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Verfahren zur Prüfung der chemischen Beschaffenheit oder zur Überwachung
von chemischen Vorgängen bei Flüssigkeiten durch Messung der elektrischen Leitfähigkeit
Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtung zur Prüfung der chemischen Beschaffenheit
oder zur Überwachung von chemischen Vorgängen bei Flüssigkeiten durch Messung der
elektrischen Leitfähigkeit und kennzeichnet sich an erster Stelle dadurch, daß man
die elektrische Messung an zwei Stellen gleichzeitig (vor und hinter der Einwirkung)
vornimmt und die Ströme der Meßstellen gleichzeitig auf eine Differentialwicklung
eines Meßinstrumentes einwirken läßt. Bekannt ist es, die chemische Beschaffenheit
von Flüssigkeiten durch Messung der elektrischen Leitfähigkeit zu prüfen, und zwar
geschieht dies zeitlich nacheinander und werden dann die Meßwerte miteinander verglichen.
Man kann hierfür bekannte Kreuzspul-, instrumente benutzen, bei welchen die eine
Wicklung über einen festen oder Normalwiderstand und die andere Wicklung zu der
Meßstelle am Widerstand X führt. Nach der vorliegenden Erfindung werden die Werte
zweier an sich unbekannter Widerstände zeitlich zusammenfallend miteinander verglichen
und aus dem Vergleich dieser die Schlüsse auf die Beschaffenheit oder Veränderung
der Flüssigkeit gezogen. Bei der Kontrolle der chemischen Vorgänge wird man die
eine Meßstelle dahin setzen, wo der chemische Vorgang beginnen soll, und die andere
Meßstelle dahin, wo er beendigt ist.
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Will man aber die Beschaffenheit oder das Enthaltensein eines Stoffes
in einer Flüssigkeit auf elektrischem Wege feststellen durch Messung der Leitfähigkeit,
dann soll gemäß der Erfindung die zu prüfende Flüssigkeit einem Absorptions-oder
Fällungsmittel ausgesetzt oder diese der Flüssigkeit zugesetzt werden, wodurch der
zu bestimmende Stoff ausgezogen oder eine entsprechende Vermehrung oder Verminderung
der Leitfähigkeit durch diesen Zusatz erfolgt, wie wir dieses an einem praktischen
Beispiel finden werden. Wichtig ist es z. B., die Beschaffenheit von Wasser sowohl
für Genuß als auch für gewerbliche Zwecke fortlaufend zu prüfen. Dies geschieht
nun gemäß der Erfindung so, daß man mehrere Meßstellen parallel oder hintereinander
schaltet und daß den Meßstellen Gefäße vorgeschaltet werden, welche einen den jeweiligen
Stoff absorbierenden Körper oder Fällungsmittel enthalten oder hier zugesetzt werden,
und es wird hierbei z. B. eine Stahlwollefüllung für die Entziehung des Sauerstoffes
aus dem Wasser und Ermittlung des Einflusses auf den Leitungswiderstand, für Kohlensäurebestimmung
die Verwendung von Marmorstücken und für die Härtebestimmung die Verwendung von
Permutiten oder Zeolithen (Aluminiumsilikaten) vorgeschlagen. Die Stahlwollefüllung
entzieht dem Wasser den Sauerstoff durch Bildung von Eisenhydroxyd, das Permutit
entzieht dem Wasser die Kalksalze und läßt eine äquivalente Menge Natron in Lösung
gehen und da letztere die Leitfähigkeit vergrößert, so kann man aus dieser Zunahme
auf den Gehalt an Kalk die Schlüsse ziehen Diese Untersuchung, die sonst nur durch
zeitraubende
chemische Reagenzien möglich ist, gestaltet sich auf
elektrischem Wege sehr einfach, und man hat den Vorteil, daß man die Kontrolle an
entfernten Stellen von der Überwachung vornehmen kann, indem: die elektrischen Leitungen
die Beschaffung von Proben erübrigen.
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Bei den Messungen ist aber auch wichtig, namentlich den Einfluß der
Polarisation infolge Wasserstoffabscheidung an den Elektroden auszuwechseln. Die
hierdurch hervorgerufene Fälschung des Meßergebnisses wird gemäß der Erfindung dadurch
beseitigt, daß man die Messung in eine vom Hauptstrom abgezweigte Nebenleitung verlegt;
je nach Art der Verhältnisse wird man die eine oder andere Meßstelle in die Haupt-
und in die Nebenleitung einschalten, jedenfalls wird man durch die Nebenleitung
frei von der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in der Hauptleitung und kann
in der engeren Nebenleitung den Flüssigkeitsstrom unabhängig von dem Hauptstrom
eine solche Geschwindigkeit geben, daß die Wasserstoffionen von den Elektroden dauernd
mit fortgespült werden. Die Nebenleitung kann man evtl. zum Flüssigkeitsbehälter
zurückführen, wodurch gleichzeitig die von der Flüssigkeit mitgetragenen Wasserstoffionen
neutralisiert werden.
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Gemäß der Erfindung soll die zu messende Flüssigkeit als auch der
elektrische Strom an der Meßstelle nur in gewissen Zeitabständen durchgelassen werden,
wodurch der Verbrauch an Meßflüssigkeit verringert, aber auch der Flüssigkeitsstrom
in den einzelnen Filtern bei verhältnismäßig kleiner Größenbemessung einen längeren
Aufenthalt gestattet und den Absorptionsvorgangmitdemselben Erfolg abwickeln läßt,
wozu man sonst größere Kontaktflächen benötigen würde.
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Schließlich soll gemäß der Erfindung der Einfluß der Temperaturdifferenz
der verschiedenen Meßstellen, den man sonst durch Einsetzen von entsprechenden Korrekturkoeffizienten
Rechnung trägt, auf das Meßergebnis dadurch ausgeschaltet werden, daß diejenigen
Meßstellen mit der günstigen Gebrauchstemperatur als Grundtemperatur benutzt und
die Flüssigkeit der Vergleichsmeßstelle auf die gleiche Temperatur gebracht wird
wie die erste, z. B. durch Wiederzusammenführen der Flüssigkeit, ohne daß dieselben
sich etwa mischen. Es genügt für die Lösung, daß die mittelbare Berührung der Flüssigkeit
ein Ausgleich oder eine Annäherung der Temperaturdifferenz gestattet, so daß wenigstens
an den Meßstellen selbst gleiche Temperaturverhältnisse herrschen.
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Nach der vorliegenden Erfindung kann man auch so verfahren, daß man
die Stromstärken zweier zu vergleichender Meßstellen auf eine Differentialwicklung
eines Meßinstruments wirken läßt. Für die beschriebene Erfindung gibt die beiliegende
Zeichnung ein Ausführungsbeispiel und soll an diesem die einzelnen Maßnahmen erklärt
werden. In Abb. i wird durch die Leitung = einem für den chemischen Vorgang dienenden
Behälter 2 eine zu behandelnde Flüssigkeit zugeführt, welche durch die Leitung 3
ihrer weiteren Verwendungsstelle zufließen soll. Um die bei der Behandlung entstehende
Veränderung wahrnehmbar zu machen, sind zwei Meßstellen 5 und 6 angeordnet, indem
einmal Elektroden in die Zuleitung i und zum andern Elektroden in die Nebenleitung
q. gesetzt sind, also vor Eintritt und nach Beendigung des chemischen Prozesses
im Behälter z. Beide Meßstellen 5 und 6 führen zu den Wicklungen 7 und 8 eines Differentialstrominstrumentes.
Würde die Leitfähigkeit in den Meßstellen 5 und 6 gleich sein und die elektromotorischen
Kräfte in den Wicklungen 7 und 8 auch gleich bemessen sein, dann würde der Zeiger
=o seine Mittellage nicht verändern, sobald jedoch die Flüssigkeit in dem Behälter
2 ihre Leitfähigkeit erhöht- oder erniedrigt, muß der Zeiger =o nach links oder
rechts ausschlagen, je nachdem ob der Wert X bei 5 oder 6 zu- oder abnimmt. Auf
der Skala des Zeigers sind einstellbare Kontakte angebracht und da der Zeiger =o
selbst unter Strom gesetzt ist, so erfolgt eine Überbrückung des Batteriestromes
i= nach den sogenarinten Maximal- oder Minimalkontakten, und es werden hierdurch
irgendwelche Signaleinrichtungen in Tätigkeit gesetzt, oder aber es findet eine
Registrierung des Meßergebnisses oder eine Regelung des dem chemischen Vorgang bewirkenden
Mittels oder eine Regelung der Menge der zu verarbeitenden Flüssigkeit statt. Während
beispielsweise die Meßstelle 6 in dem Hauptstrom eingeschaltet ist, ist die Meßstelle
5 in einen Nebenstrom eingeschaltet, und erforderlichenfalls kann dies auch bei
der Meßstelle 6 erfolgen, je nachdem unter welchem Druck und Geschwindigkeit die
Flüssigkeit an der Meßstelle vorbeigeleitet wird.
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Stellt Abb. i die Kontrolle eimes chemischen Vorganges dar, so veranschaulicht
Abb. 2 den Hergang einer Eigenschaftsprüfung einer Flüssigkeit, z. B. von Wasser.
Die Meßstelle 6 in Abb. 2 läßt dasWasser in normalem Zustande, undzwar soll dies
auch unter Umständen eine Nebenleitung sein, wie dies bei den Meßstellen 5a, 5'',
und 5c der Fall ist. In die Behälter 5a, 5b und 5c sind außer den Elektroden der
zweiten Meßstelle die bereits erwähnten Füllungen für den zu bestimmenden im Wasser
gelösten Stoff enthalten, und zwar z. B. enthält die Meßstelle 5a
Stahlwolle,
5b Marmorklein und 5c Permutitmasse und denkt man sich die einzelnen Elektrodenleitungen
an einen Umschalter gelegt, der die Ströme der Meßstellen 6 und 5a, 5b und nacheinander
zu der Differentialwicklung
eines Meßinstrumentes führt, so kann
man den Einfluß der durch die chemisch und mechanisch wirkende Filtermasse auf die
Leitfähigkeit und damit den Gehalt an den einzelnen Stoffen aus dem Zeigerausschlag
ablesen oder registrieren oder durch Einschaltung von Relais eine Regelung des dem
chemischen Vorgang wirkenden Mittels oder eine Regelung der Menge der zu verarbeitenden
Flüssigkeit oder des Zusatzes eintreten lassen.