HU216042B - Berendezés szerves anyaggal szennyezett folyadék, előnyösen dializálófolyadék regenerálására, valamint eljárás és jeladó szerves anyag és hipoklorition kombinált méréséhez - Google Patents

Abstract

A találmány berendezés szerves anyaggal szennyezett főlyadék,előnyösen dializálófőlyadék regenerálására, amelynekelektrőlizálókészüléke (9) és aktív szenes szűrője (22) van, és azjellemzi hőgy az elektrőlizálókészülék (9) elektródarendszerét (14)egymással párhűzamősan elhelyezett lamellák alkőtják, amelyek közülminden másődik egymással összekötve adja az anódőkat (11), illetve aka ódőkat (12), a katódők (12) a főlyadék elvezetése (17) felőliőldalűkőn felfelé egy keskeny csíkkal (13) meg vannak növelve, afőlyadék elvezetése (17) a csíkőkkal (13) egy szintben, azőkramerőleges n van, míg a főlyadéknak az elektródarendszerre (14)rávezetése (16) az elektrőlizálókészüléknek (9) az elvezetéstől (17)legtávőlabbi környezetében van, a berendezés befőlyócsatlakőzója (1)és kifől ócsatlakőzója (2) által meghatárőzőtt áramlási irányt nézveelőbb van az elektrőlizálókészülék (9) és később az aktív szenes szűrő(22), és közéjük egy gáztalanító szerelvény (18) van iktatva, tővábbaz aktív szenes szűrő (22) űtán egy zeőlitszűrő (23) is el vanhelyezve. A találmány vőnatkőzik tővábbá az elektrőkémiai jeladóraszerves anyag és hipőklőritiőn méréséhez, amely egy edényből,tűelektródából, pőlarizálóelektródából és referenciaelektródából áll,és az edén en főlyadékbevezetés és főlyadékelvezetés van kialakítva ésaz jellemzi, hőgy a pőlarizálóelektróda egy főkőzatmentespőtenciálváltó tápegységre van kötve, és a főlyadékbevezetés és/vagy afőlyadékel ezetés a tűelektróda hegye környezetében van. Végülvőnatkőzik a találmány szerves anyag és hipőklőritiőn kőmbináltmérésére vőnatkőzó eljárásra is, amelynek sőrán a szervesanyagőt és ahipőklőritiőnt tartalmazó főlyadékőt egy tűelektródát, pőlaizálóelektródát és referenciaelektródát tartalmazó elektrőkémiaiedénybe vezetjük, azzal jellemezve, hőgy a tűelektródát apőlarizálóelektródával ciklikűsan pőlarizáljűk anód-katód pőtenciáltartő ányban, és a tűelektródán egyszer egyenletesen növekvőanódpőtenciált hőzűnk létre az őxigén adszőrpciójának pőtenciáljáig,és megmérjük egy előre meghatárőzőtt áramerősség eléréséhez szükséges– a s erves anyag-tartalőmmal lőgaritmikűsan arányős – időt, majd atűelektródát egyenletesen átpőlarizáljűk anódpetenciálrólkatódpőtenciálra, és a hipőklőritiőn helyreállításánakpőtenciáltartőmányában m gállapítjűk a – hipőklőritiőn-tartalőmmalegyenesen arányős – árammennyiséget, és a mérés alatt a tűelektródahegyének a környezetében főlyamatősan áramőltatjűk a vizsgálandófőlyadékőt. ŕ

Description

A leírás terjedelme 14 oldal (ezen belül 3 lap ábra)

HU 216 042 Β zés befolyócsatlakozója (1) és kifolyócsatlakozója (2) által meghatározott áramlási irányt nézve előbb van az elektrolizálókészülék (9) és később az aktív szenes szűrő (22), és közéjük egy gáztalanító szerelvény (18) van iktatva, továbbá az aktív szenes szűrő (22) után egy zeolitszűrő (23) is el van helyezve.

A találmány vonatkozik továbbá az elektrokémiai jeladóra szerves anyag és hipoklorition méréséhez, amely egy edényből, tűelektródából, polarizálóelektródából és referenciaelektródából áll, és az edényen folyadékbevezetés és folyadékelvezetés van kialakítva és az jellemzi, hogy a polarizálóelektróda egy fokozatmentes potenciálváltó tápegységre van kötve, és a folyadékbevezetés és/vagy a folyadékelvezetés a tűelektróda hegye környezetében van.

Végül vonatkozik a találmány szerves anyag és hipoklorition kombinált mérésére vonatkozó eljárásra is, amelynek során a szervesanyagot és a hipokloritiont tartalmazó folyadékot egy tűelektródát, polarizálóelektródát és referenciaelektródát tartalmazó elektrokémiai edénybe vezetjük, azzal jellemezve, hogy a tűelektródát a polarizálóelektródával ciklikusan polarizáljuk anódkatód potenciál tartományban, és a tűelektródán egyszer egyenletesen növekvő anódpotenciált hozunk létre az oxigén adszorpciójának potenciáljáig, és megmérjük egy előre meghatározott áramerősség eléréséhez szükséges - a szerves anyag-tartalommal logaritmikusán arányos - időt, majd a tűelektródát egyenletesen átpolarizáljuk anódpetenciálról katódpotenciálra, és a hipoklorition helyreállításának potenciáltartományában megállapítjuk a - hipoklorition-tartalommal egyenesen arányos - árammennyiséget, és a mérés alatt a tűelektróda hegyének a környezetében folyamatosan áramoltatjuk a vizsgálandó folyadékot.

A találmány olyan berendezésre vonatkozik, amellyel szerves anyaggal szennyezett folyadék, például dializálófolyadék regenerálható, és elektrolizálókészüléke és aktív szenes szűrője van. Vonatkozik továbbá a talál- 25 mány olyan eljárásra és jeladóra, amellyel a szerves anyagot és hipokloritiont kombinált módon lehet mérni, úgy, hogy a méréshez a szerves anyagot és hipokloritiont tartalmazó folyadékot egy tűelektródát, polarizálóelektródát és referenciaelektródát tartalmazó elektrokémiai edénybe vezetjük, és a tűelektródát a polarizáló elektródával polarizáljuk.

A műszaki élet több területén okoz gondot az, hogy a víz szerves anyaggal van szennyezve. Ez egyes esetekben környezetszennyezési problémaként, más esetekben felesleges vízfogyasztás formájában jelentkezik. Egyik ilyen jellegzetes terület a művesekezelés.

Ismeretes, hogy a jelenleg alkalmazott művesegépek kezelésenként körülbelül 150-200 liter dializáló folyadékot használnak el, amely a felhasználást követő- 40 en a csatornába kerül. (Kivétel a REDY-rendszerű berendezés, amely azonban emiatt nem is képes ellátni a többi művesegép által nyújtott összes funkciót.) A dializáló folyadék regenerálása tehát egyrészt gazdasági, másrészt környezetvédelmi szempontból is fontos, és 45 nem elhanyagolható az sem, hogy vízszegény területeken a művesekezelés egyik fontos feltétele.

A dializáló folyadék fiziológiai oldat, amely a dialízis után a vese anyagcseretermékeit is tartalmazza (urea, kreatinin, húgysav, foszfátok, kálium stb.). A toxinok alapvető tömegét az urea adja. Ezeknek az anyagoknak az eltávolítása több megoldással lehetséges.

Ilyen a különböző típusú szorbens anyagok használata, az elektrokémiai oxidáció, kémiai bontás és ezek kombinációja.

A szorbciós eljárást széles körben alkalmazták a ’60-as, ’70-es években, kiderült azonban, hogy az urea rosszul adszorbeálódik még az aktív szénen is. Ezért a REDY-elj árásban előzetes bontással kombinálták, amikor is enzimekkel CO₂-re és NH₃-ra bontották. Ezután 60 az NH₃-at cirkónium-foszfáttal adszorbeálják. A dializáló folyadék foszfáttartalmát cirkónium-oxiddal, az egyéb toxinokat aktív szénnel kötik meg.

Az adszorpció hatásfokának javítására különböző megoldásokat alkalmaztak. így a JP-61 -3060 lajstromszámú szabadalmi leírásban adszorbensként eloxidált keményítő és nagy molekulájú szerves vegyület kombinációját ajánlják, az SU-52273 lajstromszámú szaba30 dalmi leírás szerint az adszorbens anyagot a magnéziumszilikát-, magnézium-triszilikát-, alumíniumoxid-csoportból keli kiválasztani, az SU-1012918 lajstromszámú szovjet szerzői tanúsítványban ismertetett megoldásnál az aktív szenet platinacsoportba tartozó fémmel ke35 zelik 0,01-0,1 súly% mennyiségben. Az US-3.827.961 lajstromszámú szabadalmi leírás szerint elektromosan vezető adszorbens anyagot, például aktív szenet alkalmaznak, amelyhez cikcakkelektróddal feszültséget vezetnek, és ezzel segítik az adszorpciót.

Az útkeresésekből érezhető, hogy az adszorpció önmagában nem eredményez kielégítő tisztítást. Ennek az az oka, hogy az urea nehezen adszorbeálódik, főleg akkor, ha kisebb molekulájú vegyületek is jelen vannak. Ezért került sor a kémiai, illetve elektrokémiai megoldások alkalmazására.

Az US-3.827.975 lajstromszámú szabadalmi leírás olyan eljárást mutat be, ahol a dializálófolyadékhoz az aktív szénen történt átvezetés után hipokloridot adagolnak. A hipoklorid mint erős oxidálószer egy reaktorban 50 az ureát nitrogénné és szén-dioxiddá oxidálja. Mivel a hipoklorid az emberi szervezet szempontjából mérgező, ezért az adagolását a reaktor után elhelyezett hipoklorid-jeladóval vezérlik.

Lényegében hasonló kémiai folyamat játszódik le az 55 US-3.909.377 lajstromszámú és US-3.935.092 lajstromszámú szabadalmi leírás szerinti megoldásnál is, de itt a dializálófolyadékot az aktív szenes kezelés után elektrolízisnek vetik alá, ahol a folyadék NaCl-tartalmának felhasználásával állítják elő a hipokloridot. A folyamat a továbbiakban az előzővel azonos. Itt érte2

HU 216 042 Β lemszerűen az elektrolízist szabályozzák a hipokloridjeladóval.

Mivel mindkét eljárásnál fennáll a veszélye annak, hogy a regenerált folyadékban marad hipoklorid, ezért közömbösítésére aszkorbinsavat adagolnak.

Az elektrolízissel folytatott kísérletek során megállapították, hogy alacsony anódpotenciál alkalmazása esetén az urea már az elektrolízis során képes eloxidálódni nem toxikus termékekké, azonban a folyamat nagyon lassú. Az US-4.663.006 lajstromszámú és az US-4.846.950 lajstromszámú szabadalmi leírásban ciklikus polarizációt ajánlanak, ez azonban még mindig lassú. Végül a magas anódpotenciál alkalmazása hozta meg az SU-4366630 lajstromszámú szerzői tanúsítvány szerint azt a megoldást, amellyel már az elektrolízis során elérhető az urea közvetlen oxidációja. Ez platinafelületen a következő egyenlet szerint játszódik le.

(NH₂)₂CO + H₂O -> N₂ + CO₂ + 6H+ + 6e

Ezt a folyamatot azonban erős hipoklorition-kiválás kíséri a klórionnak az anódon történő kiülése következtében a következők szerint:

2C1- _> Cl₂ + 2eCl₂ + H₂O=OHC1 + H+ + Cl 2H₂O + 2e -> H₂ + 2OH HOC1 + 2OH -> CIO + H₂O

Az ezt kísérő másik anódfolyamat az oxigénkiválás: 2H₂O -> O₂ + 4H+ + 4e

Az ismertetésből látható, hogy a szerves anyagszennyeződés megszüntetése adszorpciós eljárással lehetetlen, az elektrokémiai eljárás pedig a hipoklorition keletkezése miatt újabb problémát vet fel.

Bár a hipoklorition keletkezése a legnagyobb probléma, az elektrokémiai eljárásnak van még egy hátránya. A különböző szerves anyagok közvetlen oxidációja maradéktalanul csak az anyagra jellemző anódpotenciálon megy végbe. Mivel a legnagyobb mennyiségben előforduló anyagra (a dializálófolyadékban az ureára) jellemző anódpotenciált kell beállítani, a többi szerves anyag kémiai átalakulása nem jut el a tökéletes oxidáció stádiumáig, hanem közbülső vegyületek keletkeznek. Ezeknek a szerves anyag-szilánkoknak a molekulája mindig kisebb, mint az eredeti szerves anyagé. Ez azért gond, mert a tapasztalat szerint minél kisebb a molekula, annál nagyobb a toxikus hatása.

Összegezve tehát: az adszorpció nem tökéletes, az elektrolízis során hipoklorition és toxikus szerves anyagszilánkok keletkeznek. A találmány célja tehát olyan megoldás biztosítása, amely ezeket a problémákat kiküszöböli, és a folyadékok regenerálását tökéletesen elvégzi. A megoldáshoz a következő felismerés vezetett.

Bár az elektrolízis előtti adszorpció a szerves anyag egy részét eltávolítja, az elektrolizálókészülékbe egészen biztos többféle szerves anyag kerül, így elkerülhetetlen a szerves anyag-szilánkok keletkezése. Az elektrolízis előtti adszorpció tehát nyugodtan mellőzhető, ezzel szemben feltétlenül szükség van az elektrolízis utáni adszorpcióra.

Az elektrolízis során nemcsak keletkezhet hipoklorition, hanem regenerálódhat is. Ez a katódon a következők szerint alakul:

CIO + 2H+ + 2e -» Cl + H₂O

Ha tehát az elektrolízis végén a folyadékot a katódok megnövelt részei között vezetjük el, a hipoklorition regenerálható. A regenerálatlan hipoklorition az aktív szenes szűrő szenével reagál, miközben CO₂ keletkezik, így az elektrolízis utáni adszorpció a hipoklorition lekötése szempontjából is előnyös.

Az elektrolízis során azonban a folyadékban gáz is képződik, amely - mint ismeretes - rontaná az aktív szenes szűrő adszorpciós képességét. A közvetlen egymás utáni alkalmazásuk tehát a regenerálás hatásfokát csökkentené. Ezért a kettő között a folyadékot gáztalanítani kell.

Végül a zeolitnak mint ioncserélőnek az alkalmazása nemcsak a regenerálást fokozza, hanem a dializálófolyadékba bekerült káliumionokat nátriumionokra cseréli.

A szerves anyaggal szennyezett folyadékok regenerálási folyamatának kézben tartásához, azaz a szerves anyag-szennyeződés elégtelen megszüntetésének, vagy a túlzott mennyiségű hipoklorition keletkezésének a megakadályozásához elengedhetetlen ezek koncentrációjának a folyamatos ellenőrzése.

A szerves anyag, pontosabban az urea koncentrációjának méréséhez olyan elektrokémiai eszközöket alkalmaztak, ahol egy-egy edényben mérőelektróda, referenciaelektróda és polarizálóelektróda van elhelyezve. Az edények elektrolitoldattal vannak megtöltve. Az edények alatt van elvezetve a mérendő folyadék. A mérőelektródát tartalmazó edény feneke egy réteg ureázzal lekötött membránnal és egy réteg ammóniumion-érzékeny membránnal, a másik két edény feneke dialízismembránnal van elválasztva a mérendő folyadéktól. Az ezen mérőeszközt leíró US-4.476.005 lajstromszámú szabadalmi leírás szerint az eljárás az ammóniumion mennyiségi meghatározásán alapul.

Hasonlóan az ammóniumion mennyiségi meghatározásán alapul az US-3.776.819 lajstromszámú szabadalmi leírásban bemutatott eljárás is. Itt azonban csak két elektródot alkalmaznak.

Mivel mindkét eljárásban az enzimmel lekötött membránon, az urea által fejlesztett ammóniumion mennyiségét mérik, mindkét eljárás igen lassú, így szerves anyaggal szennyezett folyadék regenerálásánál folyamatszabályozásra nem alkalmas.

Ugyancsak kételektródás, membrános berendezést ismertet az US-4.614.577 lajstromszámú szabadalmi leírás is. Itt a mérési pontosságot a membrán jellemzőinek körülhatárolásával kívánják javítani. A szerves anyagkoncentrációt az árammennyiséggel hozzák összefüggésbe.

Egy hasonló eljárás ismerhető meg nátrium-hipoklorid méréséhez az US-4.605.473 lajstromszámú szabadalmi leírásból. Az eszköz három elektródával van kialakítva, a mérőelektróda aranyhuzalból van. A polarizálóelektróda és a referenciaelektróda állandó potenciálon vannak, és az áramfolyást mérik. Ez arányos a nátriumhipokloriddal. A mérési eljárás tehát közvetett úton próbálja a hipoklorition-tartalmat meghatározni, nem kielégítő eredménnyel.

Látható, hogy mind a szerves anyagot mérő eljárások, mind a hipoklorition mennyiségét mérő eljárások a több3

HU 216 042 Β elektródás elektrokémiai eszköz alkalmazásán alapulnak, azonban pontatlanságuknál vagy lassúságuknál fogva nem alkalmasak pontos és gyors folyamatszabályozásra.

Célunk olyan jeladók kialakítása volt, amelyek mentesek az előbbi hátrányoktól. A megoldás azon a felismerésen alapul, hogy egyrészt a szerves anyag-tartalom mérése az anódpotenciálon történő oxigén-adszorpció mérésével helyettesíthető, mert a szerves anyag-tartalom fékezi az oxigénadszorpciót. Másrészt a hipoklorition-tartalomra a katódpotenciálon a hipoklorition helyreállításából keletkező áramból lehet következtetni, amely a következő reakció eredménye:

CIO + H₂O + 2e -> Cl + 2OH CIO- + 2H+ + e- -> HC1O + 1/2 H₂

A szerves anyag-tartalom és a hipoklorition-tartalom tehát egyetlen elektrokémiai eszközzel is mérhető, mert a két méréshez tartozó elektrokémiai folyamatok más-más félperiódusban játszódnak le. Felismertük azt is, hogy a szervesanyag-tartalom az oxigénadszorpció késedelmének idejével áll szoros összefüggésben, míg a hipoklorition-tartalom a regenerálásához tartozó árammennyiséggel. Végül lényeges felismerés az is, hogy a mérés pontosságát jelentősen javítja, ha a mérőelektróda környezetében folyamatos folyadékáramlás van.

A találmány tehát berendezés szerves anyaggal szennyezett folyadék, előnyösen dializálófolyadék regenerálására, amelynek elektrolizálókészüléke és aktív szenes szűrője van, és az jellemzi, hogy az elektrolizálókészülék elektródarendszerét egymással párhuzamosan elhelyezett lamellák alkotják, amelyek közül minden második egymással összekötve adja az anódokat, illetve a katódokat, a katódok a folyadék elvezetése felőli oldalukon felfelé egy keskeny csíkkal meg vannak növelve, a folyadék elvezetése a csíkokkal egy szintben, azokra merőlegesen van, míg a folyadéknak az elektródarendszerre rávezetése az elektrolizálókészüléknek az elvezetéstől legtávolabbi környezetében van, a berendezés befolyócsatlakozója és kifolyócsatlakozója által meghatározott áramlási irányt nézve előbb van az elektrolizálókészülék és később az aktív szenes szűrő, és közéjük egy gáztalanító szerelvény van iktatva, továbbá az aktív szenes szűrő után egy zeolitszűrő is el van helyezve.

A találmány szerinti berendezés egyik előnyös kiviteli alakjánál a gáztalanító szerelvény a folyadék áramlási irányában sorba kötött fojtásból, szivattyúból és a csővezeték keresztmetszetéhez képest nagy keresztmetszetű medencéből áll.

A találmány szerinti berendezés másik előnyös kiviteli alakja olyan, hogy a zeolitszűrő és a kifolyócsatlakozó közé egy második szivattyú van iktatva.

A találmány szerinti berendezés harmadik előnyös kiviteli alakja az, ahol az elektrolizálókészülék és a kifolyócsatlakozó, illetve adott esetben a második szivattyú közé bárhová egy hűtőkészülék van iktatva.

A találmány szerinti berendezés negyedik előnyös kiviteli alakjánál a hűtőkészülék a gáztalanító szerelvény medencéjével van egybeépítve.

A találmány szerinti berendezés ötödik előnyös kiviteli alakját az jellemzi, hogy a gáztalanító szerelvény medencéje zárt, és az üzemi folyadékszint felett egy gázelvezető nyílással van ellátva, amely egy csővezetékkel az elektrolizálókészülékbe van becsatlakoztatva az üzemi folyadékszint felett a folyadék rávezetése felőli oldalon, és a csővezetékbe egy fojtás van iktatva.

A találmány szerinti berendezés hatodik előnyös kiviteli alakja olyan, hogy az elektrolizálókészülék és a gáztalanító szerelvény, vagy a gáztalanító szerelvény és a kifolyócsatlakozó, illetve adott esetben a második szivattyú közé egy túlfolyó van iktatva, és az adott esetben alkalmazott második szivattyú szállítási teljesítménye kisebb, mint a gáztalanító szerelvény szivattyújáé.

A találmány szerinti berendezés hetedik előnyös kiviteli alakja az, ahol a túlfolyó az elektrolizálókészüléknek a folyadék elvezetése felőli oldalán, az üzemi folyadékszintje felett van kialakítva, és egy zárt folyadéktartályba van csatlakoztatva, amelynek a legmagasabb pontja egy aktív szenes szűrőn át a környezettel van összekötve.

A találmány szerinti berendezés nyolcadik előnyös kiviteli alakjánál a gáztalanító szerelvény és az aktív szenes szűrő közé egy külön tápegységgel rendelkező elektrokémiai korrektor van iktatva.

A találmány szerinti berendezés kilencedik előnyös kiviteli alakjánál az aktív szenes szűrő, illetve a zeolitszűrő úgy van kialakítva, hogy a szűrőház egy műanyag tasak, amelyben a szűrőtöltet két műanyag háló közé van helyezve, és a csatlakozócsövek a műanyag tasak lezárt végei és a műanyag hálók közé vannak becsatlakoztatva.

A találmány szerinti berendezés tizedik előnyös kiviteli alakjára az a jellemző, hogy a befolyócsatlakozó és az aktívszenes szűrő között bárhová egy szerves anyag-jeladó, az elektrolizálókészülék és az aktív szenes szűrő között bárhová egy hipojeladó van iktatva, továbbá el van helyezve legalább egy hőmérséklet-jeladó, egy pH-jeladó és egy nyomásjeladó, ezek egy elektronikus vezérlőegység bemenetelre vannak kötve, míg a kimenetek az elektrolizálókészülék tápegységével, a gáztalanító szerelvény szivattyújával, a hűtőkészülékkel és adott esetben a második szivattyúval és az elektrokémiai korrektor tápegységével vannak szabályozó kapcsolatban.

A találmány vonatkozik továbbá egy elektrokémiai jeladóra szerves anyag és hipoklorition méréséhez, amely egy edényből, tűelektródából, polarizálóelektródából és referenciaelektródából áll, és az edényben folyadékbevezetés és folyadékelvezetés van kialakítva, és az jellemzi, hogy a polarizálóelektróda egy fokozatmentes potenciálváltó tápegységre van kötve, és a folyadékbevezetés, és/vagy a folyadékelvezetés a tűelektróda hegye környezetében van.

A találmány szerinti jeladó egyik előnyös kiviteli alakjánál a referenciaelektródát és a tűelektródát körülvevő folyadékterek el vannak választva egymástól, és egy szilárd elektrolit híd köti őket össze, és a tűelektróda hegye a szilárd elektrolit híd közelében van.

Végül a találmány vonatkozik egy eljárásra is szerves anyag és hipoklorition kombinált méréséhez, amelynek során a szerves anyagot és hipokloritiont tartalmazó

HU 216 042 Β folyadékot egy tűelektródát, polarizálóelektródát és referenciaelektródát tartalmazó elektrokémiai edénybe vezetjük, és az eljárást az jellemzi, hogy a tűelektródát a polarizálóelektródával ciklikusan polarizáljuk anód-katód potenciál tartományban, és a tűelektródán egyszer egyenletesen növekvő anódpotenciált hozunk létre az oxigén adszorpciójának potenciáljáig, és megmérjük egy előre meghatározott áramerősség eléréséhez szükséges - a szerves anyag-tartalommal arányos - időt, majd a tűelektródát egyenletesen átpolarizáljuk anódpotenciálról katódpotenciálra, és a hipoklorition helyreállításának potenciáltartományában megállapítjuk a - hipoklorition-tartalommal arányos - árammennyiséget, és a mérés alatt a tűelektróda hegyének a környezetében folyamatosan áramoltatjuk a vizsgálandó folyadékot.

A találmány részletesebben egy kiviteli példa segítségével a mellékelt rajzok alapján ismerhető meg, ahol az

1. ábra egy találmány szerinti berendezés kapcsolási vázlatát, a

2. és 3. ábra az eldobható szűrő kialakítását két metszetben, a

4. ábra a kombinált jeladó vázlatát, az

5. ábra a kombinált jeladó polarizálásának E-I diagramját mutatja be.

Az 1. ábra egy olyan berendezés kapcsolási vázlatát mutatja, amelyet művesegép dializálófolyadékának regenerálására építettünk. Úgy gondoljuk ugyanis, hogy a találmányt legjobban úgy lehet bemutatni, ha ténylegesen megvalósított, működő berendezést ismertetünk. A kapcsolási vázlaton a hiteles ismertetés érdekében azonban így több olyan elem, illetve egység is megjelenik, amely a találmány szerinti elv megvalósításához nem alapvetően, vagy egyáltalán nem szükséges, de ahhoz, hogy a berendezést a művesegép fogadni tudja, nélkülözhetetlenek. Ez a találmány megértését nem zavarja, mindazonáltal az ismertetésnél igyekszünk az egyes egységek fontossági sorrendjét szem előtt tartani. Hangsúlyozzuk, hogy a most ismertetésre kerülő berendezés a találmány megjelenésének nem kizárólagos formája, és nem kizárólagos alkalmazása.

Az 1. ábrán látható berendezés az 1 befolyócsatlakozón és a 2 kifolyócsatlakozón át kapcsolható össze a - nem ábrázolt - művesegép dializálófolyadék-rendszerével. Mint ismeretes, a dializálófolyadék regenerálásánál az alapfeladat a szerves anyagoktól és toxinoktól való megtisztítás, amely elektrolízissel és szűréssel történik.

Az 1 befolyócsatlakozó 3 csővezetéken át egy 9 elektrolizálókészülék 10 elektrolizálókádjához csatlakozik. A 10 elektrolizálókádba vannak behelyezve a anódok és a 12 katódok, amelyek egymással párhuzamosan elrendezett lamellák. A lamellák anyaga titánhordozóra felhordott platina. Minden második lamella egymással összekötve adja a 11 anódokat, illetve a katódokat. A 12 katódok egyik függőleges élüknek mintegy folytatásaként függőleges 13 csíkokkal meg vannak növelve. A 11 anódokból és 12 katódokból álló 14 elektródarendszer egy 15 tápegységre van rákötve.

A 14 elektródarendszer a 10 elektrolizálókádban úgy van elhelyezve, hogy a folyadék 17 elvezetése a 10 elektrolizálókád oldalán a 13 csíkokkal egy szintben van, míg a 16 rávezetés a 17 elvezetéstől legtávolabb van kialakítva, azaz a 10 elektrolizálókádnak a 17 elvezetéssel szembeni oldalának az alsó részében vagy ugyanitt a fenekében. A 14 elektródrendszer a 16 rávezetéssel és 17 elvezetéssel meghatározott áramlási iránnyal párhuzamos, míg a 13 csíkok felfelé állnak, így merőlegesek a 17 elvezetéssel meghatározott áramlási irányra.

A 9 elektrolizálókészülék 17 elvezetése a 4 csővezetéken át egy 18 gáztalanító szerelvényhez csatlakozik. A 18 gáztalanító szerelvény kialakítására számos megoldás kínálkozik, így például alkalmazható Raschig-gyűrűvel vagy granulátummal töltött edény, ultrahangos gáztalanító készülék stb. Az általunk kialakított berendezésben a 18 gáztalanító szerelvény egy, a folyadék áramlási irányát tekintve sorba kötött 19 fojtásból, 20 szivattyúból és 21 medencéből áll. A 21 medence keresztmetszete lényegesen nagyobb, mint a 4 csővezeték keresztmetszete.

A 18 gáztalanító szerelvényhez az 5 és 6 csővezeték segítségével csatlakozik az egymással sorba kötött 22 aktív szenes szűrő és 23 zeolitszűrő. Ezek elvileg bármilyen ismert módon kialakíthatók. Mivel egészségügyi berendezésről van szó, ahol fokozott követelmény a sterilitás, ezért vagy könnyen sterilizálható kialakításra, vagy eldobható megoldásra van szükség. A 2. és 3. ábrán egy ilyen kialakítás látható.

A szűrőházat egy 24 műanyag tasak alkotja, amely két 25 műanyag hálóval lényegében három térre van osztva. A 26 szűrőtöltet a két 25 műanyag háló közötti középső térbe van töltve a 24 műanyag tasak szélén kialakított 27 töltőnyíláson át, amely ezután le van hegesztve. A 24 műanyag tasak alsó és felső szélébe - a belső terétől teljesen elválasztva - egy-egy 29 PVC-cső is be van hegesztve, ez csak a berendezésen való rögzítést szolgálja. A 24 műanyag tasak és 28 csövek anyaga egyébként megegyezik az egészségügyben használt infúziós szerelékek anyagával.

A 23 zeolitszűrő a 7 és 8 csővezetéken át kapcsolódik a 2 kifolyócsatlakozóhoz.

A most bemutatott egységek állandó terhelés esetén elvileg alkalmassá tennék a berendezést a művesegép ellátására. Mivel a művesegép nem regenerált folyadék, hanem tiszta, ioncserélt víz alkalmazására van kialakítva, a regenerált folyadéknak a tisztaságon kívül egyéb kémiai és fizikai tulajdonságait is helyre kell állítani. Ez elvileg történhetne a tisztítás után is, azonban a tisztítási folyamatba beiktatva az egyéb helyreállítási folyamatok a találmány szerinti elv megvalósítását előnyösen segítik.

A helyreállítás szempontjából egyik fontos fizikai jellemző a regenerált folyadék hőmérséklete. Ennek beállítását az teszi szükségessé, hogy a 9 elektrolizálókészüléken a folyadék felmelegszik. Tehát egy 30 hűtőkészülék beiktatására van szükség. Ez kialakítását tekintve bármilyen lehetne, és bárhol elhelyezhető. A tényleges megvalósításánál mégis a 18 gáztalanító szerelvény

HU 216 042 Β medencéjénél alakítottuk ki. Ennek az az előnye, hogy az alacsonyabb hőmérsékletű folyadék kevesebb gázt tud oldott állapotban tartani, így a hűtés a gáztalanítást segíti. A 30 hűtőkészülék egyébként a 21 medence oldalához épített Peltier félvezető cellákból áll, amelyek egy 31 tápegységre vannak kötve.

A másik helyreállítandó jellemző a folyadék pH-értéke. Ezt az 5 és 6 csővezeték közé iktatott 32 elektrokémiai korrektorral hajtjuk végre. A 32 elektrokémiai korrektor felépítése ismert. A 35 anódteret és a 34 katódteret egy 33 diafragma választja el, amelynek az anyaga esetünkben ZrO₂-tartalmú kerámia. A 34 katódtér van az 5 és 6 csővezetékkel összekötve, míg a 35 anódtér egy 36 szabályozószelepen át egy 37 folyadéktartállyal. A 35 anódtérből távozó folyadék a csatornahálózatba van vezetve.

Mivel a művesegépben a betáplálás csak megfelelő nyomáson történhet, ezért a 2 kifolyócsatlakozó elé a 7 és csővezeték közé egy 38 második szivattyú van építve.

Az egyes művesekezelések során a kezelés típusára jellemző a folyadékelvétel, így mivel a regenerálóberendezés és a művesegép zárt folyadékrendszert alkot, a többletfolyadék elhelyezéséről gondoskodni kell. Ezért vagy egy puffertartályt, vagy egy túlfolyót kell a rendszerbe iktatni. Ezek elvileg szintén bárhol elhelyezhetők, mégis a rendszer kézben tarthatósága miatt a elektrolizálókészülék és a 38 második szivattyú közé célszerű elhelyezni. (Értelemszerűen az általunk alkalmazott 18 gáztalanító készülék belső szerelvényei közé nem helyezhető.)

Ugyancsak gondoskodni kell az elektrolízis során keletkező gázok elvezetéséről is, hiszen a gáztalanításra magára is éppen ezért van szükség.

A két feladatot egymással összefüggő módon oldottuk meg a következőképpen.

A 18 gáztalanító szerelvény 21 medencéje az üzemi folyadékszintje felett egy 39 gázelvezető nyílással van ellátva. Ez célszerűen a 21 medencének azon a végén van, ahol az 5 csővezeték is be van kötve. A 39 gázelvezető nyílás egy 40 csővezetéken át, amelybe egy 41 fojtás van iktatva, össze van kötve a 9 elektrolizálókészülékkel úgy, hogy ennek üzemi folyadékszintje felett a folyadék 16 rávezetése felőli oldalon van bekötve. A 9 elektrolizálókészülék 10 elektrolizálókádján a 17 elvezetés felőli oldalon, az üzemi folyadékszint felett egy 56 túlfolyó van kialakítva, amelyhez egy 42 csővezeték csatlakozik. A 42 csővezeték másik vége egy 43 folyadéktartályba van bekötve. A 43 folyadéktartály célszerűen az egészségügyben használatos folyadékgyűjtő műanyag tasak. A 43 folyadéktartály legmagasabb pontja egy 44 csővezeték segítségével egy 45 aktív szenes szűrőn át a környezettel van összekötve.

Végül a kezelési technológia miatt szükség lehet fiziológiás sóoldat betáplálására is. Az ezt tartalmazó 57 folyadéktartály az 58 csővezetéken át a 7 csővezetékbe van bekötve. Az 58 csővezetékbe egy kézzel működtethető 59 záróelem van iktatva.

Nyilvánvaló, hogy a most ismertetett rendszernél olyan sok jellemzőt kell figyelembe venni és szabályozni, hogy ez vizuális megfigyeléssel és manuális beavatkozással nem lenne megoldható. Különösen megnehezíti a szabályozást az, hogy a regenerálóberendezés terhelése nem állandó, hanem a művesekezelés során folyamatosan csökken. Ezért a berendezést egy 46 vezérlőegységgel láttuk el.

Az ellenőrzendő, illetve szinten tartandó jellemző a szerves anyag-tartalom, a hipoklorition-tartalom, a pHérték, a hőmérséklet és a nyomás. Ennek megfelelően a 46 vezérlőegység bemenetelre egy 47 szerves anyagjeladó, egy 48 hipojeladó, egy 49 hőmérséklet-jeladó, egy 50 pH-jeladó és egy 51 nyomásjeladó van rákötve.

A 47 szerves anyag-jeladó az 1 befolyócsatlakozó és a 2 kifolyócsatlakozó között bárhol, a 48 hipojeladó, a 49 hőmérséklet-jeladó és az 50 pH-jeladó a 9 elektrolizálókészülék után bárhol, míg az 51 nyomásjeladó csak a 38 második szivattyú után helyezhető el. Mivel azonban a pH-értéket a hőmérséklet befolyásolja, a 49 hőmérséklet-jeladót az 50 pH-jeladó elé kell iktatni, sőt hasonló okból a 47 szerves anyag-jeladót és a 48 hipojeladót is célszerű egymás mellé helyezni, és eléjük egy további 52 hőmérséklet-jeladót tenni, amely természetesen szintén rá van kötve a 46 vezérlőegység egy bemenetére.

A 46 vezérlőegység kimenetei a 9 elektrolizálókészülék 15 tápegységével, a 20 szivattyú meghajtómotorjával, a 30 hűtőkészülék 31 tápegységével, a 32 elektrokémiai korrektor 53 tápegységével és a 38 második szivattyú meghajtómotorjával vannak összekötve.

Tekintettel arra, hogy a jeladók is önmagában ismert elemek, és a vezérelt szerelvények is azok, mind ezeknek a kialakítása, mind a 46 vezérlőegység elektronikai felépítése a szakmában járatos szakember számára rutinfeladat, ugyanakkor a találmány részét nem képezik, így részletes ismertetésük nem szükséges. (Meg kell jegyezni, hogy a 20 szivattyú és a 38 második szivattyú motorja impulzusszabályozásos. Ez magyarázza, hogy a folyadékrendszer eleje és vége nincs biztonsági szelepen át összekötve.)

A most bemutatott berendezés a következőképpen működik.

A berendezést a DIAMATE HDC típusú művesegép ellátásához alakítottuk ki. Ennél a szükséges folyadéksebesség 400-600 ml/perc, célszerűen 500 ml/perc. A művesegép dializálófolyadék-rendszeréből és a berendezésből álló zárt folyadékrendszerben keringő összes folyadékmennyiség 1,5 1. A művesegépet elhagyó dializálófolyadék szerves anyag-tartalmának 90%-a urea, amelynek a mennyisége a kezelés elején 3 g/1, a végére ez körülbelül 0,1 g/l-re csökken. A folyadékban meghatározó még a kreatinin, a húgysav, foszfátok, továbbá tartalmaz még egyéb toxinokat és káliumiont.

A regenerálás során az európai standard szerint legáltalánosabb 4 órás művesekezelést feltételezve 1 óra alatt átlagosan 10 g ureát, 2,5 g kreatinint, 1,5 g húgysavat és 1,2 g foszfátot kell elbontani, illetve 1,2 g K+-iont kell elvonni. A tényleges regenerálásnál figyelemmel kell lenni arra a már említett tényre, hogy a szerves anyagmennyiség a művesekezelés során csökken. Ez a csökkenés a hagyományos dialízisnél nem lineáris, mert ami a vérben van, az hamar elvonható, ezután azonban a szer6

HU 216 042 Β vezet a továbbit nehezen adja le. Ez a beteg szervezetét igénybe veszi. A regenerálással ez is megoldható, ugyanis ha a regenerálás nem 100%-os, azaz a szerves anyag egy része a művesegépbe vissza van keringetve, ez a szerves anyag-elvonást egyenletessé teszi. így bár a berendezéssel a regenerálás azonnal maradéktalanul végrehajtható lenne, tényleges regenerálásról csak egyszer, a művese-kezelési folyamat legvégén lehet beszélni.

A berendezésbe befolyó folyadék először a 9 elektrolizálókészülékbe kerül. A 0,5-0,5 m² összfelületű, 0,4 mm távolságban lévő 10-10 db 11 anódra és 12 katódra a 15 tápegység ΙΟΑ-es áramot táplál, amely az ezüst-ezüstklorid referenciaelektródán mérve magas, 2,2-2,9 V anódpotenciált hoz létre.

Az elektrolízis során a szerves anyagnak körülbelül 60%-a bomlik el teljesen, a maradék egy kis része szerves anyag-szilánkként (az elektrolízissel végrehajtott kémiai átalakulások közbülső vegyületeként), a maradék nagyobb része változatlan állapotban hagyja el a 9 elektrolizálókészüléket.

Az elektrolízis során az elbomlott szerves anyagok mennyiségével fordított arányban hipoklorition keletkezik. A hipoklorition-tartalmú folyadék a 9 elektrolizálókészülékben az áramlás során a 12 katódok 13 csíkjai közé ér. Itt a hipoklorition nagyobb része átalakul, és a 9 elektrolizálókészüléket olyan folyadék hagyja el, amelynek a maximális hipoklorition-tartalma 100 mg/1. Az elektrolízis során a folyadék hőmérséklete 2 °C-kal emelkedett.

A folyadék ezután a 18 gáztalanító szerelvénybe kerül. Itt a 700-800 ml/perc (a betáplálás körülbelül 1,5szerese) szállítási teljesítményű 20 szivattyú a -500 Hgmm-es 19 fojtáson szivattyúzza át, és szállítja a 21 medencébe. A nyomáscsökkenés hatására az elektrolizáláskor keletkező gázok kiválnak a folyadékból, és a 21 medencében, ahol a folyadék áramlása a 21 medencének a 4 csővezetékhez viszonyított körülbelül 15-szörös keresztmetszete miatt lelassul, a buborékok kilépnek a folyadékból.

Ezzel egyidejűleg a 30 hűtőkészülék a folyadékot visszahűti a betáplálás hőmérsékletére.

A 21 medencéből a gáztalanított, visszahűtött folyadék az 5 csövön át távozik, míg a gáz a 39 gázelvezető nyíláson át a 40 csővezetékbe kerül. Ez a gázt visszavezeti a 9 elektrolizálókészülékbe. Valójában nem gázról, hanem habos anyagról lehet beszélni, és ezért célszerű a visszavezetés. A 40 csővezetékbe iktatott 41 fojtás értéke 100 Hgmm, és az a célja, hogy a folyadék megfelelő nyomás alatt áramoljon a 22 aktív szenes szűrőre.

A folyadék az 5 csövön át a 32 elektrokémiai korrektor 34 katódterébe kerül. A 32 elektrokémiai korrektort az 53 tápegység 3,5 V-os 150 mA-es árammal látja el. A 35 anódtéren 2,5 ml/perc sebességgel fiziológiás sóoldat áramlik át. A fiziológiás sóoldat a 37 folyadéktartályból a 36 szabályzószelepen átjut a 35 anódtérbe, és az adott épület csatornarendszerébe kerül. A 37 folyadéktartály és a 36 szabályzószelep az egészségügyben általánosan használt infúziós szerelék.

A fiziológiás sóoldat helyett egyébként a 9 elektrolizálókészüléket - a később ismertetésre kerülő módon

- elhagyó UF-szűrlet is felhasználható. Ekkor a 37 folyadéktartály kiiktatásával az UF-szűrlet a 42 csővezetékből a - szaggatott vonallal jelzett - 54 csővezetéken át vezethető a 35 anódtérbe és ezután az 55 csővezetéken át a 43 folyadéktartályba.

A 32 elektrokémiai korrektorból a 7,4 pH-ra beállított folyadék a 6 csővezetéken át először a 22 aktív szenes szűrőbe, onnan a 23 zeolitszűrőbe kerül. A szűrés eredményeképpen a 7 csővezetékbe kilépő folyadékban szervesanyag-szilánk nincs, a szervesanyagtartalom maradvány a betápláltnak körülbelül 40%-a, a hipoklorition maximum 3 mg/1 és a K+-ion egy része helyett Na⁺-iont tartalmaz.

A regenerált folyadék a 7 csővezetéken, a 38 második szivattyún és a 8 csővezetéken át éri el a 2 kifolyócsatlakozót és ezen át a művesegépet. A 38 második szivattyú névleges szállítási teljesítménye 600 ml/perc, az általa létrehozott túlnyomás 760 Hmmm (=10⁵ Pa).

A 20 szivattyú és a 38 második szivattyú szállítási teljesítménye közötti különbség azt fogja eredményezni, hogy a 2 kifolyócsatlakozóhoz kevesebb folyadék kerül vissza, mint amennyi az 1 befolyócsatlakozón a berendezésbe belép. A különbség UF-szűrletként a 10 elektrolizálókádon kialakított 56 túlfolyón lép ki a körfolyamból, és a 42 csővezetéken át a 43 folyadéktartályba folyik.

Az 56 túlfolyón a 18 gáztalanító szerelvényből visszavezetett gázok is eltávoznak. Tulajdonképpen már ekkor eltávozik az elektrolízis során keletkező gázok egy része, így a 18 gáztalanító szerelvény terhelése már eleve csökkentve van. Ezek a 43 folyadéktartályból a 44 csővezetéken és a 45 aktív szenes szűrőn át jutnak a környezetbe.

A berendezés működése alapján a szükséges szabályozás, amelyet a 46 vezérlőegység hajt végre, néhány adat alapján is megérthető.

A 46 vezérlőegység a 47 szerves anyag-jeladó és a 48 hipojeladó jele alapján az előttük lévő 52 hőmérséklet-jeladó jelének figyelembevételével végrehajtott korrekciójuk után a 15 tápegységet a következő módon szabályozza:

Amíg a szerves anyag-tartalom 600 mg/1 felett van, az elektrolízis áramerőssége a maximum 10A, 600 mg/1 és 200 mg/1 között logaritmikusán csökken 5A-ra, 200 mg/1 alatt pedig kikapcsol.

A hipoklorition-tartalom által megkövetelt szabályozás egyszerűbb, ugyanis 100 mg/1 hipoklorition-tartalom alatt a 46 vezérlőegység nem reagál, e felett pedig leállítja az elektrolízist.

Az 50 pH-jeladó jelét a 46 vezérlőegység az előtte lévő 49 hőmérséklet-jeladó jele alapján korrigálja, és a 32 elektrokémiai korrektor 53 tápegységénél az áramerősséget úgy szabályozza, hogy a 7,4 pH-értékre pozitív és negatív irányban is folyamatosan visszaszabályozzon.

Az 51 nyomásjeladó jele alapján a 46 vezérlőegység a 38 második szivattyú motorjának fordulatszámát az említett impulzusvezérléssel csökkenti vagy növeli.

Végül a 46 vezérlőegység az 52 hőmérséklet-jeladó jelét közvetlenül is felhasználja úgy, hogy ennek fiigg7

HU 216 042 Β vényében szabályozza a 30 hűtőkészülék 31 tápegységét.

A berendezés a dializálófolyadék regenerálásán kívül az orvosilag elsőrendűen fontos fertőtlenítést is saját maga tudja végrehajtani. Ehhez az 1 befolyócsatlakozót és a 2 kifolyócsatlakozót össze kell egymással kötni, és a teljes rendszert az 57 folyadéktartályból fiziológiás sóoldattal kell feltölteni. A fiziológiás sóoldatból az elektrolízis során hipoklorition keletkezik, amely végrehajtja a fertőtlenítést. Meghatározott idejű keringetés után a folyadék leüríthető.

Az 1 befolyócsatlakozó és a 2 kifolyócsatlakozó a fertőtlenítés végrehajtásához a berendezésen belül is összeköthető, ekkor természetesen az összekötő csővezetékbe egy kézi elzárószelepet is be kell építeni.

Az 1. ábrán a szerves anyag mérésére és a hipoklorition-tartalom mérésére az egyszerűség és a változatok érzékelhetősége kedvéért külön szerves anyag-jeladót és hipojeladót tüntettünk fel. Valójában ezek helyett dolgoztuk ki a találmány szerinti kombinált jeladónkat.

A 4. ábrán látható 60 edény egy 61 és egy 62 folyadéktérre van osztva. A 61 folyadéktér alulról egy 72 fenékrésszel külön is le van zárva, amelynek a közepén egy kis 63 furat van.

A 61 folyadéktérbe egy 65 tűelektróda és egy 66 polarizálóelektróda van helyezve. A 61 tűelektróda egy 0,5 mm átmérőjű platinaszál, amelynek a 71 hegye a 63 furat közelében van. A 66 polarizálóelektróda egy „C” alakban meghajlított lemez, amelynek az anyaga titánhordozóra felvitt platina.

A 63 folyadéktérbe egy ezüst-ezüstklorid anyagú 67 referenciaelektróda van helyezve.

A 61 és 63 folyadékteret a 72 fenékrész alá, a 60 edény fenekére helyezett 64 szilárd elektrolit híd köti össze.

A 61 folyadéktér oldalán, a 72 fenékrész mellett egy 68 folyadékbevezetés, míg a 66 polarizálóelektróda felső széle magasságában egy 69 folyadékelvezetés van kialakítva. A kombinált jeladó ezekkel csatlakoztatható az adott berendezés folyadékrendszerébe. (Például az 1. ábra szerinti berendezés 5 csővezetékébe.)

A 63 folyadéktér 0,9%-os nátrium-klorid-oldattal van feltöltve.

A 66 polarizálóelektróda és a 67 referenciaelektróda egy 70 fokozatmentes potenciálváltó tápegységre, míg a 65 tűelektróda egy 73 mérőegységre van kötve. A 73 mérőegység egy 74 vezérlőegységen át össze van kötve a 70 fokozatmentes potenciálváltó tápegységgel. (Az 1. ábrán bemutatott berendezésben ezek természetesen a 46 vezérlőegység részét képezik, így nincsenek külön jelölve.)

A kombinált mérési eljárás az 5. ábrán látható diagram alapján érthető meg, ahol a vízszintes tengelyen a potenciál (E), a függőleges tengelyen az áramerősség (I) van felvéve.

A szerves anyag-tartalom méréséhez a 66 polarizálóelektródával a 65 tűelektródát fokozatosan anódpotenciálra polarizáljuk, és méijük az áramerősség-változás időbeni lefolyását.

Ahogy már korábban említettük, a mérési eljárásnak az az alapja, hogy csökken az oxigén adszorpciója, ha a folyadékban szerves anyag van jelen. így az oxigén-adszorpció tartományában kell a mérést végezni. Az anódpotenciál emelkedése ellenére egy szakaszon az áramerősség alig emelkedik. A változás körülbelül 1,18 V-nál kezdődik, ez az oxigénadszorpció tartományának a kezdete. Innen a görbe meredeken emelkedik. Az időbeli változást 10 mA-nél célszerű mérni, ugyanis e felett megindul a gázképződés, ami a mérést megzavaija.

Ha a folyadék nem tartalmaz szerves anyagot, a görbe a +1,18 V-os könyökponttól 1,7 sec múlva jut el a 10 mA-es áramerősségszintig (a jelű görbe). Szerves anyag jelenlétében az oxigénadszorpció csökken, így ugyanolyan mértékű adszorpcióhoz hosszabb idő szükséges (b jelű görbe). Az összefüggés a következőképpen írható le:

t=a + b-lgC_m aholt: az oxigénadszorpció ideje a 10 mA eléréséig, a és b: tapasztalati úton megállapított koefficiensek,

C_m: szerves anyag térfogati koncentrációja.

Az összefüggéssel adódó értékek nagyságrendjének érzékeltetésére elmondjuk, hogy a dializálásnál igen magasnak minősülő feltételezett C_m=3 g/1 értékhez t=2,7 sec tartozik. Ebből jól látható, hogy az eljárással a szerves anyag-tartalom rendkívül nagy pontossággal határozható meg.

A hipoklorition-tartalom méréséhez a 66 polarizálóelektródával folyamatosan átpolarizáljuk a 65 tűelektródát katódpotenciálra.

A hipoklorition-tartalom mérésének a már ismertetett lényege az, hogy a hipoklorition helyreállításának tartományában negatív áramerősségcsúcs keletkezik. Ha a folyadékban nincs jelen hipoklorition, akkor a görbe a hidrogénadszorpció jellemzőinek megfelelően körülbelül -500 mV-ig alig emelkedik, majd ezután meredekre vált (c jelű görbe).

Ha a folyadékban hipoklorition van, a görbében -500 mV előtt megjelenik a negatív áramerősségcsúcs, és minél nagyobb a hipoklorition-tartalom, a csúcs növekszik is, és a tartománya is szélesedik (dl, d2, d3 jelű görbék). Például 300 mg/1 hipoklorition-tartalom esetén a tartomány -500 mV és +400 mV között helyezkedik el, és az áramerősség -5 mA. A hipoklorition-tartalom tehát a következő összefüggés alapján mérhető:

Q =c + dCIO ahol a

Q : a negatív árammennyiség, c és d : tapasztalati úton megállapított koefficiensek, CIO : hipoklorition-koncentráció.

A mérések azt mutatták, hogy a fenti összefüggés pontosságának az is feltétele, hogy a mért folyadék áramlásban legyen, és folyamatosan lemossa a 65 tűelektródát. Ezért a folyadék a 60 edénybe a 65 tűelektróda 71 hegye felől lép be, azaz a 68 folyadékbevezetésen, végigáramlik a 65 tűelektróda mentén, és felül, a 69 folyadékelvezetésen át lép ki. A tapasztalat szerint a mérési pontosság egyenes arányban áll a folyadék

HU 216 042 Β áramlási sebességével, és körülbelül 20 cm/sec-nál éri a maximális pontosságot. Az általunk elvégzett mérések során ekkor a maximális hiba 2,8% volt, míg a szórás mértéke 2,1%.

A katódpotenciált a -500 mV elérése után tovább növeljük addig, amíg a görbe egy tapasztalati úton megállapított negatív áramerősséget el nem ér. Ezt az értéket a várható maximális hipoklorition-tartalomhoz tartozó maximális negatív áramerősség 1,2-szeresében állapítottuk meg. Erre azért van szükség, mert a méréseket automatikusan végezzük a következő szerint.

A 70 fokozatmentes potenciálváltó tápegységgel anódpotenciálra polarizáljuk a 65 tűelektródát mindaddig, amíg a 73 mérőegység a +10 mA-t nem méri. Ezalatt a 73 mérőegység meghatározza a C_m szerves anyag-koncentrációt.

Amikor a 73 mérőegység a +10 mA-t mérte, a jele alapján a 74 vezérlőegység utasítást ad a 70 fokozatmentes potenciálváltó tápegységnek, amely a 65 tűelektródát folyamatosan átpolarizálja katódpotenciálra.

Ekkor a 73 mérőegység elvégzi CIO hipokloritionmeghatározását.

Ezután a 73 mérőegység tovább méri a negatív áramerősséget, és -6 mA-nél a jele alapján a 74 vezérlőegység utasítást ad a 70 fokozatmentes potenciálváltó tápegységnek, amely a 65 tűelektródát ismét átpolarizálja anódpotenciálra, és elölről kezdődik a mérési ciklus.

Az ismertetésből látható, hogy a mérési folyamat negatív áramerősségét azért kell a várható hipoklorition-tartalomhoz tartozónál nagyobbra választani, hogy a polaritásváltást a 74 vezérlőegység véletlenül se ennél a csúcsnál indítsa el.

Mivel a művesegép dializálófolyadékának a regenerálása rendkívül összetett feladat, hiszen több mint ezer szervesanyag-vegyületet tartalmaz, így további példák nélkül is könnyen belátható, hogy a találmány alapján bármilyen más szerves anyag-tartamú folyadék tisztításához kialakítható megfelelő berendezés.

Claims (14)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Berendezés szerves anyaggal szennyezett folyadék, előnyösen dializálófolyadék regenerálására, amelynek csővezetéke (4), tápegységgel (15) rendelkező elektrolizáló készüléke (9) és aktív szenes szűrője (22) van, azzal jellemezve, hogy az elektrolizálókészülék (9) elektródarendszerét (14) egymással párhuzamosan elhelyezett lamellák alkotják, amelyek közül minden második egymással összekötve adja az anódokat (11), illetve a katódokat (12), a katódok (12) a folyadék elvezetése (17) felőli oldalukon felfelé egy-egy keskeny csíkkal (13) meg vannak növelve, a folyadék elvezetése (17) a csíkokkal (13) egy szintben, azokra merőlegesen van, míg a folyadéknak az elektródarendszerre (14) rávezetése (16) az elektrolizálókészüléknek (9) az elvezetéstől (17) legtávolabbi környezetében van, a berendezés befolyócsatlakozója (1) és kifolyócsatlakozója (2) által meghatározott áramlási irányt nézve előbb van az elektrolizálókészülék (9) és később az aktív szenes szűrő (22), és közéjük egy gáztalanító szerelvény (18) van iktatva, továbbá az aktív szenes szűrő (22) után egy zeolitszűrő (23) is el van helyezve.

   (1993. 07. 14.)
2. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a gáztalanító szerelvény (18) a folyadék áramlási irányában sorba kötött fojtásból (19), szivattyúból (20) és a csővezeték (4) keresztmetszetéhez képest nagy keresztmetszetű medencéből (21) áll.

   (1993.07. 14.)
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a zeolitszűrő (23) és a kifolyócsatlakozó (2) közé egy második szivattyú (38) van iktatva.

   (1993.07. 14.)
4. 4. A 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az elektrolizálókészülék (9) és a kifolyócsatlakozó (2), illetve adott esetben a második szivattyú (38) közé bárhová egy hűtőkészülék (30) van iktatva.

   (1993. 07. 14.)
5. 5. A 4. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hűtőkészülék (30) a gáztalanító szerelvény (18) medencéjével (21) van egybeépítve.

   (1993. 07. 14.)
6. 6. A 2-5. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a gáztalanító szerelvény (18) medencéje (21) zárt, és az üzemi folyadékszint felett egy gázelvezető nyílással (39) van ellátva, amely egy csővezetékkel (40) az elektrolizálókészülékbe (9) van becsatlakoztatva az üzemi folyadékszint felett, a folyadék rávezetése felőli oldalon, és a csővezetékbe (40) egy fojtás (41) van iktatva.

   (1994. 08. 17.)
7. 7. A 3-6. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az elektrolizálókészülék (9) és a gáztalanító szerelvény (18), vagy a gáztalanító szerelvény (18) és a kifolyócsatlakozó (2), illetve adott esetben a második szivattyú (38) közé egy túlfolyó (56) van iktatva, és az adott esetben alkalmazott második szivattyú (38) szállítási teljesítménye kisebb, mint a gáztalanító szerelvény (18) szivattyújáé (20).

   (1994. 08. 17.)
8. 8. A 7. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a túlfolyó (56) az elektrolizáló készüléknek (9) a folyadék elvezetése (17) felőli oldalán, az üzemi folyadékszintje felett van kialakítva, és egy zárt folyadéktartályba (43) van csatlakoztatva, amelynek a legmagasabb pontja egy aktív szenes szűrőn (45) át a környezettel van összekötve.

   (1994. 08. 17.)
9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a gáztalanító szerelvény (18) és az aktív szenes szűrő (22) közé egy külön tápegységgel (53) rendelkező elektrokémiai korrektor (32) van iktatva.

   (1994. 08. 17.)
10. 10. Az 1 - 9. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az aktív szenes szűrő (22), illetve a zeolitszűrő (23) úgy van kialakítva, hogy a szűrőház egy műanyag tasak (24), amelyben szűrőtöltet van (26) két műanyag háló (25) közé helyezve, és csat9

    HU 216 042 Β lakozócsövek (28) vannak a műanyag tasak (24) lezárt végei és a műanyag hálók (25) közé becsatlakoztatva.

    (1993. 07. 14.)
11. 11. A 9. vagy 10. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a befolyócsatlakozó (1) és az aktív szenes szűrő (22) között bárhová egy szerves anyag-jeladó (47), az elektrolizálókészülék (9) és az aktív szenes szűrő (22) között bárhová egy hipojeladó (48) van iktatva, továbbá el van helyezve legalább egy hőmérsékletjeladó (49, 52), egy pH-jeladó (50) és egy nyomásjeladó (51), ezek egy elektronikus vezérlőegység (46) bemenetelre vannak kötve, míg a kimenetek az elektrolizálókészülék (9) tápegységével (15), a gáztalanító szerelvény (18) szivattyújával (20), a hűtőkészülékkel (30) és adott esetben a második szivattyúval (38) és az elektrokémiai korrektor (32) tápegységével (53) vannak szabályzókapcsolatban.

    (1994. 08. 17.)
12. 12. Elektrokémiai jeladó szerves anyag és hipoklorition méréséhez, amely egy edényből (60), tűelektródából (65), polarizálóelektródából (66) és referenciaelektródából (67) áll, és az edényben (60) folyadékbevezetés (68) és folyadékelvezetés (69) van kialakítva, azzaljellemezve, hogy a polarizálóelektróda (66) egy fokozatmentes potenciálváltó tápegységre (70) van kötve, és a folyadékbevezetés (68) és/vagy a folyadékelvezetés (69) a tűelektróda (65) hegye (71) környezetében van.

    (1993. 07. 14.)
13. 13. A 12. igénypont szerinti jeladó, azzal jellemezve, hogy a referenciaelektródát (67) és a tűelektródát (65) körülvevő folyadékterek (61, 62) el vannak választva egymástól, és egy szilárdelektrolit híd (64) köti őket össze, és a tűelektróda (65) hegye (71) a szilárd elektrolit híd (64) közelében van.

    (1993.07. 14.)
14. 14. Eljárás szerves anyag és hipoklorition kombinált méréséhez, amelynek során a szerves anyagot és hipokloritiont tartalmazó folyadékot egy tűelektródát (65), polarizálóelektródát (66) és referenciaelektródát (67) tartalmazó elektrokémiai edénybe (60) vezetjük, azzal jellemezve, hogy a tűelektródát (65) a polarizálóelektródával (66) ciklikusan polarizáljuk anód-katód potenciál tartományban, és a tűelektródán (65) egyszer egyenletesen növekvő anódpotenciált hozunk létre az oxigén adszorpciójának potenciáljáig, és megmérjük egy előre meghatározott áramerősség eléréséhez szükséges - a szerves anyag-tartalommal logaritmikusán arányos - időt, majd a tűelektródát (65) egyenletesen átpolarizáljuk anódpotenciálról katódpotenciálra, és a hipoklorition helyreállításának potenciáltartományában megállapítjuk a - hipoklorition-tartalommal egyenesen arányos - árammennyiséget, és a mérés alatt a tűelektróda hegyének a környezetében folyamatosan áramoltatjuk a vizsgálandó folyadékot.