EP0134199B1 - Verfahren und Apparatur zum Zubereiten einer Lösung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method and an apparatus for preparing liquid mixtures.
- the invention relates to the preparation of dilute solutions from a concentrated solution and a diluent.
- treatment liquids of certain strength as precisely and as quickly as possible.
- US-A-4 002 267 already describes a method for preparing solutions from a concentrate and a diluent, in which the concentrate is introduced into a container device, the content of this device is then emptied into a line leading to a storage container leads, and at the same time a measured volume of diluent is introduced into the same line, so as to prepare the diluted solution in the storage container.
- this requires a complicated network of pipes and a very precise measuring device for the volume of diluent.
- no provisions have been made for thorough and sufficient mixing of the diluted liquid in the storage container.
- the specific weights of the liquid in the two containers and in the different sections of each of them are adjusted. After further circulation of the liquid by the pump from the processing tank to the storage container, the specific weight of the liquid in each of the two vessels and in each partial area thereof becomes the same size, so that the complete mixing of the concentrated solution with the diluent has taken place.
- FIGS. 1 to 5 are cross-sectional side views of the apparatus according to the invention, in which the same parts are designated with the same reference numbers.
- Fig. 1 an empty apparatus is shown, which comprises a liquid storage container 1 and a processing container or tank 2 for treatment liquid.
- Concentrated liquid is to be mixed with a diluent, in this case water, in the storage container 1 and then fed into the processing tank 2, so that a liquid of a predetermined concentration of active substances is present in the latter, while liquid of the same active substance concentration is provided in the storage container 1 can be used to refill the liquid in the processing tank 2.
- a diluent in this case water
- a water supply line 3 and a standpipe 4 which is open at the upper end and which is connected via a pipe 5 to the bottom of the processing tank 2.
- a liquid level switch 7 which switches off the dilution water when the liquid level reaches a predetermined level.
- a pipe 8 connects the bottoms of the two containers 1 and 2.
- a pump 9 is provided which is able to pump liquid from the container 1 into the tank 2 or vice versa from the tank 2 into the container 1.
- the two containers 1 and 2 are empty of liquids. 2 shows a certain volume of concentrated liquid C which has been poured from a previously packaged container into the storage container 1 and only reaches a level below the full height of the standpipe 4.
- FIG 3 it is shown how the water D used for dilution flows from the water supply line 3 and partially mixes with the concentrated liquid C, the liquid level in the reservoir 1 rising so that an excess liquid through the standpipe 4 down and over into the processing tank 2 flows.
- the liquid in both containers 1 and 2 is labeled C + D to indicate that the mixture of C and D therein is only an incomplete one.
- the pump 9 is switched on and pumps liquid from the tank 2 into the container 1, excess liquid from the latter flowing back through the standpipe 4 into the tank 2, so that the level of the liquid in the tank 2 is maintained.
- the specific gravity of the liquid in each of the two containers is then measured using the hydronic capsule 10 and hydrometer 11 until it is determined that the specific gravities of the two liquids match.
- the pump 9 is then stopped.
- the apparatus according to FIGS. 1 to 5 When the apparatus according to FIGS. 1 to 5 was started up, it was used, for example, to prepare a photographic fixing solution of a desired treatment concentration, and photographic copies were thus fixed in the processing tank 2.
- the main active ingredient of the fixing solution is ammonium thiosulfate.
- a commercially available concentrated ammonium thiosulfate solution contains 687.2 g of active ingredient per liter and had a specific weight of 1.335.
- the required concentration of ammonium thiosulfate in the treatment solution should be 137.44 g of active ingredient per liter of solution, corresponding to a specific weight of 1.076.
- ammonium thiosulfate concentration in the two containers should now be 137.44 g / liter and thus be the same as the required concentration.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Apparatur zum Zubereiten flüssiger Mischungen. Die Erfindung betrifft dabei die Zubereitung verdünnter Lösungen aus einer konzentrierten Lösung und einem Verdünnungsmittel.
- Bei vielen Herstellungsverfahren oder Verfahren in welchen Material in einer Flüssigkeit behandelt wird, ist es erforderlich, Behandlungsflüssigkeiten bestimmter Stärke so exakt und so rasch wie möglich zuzubereiten. In vielen Fällen ist es dabei erwünscht, einerseits ein Bad mit Behandlungsflüssigkeit und andererseits ein Bad mit Wiederauffüllflüssigkeit gleicher Stärke zum Wiederauffüllen des erstgenannten Bades mit Behandlungsflüssigkeit zuzubereiten, wobei letzteres zum Nachfüllen des Behandlungsflüssigkeitsbades dienen soll, wenn Verluste an Badflüssigkeit durch Verdampfen, chemische Reaktionen oder Wegführen von Flüssigkeit durch das Bad passierendes Material vorkommen. Dies ist besonders der Fall, wenn Material in Bogenform durch ein Bad mit Behandlungsflüssigkeit hindurchgeführt wird.
- Um zwei Bäder zuzubereiten, sind vier Flüssigkeitsdosierungen erforderlich, von denen zwei eine konzentrierte Flüssigkeit und zwei ein Verdünnungsmittel betreffen können. Ist die konzentrierte Flüssigkeit sehr basisch ätzend oder sauer oder in anderer Weise eine Gefahr für die Gesundheit, so ist es offensichtlich unerwünscht, viele Dosierungen mit der konzentrierten Flüssigkeit durchzuführen.
- Des weiteren ist es beim Mischen solcher konzentrierter Lösungen mit Verdünnungsmittel äußerst schwierig, im gesamten Verdünnungsmittelvolumen eine einheitliche Konzentration zu erzielen, ohne daß Bereiche schwächer oder stärker konzentrierter Lösungsmengen darin verbleiben.
- In der US-A-4 002 267 ist bereits ein Verfahren zur Zubereitung von Lösungen aus einem Konzentrat und einem Verdünnungsmittel beschrieben, bei dem das Konzentrat in eine Behältereinrichtung eingeführt wird, der Inhalt dieser Einrichtung dann in eine Leitung entleert wird, die zu einem Vorratsbehälter führt, und gleichzeitig ein abgemessenes Volumen Verdünnungsmittel in die gleiche Leitung eingeführt wird, um so die verdünnte Lösung im Vorratsbehälter zuzubereiten. Dies erfordert jedoch ein kompliziertes Netzwerk an Rohrleitungen und eine sehr genau arbeitende Meßeinrichtung für das Verdünnungsmittelvolumen. Außerdem sind keine Vorkehrungen für ein gründliches und hinreichendes Durchmischen der verdünnten Flüssigkeit im Vorratsbehälter getroffen.
- Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Apparatur vorzusehen, mit welchen flüssige Mischungen für ein Behandlungsbad und ein diesem zugehöriges Wiederauffüllbad leicht hergestellt werden können, ohne daß irgendein Abmessen der betreffenden Flüssigkeiten erforderlich wäre, und wobei sichergestellt wird, daß die Flüssigkeit in der ganzen Apparatur einheitliche Konzentration aufweist.
- Gemäß der Erfindung wird dies bei dem in Patentanspruch 1 beschriebenen Verfahren und der in Patentanspruch 3 beschriebenen Apparatur erreicht. Vorzugsweise wurden vorher abgemessene und abgepackte Volumen an konzentrierter Flüssigkeit dem Vorratsbehälter zugesetzt.
- Es wurde auch gefunden, daß vor Beginn des Hinüberpumpens von Flüssigkeit aus dem Verarbeitungstank in den Vorratsbehälter die spezifischen Gewichte in den beiden Behältern und sogar in verschiedenen Teilen ein und desselben Behälters oder Tanks beträchtlich voneinander variieren, was anzeigt, daß die konzentrierte Lösung und das Verdünnungsmittel nicht hinreichend miteinander vermischt wurden.
- Nachdem die Pumpe jedoch einige Minuten gearbeitet hat, werden die spezifischen Gewichte der Flüssigkeit in den beiden Behältern und in den verschiedenen Teilbereichen eines jeden derselben einander angeglichen. Nach weiterem Umwälzen der Flüssigkeit durch die Pumpe vom Verarbeitungstank in den Vorratsbehälter wird das spezifische Gewicht der Flüssigkeit in jedem der beiden Gefäße und in jedem Teilbereich derselben gleich groß, so daß die vollständige Durchmischung der konzentrierten Lösung mit dem Verdünnungsmittel stattgefunden hat.
- Die Erfindung wird weiter an Hand der beigegebenen Zeichnung veranschaulicht, in deren Figuren 1 bis 5 Seitenansichten der erfindungsgemäßen Apparatur im Querschnitt gezeigt sind, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.
- In Fig. 1 ist eine leere Apparatur dargestellt, die einen Flüssigkeitsvorratsbehälter 1 und einen Verarbeitungsbehälter oder -tank 2 für Behandlungsflüssigkeit umfaßt. Dabei soll konzentrierte Flüssigkeit mit einem Verdünnungsmittel, in diesem Falle Wasser, im Vorratsbehälter 1 vermischt und dann in den Verarbeitungstank 2 gespeist werden, so daß im letzteren eine Flüssigkeit vorbestimmter Konzentration an Wirkstoffen vorliegt, während im Vorratsbehälter 1 Flüssigkeit der gleichen Wirkstoffkonzentration bereitgestellt ist, die zum Wiederauffüllen der Flüssigkeit im Verarbeitungstank 2 verwendet werden kann.
- Im Vorratsbehälter 1 ist eine Wasserzufuhrleitung 3 und ein am oberen Ende offenes Standrohr 4 gezeigt, welches über ein Rohr 5 mit dem Boden des Verarbeitungstanks 2 verbunden ist. Im Verarbeitungstank 2 befindet sich ein Flüssigkeitspegeischalter 7, der das Verdünnungswasser abschaltet, wenn der Flüssigkeitspegel einen vorbestimmten Stand erreicht.
- Eine Rohrleitung 8 verbindet die Böden der beiden Behälter 1 and 2. In der Leitung 8 ist eine Pumpe 9 vorgesehen, die Flüssigkeit vom Behälter 1 in den Tank 2 oder umgekehrt vom Tank 2 in den Behälter 1 zu pumpen vermag.
- Auf der rechten Seite neben dem Behälter 2 steht ein Hydrometergefäß 10 mit Hydrometer 11, zur Bestimmung des spezifischen Gewichts der Flüssigkeiten.
- In Figur 1 sind die beiden Behälter 1 und 2 von Flüssigkeiten leer. In Fig. 2 ist ein bestimmtes Volumen konzentrierter Flüssigkeit C gezeigt, das aus einem vorher verpackten Behälter in den Vorratsbehälter 1 gegossen wurde und nur einen Pegel unterhalb der vollen Höhe des Standrohres 4 erreicht.
- In Figur 3 ist gezeigt, wie das zur Verdünnung dienende Wasser D aus der Wasserzufuhrleitung 3 fließt und sich teilweise mit der konzentrierten Flüssigkeit C vermischt, wobei das Flüssigkeitsniveau im Vorratsbehälter 1 so ansteigt, daß ein Flüssigkeitsüberschuß durch das Standrohr 4 abwärts und hinüber in den Verarbeitungstank 2 fließt. Die Flüssigkeit in beiden Behältern 1 und 2 ist mit C + D bezeichnet, um anzudeuten, daß die Mischung von C und D darin nur eine unvollständige ist.
- In Figur 4 ist nun genügend Wasser D in den Vorratsbehälter 1 eingeströmt, um den Flüssigkeitspegel im Arbeitstank 2 genügend hoch anzuheben, so daß der Flüssigkeitspegelschalter 7 betätigt wird und die Wasserzufuhr abschaltet.
- In diesem Zustand enthält sowohl Behälter 1 als auch Tank 2 unvollständig durchmischte Flüssigkeit C + D.
- Alsdann wird die Pumpe 9 eingeschaltet und pumpt Flüssigkeit aus dem Tank 2 in den Behälter 1, wobei überschüssige Flüssigkeit aus dem letzteren durch das Standrohr 4 in den Tank 2 zurückfließt, so daß der Pegelstand der Flüssigkeit im Tank 2 aufrechterhalten wird.
- Das spezifische Gewicht der Flüssigkeit in jeder der beiden Behälter wird dann unter Verwendung der Hydrometerkapsel 10 und des Hydrometers 11 gemessen, bis festgestellt wird, daß die spezifischen Gewichte der beiden Flüssigkeiten übereinstimmen. Die Pumpe 9 wird dann angehalten.
- Dieser Zustand ist nun in Fig.5 dargestellt, in welchem die beiden Behälter 1 und hinreichend gemischte Behandlungsflüssigkeit M der gewünschten Wirkstoffkonzentration enthalten.
- Beim Betrieb wird beim Verarbeiten von Material im Tank 2 Flüssigkeit aus diesem Tank mit dem Material weggeführt. Wird hierdurch der Pegelstandanzeiger 7 geschaltet, so wird die Pumpe 9 so in Tätigkeit gesetzt, daß sie Flüssigkeit M aus dem Behälter 1 in den Tank 2 herüberpumpt, bis der vorherige Pegel im Tank wieder erreicht ist.
- Bei einer Inbetriebnahme der Apparatur nach Figuren 1 bis 5 wurde diese beispielsweise zur Zubereitung einer photographischen Fixierlösung einer gewünschten Behandlungskonzentration verwendet, und photographische Kopien wurden im Verarbeitungstank 2 damit fixiert.
- In diesem Falle ist der Hauptwirkstoff der Fixierlösung Ammoniumthiosulfat. Eine im Handel erhältliche konzentrierte Ammoniumthiosulfatlösung enthält 687.2 g Wirkstoff je Liter und hatte ein spezifisches Gewicht von 1,335. Die verlangte Konzentration an Ammoniumthiosulfat in der Behandlungslösung sollte 137.44 g Wirkstoff je Liter Lösung betragen, entsprechend einem spezifischen Gewicht von 1,076.
- 3 Liter der konzentrierten Thiosulfatlösung C wurden nun in den Behälter 1, wie in Fig. 2 dargestellt, eingelassen. Dann wurde Wasser D, wie in Fig. 3 gezeigt, hinzugefügt bis das gesamte Flüssigkeitsvolumen C + D 15 Liter betrug (Fig. 4).
- Theoretisch sollte nun die Ammoniumthiosulfatkonzentration in den beiden Behältern 137,44 g/Liter betragen und damit gleich der geforderten Konzentration sein.
- Jedoch ergab sich aus Untersuchungen des spezifischen Gewichts, daß die tatsächliche Konzentration in den beiden Behälter und in Teilbereichen jedes der beiden erhebliche Unterschiede aufwies.
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- Diese Ergebnisse zeigten, daß die konzentrierte Ammoniumthiosulfatlösung und das Wasser so hinreichend gründlich miteinander vermischt waren, daß eine gleichmäßig konzentrierte Behandlungslösung mit 137,44 g Ammoniumthiosulfat je Liter Lösung in der gesamten Apparatur vorlag. Dieses Ergebnis konnte durch chemische Analyse der Flüssigkeit M sowohl im Behälter 1 als auch im Tank 2 bestätigt werden.
- Beim allgemeinen Betrieb wird eine Zeitdauer, die einmal als zum Erreichen konstanter Ablesungen des spezifischen Gewichts mit der betreffenden konzentrierten Lösung in der gesamten Apparatur erforderlich ermittelt wurde, jedesmal beim Durchmischen angewendet, wobei weitere Ablesungen des spezifischen Gewichts dann nicht mehr erforderlich sind.
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