Zweiwellenlängen- System, wie es beispielsweise im deutschen Gebrauchsmuster G9010621.0 beschrieben wird. Dabei werden zwei Lichtquellen unterschiedlicher Wellenlänge eingesetzt, die alternierend ein- und ausgeschaltet werden. Somit stehen immer zwei Meßwerte bei zwei Wellenlängen zur Verfügung, deren Quotient gebildet wird.

Bei der Dosierung mit Reagenzien kann z. B. der Fall auftre­ ten, daß die Mischung der Abwasserprobe 1 mit den Reagenzien 6, 7 einen anderen Brechungsindex als die reine Abwasserprobe 1 oder die Eichlösung hat. Bei Photometern, die nur bei einer Wellenlänge messen, entstehen dadurch Fehler, weil die Refle­ xion an der Grenzschicht Küvettenfenster/Flüssigkeit gemäß den Fresnelschen Gleichungen der Physik vom Brechungsindex abhängt und somit selbst bei konstanter Konzentration der zu bestim­ menden chemischen Komponente eine Variation der Signalintensi­ tät der Fotodiode bei Variation des Brechungsindex resultiert. Weiterhin wird das Licht in Abhängigkeit vom Brechungsindex unterschiedlich stark abgelenkt, so daß ebenfalls etwas vari­ ierende Photometersignale die Folge sind.

Bei dem hier eingesetzten Zweistrahlphotometer wird im Gegen­ satz dazu der Quotient der beiden Lichtsignale unterschiedli­ cher Wellenlänge zur weiteren Auswertung herangezogen. Eine Schwankung des Brechungsindex wirkt sich in diesem Fall we­ sentlich geringer aus, da die an der Fotodiode ankommenden Lichtsignale für beide Wellenlängen nahezu im selben Maße va­ riieren. Die restlichen Einflüsse gehen nur noch auf die Ab­ hängigkeit des Brechungsindex von der Wellenlänge und der Tem­ peratur zurück. Die Wellenlängenabhängigkeit ist zum einen um so schwächer ausgeprägt, je näher die beiden Wellenlängen zu­ sammenliegen. Zum anderen handelt es sich um einen konstanten Faktor, der berücksichtigt werden kann. Die verbleibende Tem­ peraturabhängigkeit kann durch Thermostatisierung eliminiert werden.

Ein anderer Vorteil dieses Zweiwellenlängenverfahrens besteht in der Kompensation einer möglichen Eigenfärbung der Abwasser­ probe, Trübungen und Fensterverschmutzungen. Diese Effekte wirken sich spektral breitbandig aus, so daß die Meßwerte des Photometers für beide Wellenlängen sich wieder nahezu im sel­ ben Maße ändern.

Das Auswerteverfahren dazu sei hier kurz dargestellt. I (Meß, Peak) sei das Ausgangssignal der Photodiode bei der Wel­ lenlänge, bei der die nachzuweisende chemische Komponente, bzw. der zugehörige Farbkomplex nach Reagenzienzugabe, absor­ biert, und zwar vorzugsweise im Maximum (Peak) von dessen Ab­ sorptionskurve, für den Fall, daß eine Messung der chemischen Komponente vorgenommen wird. I (Meß, Plateau) gilt entsprechend, aber für die andere Wellenlänge, bei der die Absorptionskurve vorzugsweise ihre Basislinie (Plateau) erreicht hat. I (Basis, Peak) entspricht I (Meß, Peak), nur ist in diesem Fall in der Fotometerküvette die Abwasserprobe ohne Reagenzienzugabe ent­ halten. I (Basis, Plateau) entspricht I (Meß, Plateau), aber auch ohne Reagenzienzugabe. Aus den beiden letztgenannten Werten kann ein Basiswert berechnet werden.

Aus diesen vier Meßwerten wird zunächst eine effektive Trans­ mission T in folgender Weise berechnet:

Die Konzentration c des Farbkomplexes wird mittels des Lam­ bert-Beerschen Gesetzes mittels einer Logarithmenbildung (de­ kadisch) bestimmt, wobei E die Extinktion bedeutet, die pro­ portional zur Konzentration c ist:

E = - lg T = f × c

und damit

c = - lg T / f.

Bei f handelt es sich um eine Konstante, die u. a. die Absorp­ tionslänge der Fotometerküvette und den Absorptionskoeffizien­ ten enthält und durch eine Kalibrierung ermittelt wird. Dabei wird gleichzeitig auch die Beziehung zwischen der Konzentra­ tion des Farbkomplexes mit der gewünschten Konzentration der zu bestimmenden Abwasserkomponente hergestellt.

Bei dieser Kalibrierung wird eine Lösung mit bekannter Konzen­ tration c (Stoff) des zu bestimmenden Stoffes statt der Abwas­ serprobe dem Meßgerät zugeführt und die oben beschriebenen vier Meßwerte experimentell ermittelt. Daraus läßt sich f in üblicher Weise mathematisch bestimmen, so daß bei folgenden Messungen die Konzentration c (Probe) des zu bestimmenden Stof­ fes in der Abwasserprobe mit dem jetzt bekannten Faktor f und der aus neuen vier Meßwerten berechneten effektiven Transmis­ sion T bestimmt werden kann:

c (Probe) = - lg T / f.

Diese Art der Auswertung kann bei bestimmten Anwendungen wei­ ter verbessert werden. So ist die Extinktion nicht immer pro­ portional zur Konzentration der Probe. Diese Abweichungen vom Lambert-Beerschen Gesetz können jedoch durch eine nichtlineare Kalibrierkurve berücksichtigt werden. Eine Möglichkeit dazu wäre z. B. folgendes Polynom:

c (Probe) = A1 + A2 × E + A3 × E² + A4 × E³ +. . .

Darin wird E aus den vier Meßwerten (E=-lg T) und die Koeffizi­ enten A1, A2, A3, A4 . . . aus einer Kalibrierung mit Lösungen unterschiedlicher Konzentrationen des zu bestimmenden Stoffes berechnet.

Claims (10)

1. Mischkammer mit den folgenden Merkmalen:

• a) die Mischkammer enthält einen freien Raum (23) mit Sei­ tenwänden und einem Boden;
• b) der freie Raum ist auf seiner dem Boden gegenüberliegen­ den Seite mit einem parallel zu den Seitenwänden ver­ schiebbaren, im freien Raum (23) bewegbaren Kolben (21) abgeschlossen,
• c) dessen wirksamer Querschnitt senkrecht zu den Seitenwän­ den so gewählt wird, daß der freie Raum flüssigkeits­ dicht abgeschlossen ist;
• d) der freie Raum (23) enthält weiterhin einen Mischstempel (22), der zwischen dem Boden und dem Kolben (21) ange­ ordnet ist,
• e) parallel zu den Seitenwänden bewegbar ist,
• f) aus einem ferromagnetischen oder paramagnetischen Mate­ rial besteht und
• g) durch konstruktive Mittel in einem annähernd konstanten Abstand zu den Seitenwänden gehalten wird;
• h) der freie Raum (23) ist von mindestens einer elektroma­ gnetischen Spule (25, 26) umgeben,
• i) über die der Mischstempel (22) bewegbar ist;
• k) in den freien Raum (23) münden mindestens zwei absperr­ bare Flüssigkeitsleitungen (3′, 8′, 9′, 16′, 18′).

2. Mischkammer nach Anspruch 1, bei der der Kolben (21) pneuma­ tisch in den freien Raum (23) einpreßbar ist.

3. Mischkammer nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Mischstempel aus Weicheisen.

4. Mischkammer nach Anspruch 3 mit einem Mischstempel mit ver­ goldeter Oberfläche.

5. Mischkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit zwei den freien Raum (23) umgebenden Spulen (25, 26), über die der Mischstempel (22) in zwei Richtungen bewegbar ist.

6. Mischkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Flüssigkeitsleitungen (3′, 8′, 9′, 16′, 18′) einen Ablauf (16′) und mindestens einen Zulauf (3′, 8′, 9′, 18′) dar­ stellen.

7. Mischkammer nach Anspruch 6, bei der der Zulauf (3′, 8′, 9′, 18′) mit einem Mehrwegeventil (4) verbunden ist.

8. Mischkammer nach Anspruch 7, bei der an das Mehrwegeventil (4) eine Probenzuleitung (3), mindestens eine Kolbenbürette (2, 10, 11, 17), mindestens eine Reagentienleitung (8, 9) und mindestens eine Kalibrierflüssigkeitsleitung (18) ange­ schlossen sind.

9. Mischkammer nach Anspruch 6, deren Ablauf (16′) in eine Photometereinheit mündet, die mit einem Ventil (4) abge­ schlossen ist.

10. Mischkammer nach Anspruch 9 mit einer Photometereinheit, die Meßwerte bei einer ersten und einer zweiten Wellenlänge registriert und den Quotienten aus den mit der ersten und den mit der zweiten Wellenlänge erzielten Meßwerten bildet.