DE4331719C2 - Anordnung zur Prüfung der Wirksamkeit von chemisch, physikalisch-chemisch oder physikalisch wirkenden Maßnahmen zur Verminderung von Kesselstein bildenden Ausfällungen in wasserführenden Systemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Prüfung der Wirksamkeit von chemisch physikalisch-chemisch oder physikalisch wirkenden Maßnahmen zum Zwecke der Verminderung von Kesselstein bildenden Ausfüllungen in wäßrigen Systemen.

Berücksichtigung des Standes der Technik

Die erfindungsgemäße Anordnung geht insofern über die bestehenden Prüfweisen zur Untersuchung von Kesselsteingegenmitteln hinaus, als sie in ihrer empfindlicheren Abstufung auch die Untersuchung von steinvermindernden Maß­ nahmen für den Trinkwasser-Bereich ermöglicht. Dafür ist gegen­ wärtig noch keine entsprechende Untersuchungsmethode bekannt geworden. Für Kesselsteingegenmittel im Dampferzeugungsbereich ist hingegen eine VdTÜV-Richtlinie [TÜ Bd. 14 (1973) Nr. 11, S. 330/332] üblich. Sie arbeitet mit einem System offener, ineinander­ gestellter Bechergläser und erlaubt keine so feine und einfach vor­ zunehmende Abstufung der Anteile an fest am Tauchsieder haften­ den, aus den Gefäßen leicht abschwemmbaren und an den Gefäßen haftenden Anteilen. Leicht abschwemmbare Anteile, wie sie das Hauptmerkmal für den Erfolg der physikalischen Wasserbehandlung darstellen, werden in der VdTÜV-Richtlinie überhaupt nicht berück­ sichtigt.

In DD 2 72 360 A1 wird eine Verfahrensweise beschrieben, bei der zwar in ähnlicher Weise aus Wasser Steinbildner durch Erwärmen ausgefällt und dann sowohl der im Gefäß anhaftende als auch auf einem eingelegten Substrat (Textil) niedergeschlagene Kalkanteil analytisch ermittelt wird, das Verfahren erlaubt jedoch keine Differenzierung in die Anteile, die einerseits fest an der Heizquelle und am Gefäß anhaften und denjenigen Anteilen, die leicht abschwemmbar sind. Damit wird gerade nicht jenes Merkmal erfaßt, das der Bildung fest haftender Inkrustationen entgegenwirkt, und gerade darin besteht beispielsweise eine bevorzugte Aufgabenstellung physikalischer und chemischer Maßnahmen zur Steinverminderung.

In DE 39 33 798 A1 wird gleichfalls eine Anordnung beschrieben, die der Prüfung steinvermindernder Maßnahmen gilt. Dabei wird das auf Steinbildung zu prüfende Wasser durch eine von außen erhitzte Kapillare gedrückt und die fortschreitende Inkrustierung an dem sich mit der Verengung einstellenden Druckanstieg ermittelt. Der Nachteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, daß man sich mit einer Kapillar-Anordnung weit von der Dimensionierung einer Heißwasserleitung oder einem Boiler zur Trink- und Brauchwassererwärmung entfernt und dort ganz andere Verhältnisse vorliegen könnten.

Die an dieser Stelle erfindungsgemäß beanspruchte Anordnung kommt dagegen den realen Verhältnissen wesentlich näher, weshalb damit sowohl mehr Sicherheit in der Beurteilung gegeben ist als auch eine größere Überzeugungskraft damit verbunden ist.

In CH 561 394 A5 wird ferner eine Verfahrensweise beschrieben, nach der Kesselspeisewässer auf Reinheit überprüft werden können. Auch dabei wird Wasser eingedampft. Während aber bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise die Abscheidung von Wasserstein untersucht wird, richtet sich das Verfahren nach CH 561 394 A5 auf die Elektrolytbelastung. Geprüft wird dort der Elektrolytgehalt durch Messen der elektrischen Leitfähigkeit. Damit werden ungelöste Anteile wie Wasserstein jedoch nicht erfaßt, sondern nur lösliche Salze, die im erfindungsgemäßen Verfahren gar nicht interessieren.

Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ist es, für die Wirkung von Kesselstein verhindernden Maßnahmen, u. zw. sowohl chemischer als auch physikalischer Art, zahlenmäßig abstufbare Werte zur Quantifizierung der Wirksamkeit dieser Maßnahmen zu erzielen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird es einerseits möglich, überhaupt den Nachweis für die Wirksamkeit einer solchen Maßnahme zu führen als auch andererseits zu einer Optimierung zu gelangen. Anordnung und Einsatz sind insofern überraschend, als es damit erstmalig gelingt, den Nachweis für die Wirksamkeit sogenannter physikalischer Wasserbehandlungsgeräte auf sehr einfache und zugleich sinnfällige Weise zu erbringen. Bislang wurde die Wirksamkeit physikalischer Maßnahmen in vielen Fachkreisen überhaupt abgestritten.

Eine Beschreibung der Anordnung erfolgt nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.

Bei der chemischen Wasserbehandlung werden Maßnahmen ergriffen, die entweder die Wasserhärte reduzieren (Ionenaustauscher) oder Zusätze gemacht, die zu einer verminderten Steinbildung führen sollen (Phosphat- und Silikat-Mischungen).

Bei Geräten zur physikalischen Wasserbehandlung wird hartes Wasser beim Durchtritt durch ein Magnetfeld bzw. durch ein elektromagnetisches oder elektrostatisches Feld derart beeinflußt, daß die Kalkausscheidung verzögert wird. Selbst das Aufprallen und Umlenken, also rein hydromechanische Ereignisse, können bereits zu einem Behandlungseffekt führen. Wurde beispielsweise ein Wasser von 16°d durch ein physikalisches System auf permanentmagnetischer Basis behandelt und in der als Schutz beanspruchten Apparatur davon 20 L auf 2 L eingedampft, so ergab sich ein Verhältnis von am Tauchsieder haftende Stein zu allein mit Wasser leicht abschwemmbarem Stein zu fest am Destillationskolben haftendem Stein wie 360 : 940 : 330, wohingegen das Verhältnis bei nicht behandeltem Wasser 700 : 410 : 520 betrug. Dabei wurden die einzelnen Anteile nach Auflösen in verdünnter Salzsäure atomabsorptionsspektro­ metrisch auf Calcium- und Magnesium-Ionen untersucht und auf Calciumoxid umgerechnet in mg angegeben.

Ein chemisches Additiv, das als Kesselsteingegenmittel im Handel ist und als Mischung von Polyaminen mit Polyacrylaten angegeben wird, gab bei einem Einsatz von 200 mg/l und Einkochen von 20 L auf 2 L ein Verhältnis von festem Stein/abschwemmbarem Kalk/am Gefäß fest haftendem Kalk wie 120 : 860 : 650.

Ein technisch reines Polyphosphat, wie es als eine von mehreren Grundkomponenten für die Dosierung in Trinkwasser zur Steinminderung eingesetzt wird, ergab ein Verhältnis von Stein/leicht abschwemmbarem Kalk/fest haftendem Kalk wie 815 : 150 : 665. Dieser Zusatz für sich erwies sich also als unwirksam.

Die Figur zeigt eine Anordnung zur Prüfung der Wirksamkeit von chemisch, chemisch-physikalisch oder physikalisch wirkenden Maßnahmen zur Verminderung von Kesselstein bildenden Ausfällungen in wasserführenden Systemen.

In der erfindungsgemäßen Anordnung nach der Figur wird Wasser, beispielsweise zwischen 5 und 20 Liter, vorzugsweise 5 oder 10 Liter, in einem Destillationsgefäß (5) aus Glas oder Quarz (5) mittels eines Tauchsieders (6), vorzugsweise mit einem Quarzmantel, über eine Kühleinrichtung bestehend aus einem Liebig-Kühler (7) und einem Kühlaggregat oder einer Wasserkühlung (8) in eine Vorlage (9), überdestilliert die auf einer Hebeeinrichtung (11) steht. Das Destillationsgefäß (5) steht ebenfalls auf einer Hebeeinrichtung (11) in einem isolierenden Gefäß (12).

Das zu prüfende Wasser wird entweder direkt aus der Leitung entnommen und über eine Restriktionskapillare (1) engen Querschnittes oder eine Präzisionsdosierpumpe (2) aus einem Vorratsgefäß (3) in das Destillationsgefäß (5) eingespeist. Das Destillat wird in der Vorlage (5) aufgefangen. Die Leistungsaufnahme des Tauchsieders (6) kann im Bedarfsfall an die Destillationsgeschwindigkeit über den Leistungsregler (10) angepaßt werden. Die Zuführung des Wassers wird so eingestellt, daß mit gleicher Geschwindigkeit überdestilliert wird, wie das Wasser eingespeist wird.

Die Anordnung eignet sich daher zur Überprüfung von Effekten zur Verhinderung der Kalkausfällung jedweder Art, vom Schutz im Warmwasserbereich in Haushaltwarmwasserbereitern bis hin zu Additiven in Kesselspeisewasser.

Claims (5)

1. Anordnung zur Prüfung der Wirksamkeit von chemisch, physi­ kalisch-chemisch oder physikalisch wirkenden Maßnahmen zur Verminderung von Kesselstein bildenden Ausfällungen in Wasser führenden Systemen, dadurch gekennzeichnet, daß die behandelte Wasserprobe in einer Destillationsanordnung, bestehend aus einem Destillationsgefäß (5) einem Tauchsieder (6) und einer Kühleinrichtung (7, 8) mittels des Tauchsieders (6) einer Destillation unterworfen wird und die dabei entstehenden Abscheidungen, soweit sie am Tauchsieder als "Stein" haften und im Destillationsgefäß (5) selbst einerseits mit Wasser leicht abschwemmbar und andererseits nur mit Säuren ablösbar sind, zueinander ins Verhältnis gesetzt werden und daraus der Grad der Wirksamkeit als verminderte Steinanhaftung bestimmbar wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß als Destillationsgefäß (5) ein Dreihalskolben aus Glas oder Quarz verwendet wird, in dem 5-20 L Wasser gleichmäßig eingedampft und damit abdestilliert werden.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Tauchsieder mit Quarzmantel verwendet und durch einen Leistungsregler auf die Destillationsgeschwindigkeit angepaßt wird.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser unter Leitungsdruck durch eine Restriktionskapillare (1) zusätzlich auf die Geschwindigkeit der Destillation gedrosselt wird.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisung des zu prüfenden, physikalisch behandelten oder mit Additiven versehenen Wassers mit einer Präzisionsdosierpumpe (2) mit einem einstellbaren Fördervolumen von 0,01 bis 10 mL pro Minute vorgenommen wird.