SE502176C2

SE502176C2 - Method and apparatus for measuring the cleaning capacity of a cleaning bath

Info

Publication number: SE502176C2
Application number: SE9304370A
Authority: SE
Inventors: Henrik Kloo; Aake Waaaag
Original assignee: Volvo Ab
Priority date: 1993-12-30
Filing date: 1993-12-30
Publication date: 1995-09-04
Also published as: SE9304370D0; EP0738384A1; SE9304370L; WO1995018368A1

Abstract

Method and arrangement for measuring the cleaning capacity of a cleaning bath, the light absorbing ability of which is dependent on both the content of cleaning substances and the degree of impurity, as well as the temperature. The light absorbing ability of the solution is measured at at least two different selected temperatures and with varying quantity of added oil. The remaining cleaning capacity of the bath is determined as corresponding to the quantity of oil which is added to the bath when the difference in light absorption at the warm and the cold temperature has reduced to zero.

Description

502 15 I 20 25 30 35 176 2 relativt lång tid, tvättgods och föroreningsgraden. Rengöringsprocessen köres, som varierar beroende på belastning av tills man bedömer att rengöringseffekten har sjunkit till en nivå där man ej längre kan garantera en god rengöring. 502 15 I 20 25 30 35 176 2 relatively long time, laundry and degree of contamination. The cleaning process is run, which varies depending on the load until it is judged that the cleaning effect has dropped to a level where you can no longer guarantee a good cleaning.

Användningstiden kan förlängas genom att tvättkemikalier till dess att tvättvätskan anses helt förbrukad och dumpas till reningsverk. tillföres under processens gång, Ren- göringsegenskaperna hos tvättvätskan försämras gradvis, dels genom att tillförd olja och smuts kommer att binda upp de tvättaktiva ämnena och dels genom att annan badvätska från föregående steg föres över tillsammans med tvätt- godset, samt att tvättvätska förs bort med godset efter behandlingen.The service life can be extended by washing chemicals until the washing liquid is considered completely consumed and dumped to a treatment plant. added during the process, The cleaning properties of the washing liquid gradually deteriorate, partly because added oil and dirt will bind up the washing active substances and partly because other bath liquid from the previous step is transferred together with the laundry, and that washing liquid is removed with the goods after the treatment.

Eftersom man saknar enkla och tillförlitliga metoder att kontrollera tvättbadets kvalitet, dumpas badet vanligtvis För att följa tvättmedelskoncentrationen i badet har man föreslagit att enligt ett på förhand uppgjort schema. pH-värdet uppmätes och en titrering med syra utföres för att se vilken buffertförmåga badet uppvisar. Rengöringsbad innehåller vanligen tensider som tvättaktiva ämnen, vilkas koncentration man dock ej med någon noggrannhet kan uppmäta ingående alkali i tvättbadet i allt för hög grad påverkar vätskans totala pH- genom angivna mätning, eftersom värde.As there are no simple and reliable methods of checking the quality of the bath, the bath is usually dumped. To monitor the detergent concentration in the bath, it has been suggested that according to a pre-determined schedule. The pH is measured and a titration with acid is performed to see what buffer capacity the bath exhibits. Cleaning baths usually contain surfactants as detergents, the concentration of which, however, cannot be accurately measured the alkali present in the washing bath too much affects the total pH of the liquid by the stated measurement, since value.

För att minska mängden dumpad tvättvätska kan, förutom kemisk behandling av baden, även förekomma någon form av fysikalisk behandling, såsom t ex filtrering eller centri- fugering, som kan medföra att balansen mellan de olika komponenterna i tvättmedlet förändras, varvid föreligger ett behov av att mäta badets egenskaper för att kunna styra dess kvalitet. 10 15 20 25 30 35 3 REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN: Ändamålet med föreliggande uppfinning är att framtaga en metod och en anordning för mätning av rengöringskapaciteten hos ett rengöringsbad på ett sådant sätt, att tillförlitlig information erhålles om egenskapsförändringar i badet.In order to reduce the amount of dumped washing liquid, in addition to chemical treatment of the baths, there may also be some form of physical treatment, such as filtration or centrifugation, which may cause the balance between the various components of the detergent to change, whereby there is a need to measure the properties of the bath in order to be able to control its quality. SUMMARY OF THE INVENTION: The object of the present invention is to provide a method and a device for measuring the cleaning capacity of a cleaning bath in such a way that reliable information is obtained about property changes in the bath.

Nämnda ändamål uppnås medelst en metod och en anordning enligt föreliggande uppfinning, vilkas kännetecken framgår av efterföljande patentkrav 1 respektive 5.Said object is achieved by means of a method and a device according to the present invention, the features of which appear from the following claims 1 and 5, respectively.

FIGURBESKRIVNING2 Uppfinningen skall i det följande närmare förklaras med ett utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka Fig. 1 visar schematiskt en detekteringsanordning enligt uppfinningen och Fig. 2 visar diagrannöver sambandet mellan ljusabsorp- tion och föroreningsgrad i ett rengöringsbad vid olika temperaturer.DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be explained in more detail below with an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 schematically shows a detection device according to the invention and Fig. 2 shows diagrammatically the relationship between light absorption and degree of contamination in a cleaning bath at different temperatures.

FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM2 Föreliggande uppfinning utnyttjar en speciell egenskap hos vissa rengöringsbad, nämligen att deras förmåga att absorbera ljus är i hög grad temperaturberoende. Ett exempel på ett sådant vätskebad är ett rengöringsbad, som vanligen består av huvudsakligen tre delar, nämligen en tensid-del, vilken är den aktiva substansen för rengörings- processen, en komplexbildare, vars uppgift är att binda joner (främst vattnets hårdhetsbildare) och som kan stötta tensidens funktion, och slutligen alkali, som har till uppgift att skapa ett gynnsamt pH-värde för processen. I tensid-delen kan exempelvis ingå en non-jon-tensid, som vid 10 15 20 25 30 35 4 blandning i vatten ger en klar lösning i rumstemperatur, men vid en viss temperaturändring uppstår en grumling av lösningen. Kring denna temperatur, som kallas tensidens grumlingspunkt, har tensiden sin bästa rengöringseffekt.PREFERRED EMBODIMENT 2 The present invention utilizes a special feature of certain cleaning baths, namely that their ability to absorb light is highly temperature dependent. An example of such a liquid bath is a cleaning bath, which usually consists of mainly three parts, namely a surfactant part, which is the active substance of the cleaning process, a complexing agent, whose task is to bind ions (mainly the hardness former of the water) and which can support the function of the surfactant, and finally alkali, which has the task of creating a favorable pH value for the process. The surfactant part may, for example, contain a non-ionic surfactant which, when mixed in water, gives a clear solution at room temperature, but at a certain temperature change a cloudiness of the solution occurs. Around this temperature, which is called the cloud point of the surfactant, the surfactant has its best cleaning effect.

Graden av grumlighet beror också av mängden tensid i badet och förhållandet är i princip linjärt över en viss kon- centration, den s k kritiska micellbildningskoncentrationen CMC.The degree of turbidity also depends on the amount of surfactant in the bath and the ratio is in principle linear over a certain concentration, the so-called critical micelle formation concentration CMC.

Grumligheten i ett processbmd ökar emellertid även med tiden genom inblandning av främmande ämnen, såsom olja och smuts från doppat tvättgods, varför en enkel, direkt grumlighetsmätning ger otillräcklig information. Enligt uppfinningen har konstaterats att skillnaden i grumlighet vid mätning vid två temperaturnivåer är vid utnyttjande av vissa ytaktiva substanser beroende av koncentrationen av dessa substanser. Vid användning av tensider är således skillnaden i grumlighet över och under tensidens grumlings- punkt huvudsakligen beroende av tensidkoncentrationen och därmed:rengöringsvätskans:rengöringsegenskaper. Vid en viss föroreningsgrad minskar denna skillnad i grumlighet till noll, vilket visar sig överensstämma med det tillstånd, där man anser att tvättvätskan är förbrukad, d v s att all aktiv substans är uppbunden av föroreningar och därmed inaktiv.However, the turbidity of a process medium also increases over time by the admixture of foreign substances, such as oil and dirt from dipped laundry, so a simple, direct turbidity measurement provides insufficient information. According to the invention, it has been found that the difference in turbidity when measured at two temperature levels is when using certain surfactants depending on the concentration of these substances. Thus, when using surfactants, the difference in turbidity above and below the cloud point of the surfactant is mainly dependent on the surfactant concentration and thus: the cleaning properties of the cleaning liquid. At a certain degree of contamination, this difference in turbidity decreases to zero, which turns out to correspond to the state where it is considered that the washing liquid is consumed, i.e. that all active substance is bound by contaminants and thus inactive.

Uppfinningen baserar sig på en detekteringsanordning som mäter grumligheten på optisk väg genom mätning av tvätt- vätskans ljusabsorption eller transmission. I Fig. 1 visas schematiskt ett exempel på en sådan detekteringsanordning.The invention is based on a detection device which measures the turbidity optically by measuring the light absorption or transmission of the washing liquid. Fig. 1 schematically shows an example of such a detection device.

Anordningen består i huvudsak av en ljuskälla 1, som i det visade exemplet är en laser, som avger ett mycket samlat strålknippe 2. I anordningen ingår vidare en mätcell 3 i form av exempelvis en kyvett, d v s en transparent be- hållare med exempelvis plana glas- eller plastväggar, inrättad att innehålla en viss volym av ett prov av tvät- 10 15 20 25 30 35 502 176 5 tvätskan. Mätcellen 3 ger en fastlagd transmissionsväg för strålknippet.The device mainly consists of a light source 1, which in the example shown is a laser, which emits a very collected beam 2. The device further includes a measuring cell 3 in the form of, for example, a cuvette, ie a transparent container with, for example, flat glass. or plastic walls, arranged to contain a certain volume of a sample of the washing liquid. The measuring cell 3 provides a fixed transmission path for the beam.

I anordningen ingår vidare en värmekälla 4 för uppvärmning av vätskan i mätcellen till en vald temperatur. Värmekällan är omställbar mellan avstängt läge och en vald effektnivå och är därvid lämpligen försedd med en termostat, som eventuellt kan vara kopplad till en temperaturgivare i mätcellen. I ett enklare fall kan en termometer användas för indikering av temperaturen i mätcellen.The device further comprises a heat source 4 for heating the liquid in the measuring cell to a selected temperature. The heat source can be switched between the off position and a selected power level and is then suitably provided with a thermostat, which may be connected to a temperature sensor in the measuring cell. In a simpler case, a thermometer can be used to indicate the temperature in the measuring cell.

I detekteringsanordningen ingår även en ljusdetektor 5 som eventuellt kan ställas i olika vinklar och är inrättad att avge en detekteringssignal, lämpligen en elektrisk signal, till en beräknings- och presentationsenhet 6 för optisk eller grafisk presentation av mottaget ljus och därmed tvättvätskans transmissions-/absorptionsförmåga. Denna kan då anges som en funktion av mängden tillsatt förorening, i detta fall koncentrationen av olja, vid två temperaturni- våer. Rengöringsvätskan innehåller i det aktuella exemplet en tensid som aktiv tvättsubstans, varvid valts en första temperatur, under tensidens grumlingspunkt, exempelvis 30°C, och en andra temperaturnivå ovanför dess grumlings- punkt, varvid t ex valts temperaturen 50°C.The detection device also includes a light detector 5 which can optionally be set at different angles and is arranged to emit a detection signal, preferably an electrical signal, to a calculation and presentation unit 6 for optical or graphical presentation of received light and thus the washing liquid's transmission / absorption capacity. This can then be stated as a function of the amount of added contaminant, in this case the concentration of oil, at two temperature levels. In the present example, the cleaning liquid contains a surfactant as active detergent, wherein a first temperature is selected, below the cloud point of the surfactant, for example 30 ° C, and a second temperature level above its cloud point, whereby the temperature 50 ° C is selected, for example.

Ett praktiskt genomförande av detekteringen kan exempelvis tillgå så, att en första mätning utförs av ett prov av tvättvätskan i mätcellen vid den första temperaturen 30°C med början vid en föroreningsgrad, d v s i det *visade exemplet oljehalt, som råder i tvättvätskan, när provet tages. Därefter tillsättes successivt olja, genom exem- pelvis titrering, under fortsatt mätning, exempelvis kontinuerlig mätning eller med bestämda intervaller fram till en uppskattad koncentration av olja. Därefter tages ett andra prov, som uppvärms till den högre temperaturen 50°C, varvid mätserien upprepas under successiv tillförsel 10 15 20 25 30 35 502 176 6 av olja i en förutbestämd mängd, till dess att samma värde på ljusabsorptionen/transmissionen detekteras i presenta- tionsenheten 6. Med en mer sofistikerad utrustning kan två mätceller parallellt detekteras med var sitt ljusknippe av samma ljusstyrka. Den ena mätcellens prov uppvärmes till den lägre temperaturen och den andra mätcellen uppvärmes till den högre temperaturen och två detektorer detekterar var sin av det transmitterade ljusknippet, som uppfångas i antingen var sin presentationsenhet eller en gemensam presentationsenhet som presenterar skillnaden i ljusabsorp- tion/transmission. Mängden tillförd olja för att de båda kurvorna enligt Fig. 2 möts, d v s att skillnaden i ljusabsorption är lika med noll, är ett mått på ren- göringsvätskans återstående rengöringskapacitet, eller omvänt del av maximal rengöringskapacitet.A practical implementation of the detection can be obtained, for example, so that a first measurement is performed by a sample of the washing liquid in the measuring cell at the first temperature 30 ° C starting at a degree of contamination, i.e. in the example shown oil content prevailing in the washing liquid when the sample is taken . Thereafter, oil is added successively, by, for example, titration, during continued measurement, for example continuous measurement or at fixed intervals until an estimated concentration of oil. Then a second sample is taken, which is heated to the higher temperature 50 ° C, whereby the measuring series is repeated during successive supply of oil in a predetermined amount, until the same value of the light absorption / transmission is detected in the present - with a more sophisticated equipment, two measuring cells can be detected in parallel with a respective light beam of the same brightness. The sample of one measuring cell is heated to the lower temperature and the other measuring cell is heated to the higher temperature and two detectors detect each of the transmitted light beam, which is captured in either its presentation unit or a common presentation unit which presents the difference in light absorption / transmission. The amount of oil added so that the two curves according to Fig. 2 meet, i.e. that the difference in light absorption is equal to zero, is a measure of the remaining cleaning capacity of the cleaning liquid, or vice versa of the maximum cleaning capacity.

Exempel 1 I ett bad i en doppavfettningsprocess förbrukas tensid huvudsakligen genom att denna bildar molekylaggregat i vattenlösningen, s k miceller. Ett sådant bad kan kontrol- leras på följande sätt i syfte att avgöra hur länge det går att använda och dess kondition: Ett prov uttages och ljusabsorptionen mäts över, respektive under grumlingspunkt. Därefter tillsätts en mängd olja, motsvarande en viss tids drift, varefter försöket upprepas.Example 1 In a bath in a dip degreasing process, surfactant is consumed mainly by forming molecular aggregates in the aqueous solution, so-called micelles. Such a bath can be checked in the following way in order to determine how long it can be used and its condition: A sample is taken and the light absorption is measured above and below the cloud point, respectively. Then an amount of oil is added, corresponding to a certain period of operation, after which the experiment is repeated.

Om skillnad i ljusabsorption vid de båda temperaturerna överstiger 10% godkännes badet för fortsatt drift. Testet kan sedan upprepas efter ny oljetillsats. Om skillnaden ej föreligger kan badet stöddoseras, eller ersättas. För att bestämma lämplig stöddosering tillsättes stöddoseringskemi- kalie, t ex en tensidblandning, till det varma provet tills grumlingen vid den högre temperaturen uppträder. 10 15 20 25 30 35 502 176 ' Exempel 2 I en sprutavfettningsprocess används en tvättkemikalie som bildar en instabil emulsion, vilken ska separera då vätskan ej är under omrörning. Detta utnyttjas sedan för att avlägsna den borttvättade oljan i en gravimetrisk olje- avskiljningsutrustning. Emellertid avskiljs då också en viss mängd tensid, som löst in sig i oljefasen.If the difference in light absorption at the two temperatures exceeds 10%, the bath is approved for continued operation. The test can then be repeated after a new oil addition. If there is no difference, the bath can be dosed as a support, or replaced. To determine the appropriate support dosage, add a support dosage chemical, such as a surfactant mixture, to the hot sample until the turbidity occurs at the higher temperature. Example 2 In a spray degreasing process, a washing chemical is used which forms an unstable emulsion, which is to separate when the liquid is not under stirring. This is then used to remove the washed oil in a gravimetric oil separation equipment. However, a certain amount of surfactant, which has dissolved in the oil phase, is then also separated.

Ett.prov uttages och ljusabsorptionen mäts över, respektive under grumlingspunkt. Därefter tillsätts en mängd olja, motsvarande en viss tids drift, under omrörning. Vätskan får separera och vattenfasen analyseras som ovan.A sample is taken and the light absorption is measured above and below the cloud point, respectively. Then an amount of oil, corresponding to a certain period of operation, is added while stirring. The liquid is allowed to separate and the aqueous phase is analyzed as above.

Om skillnaden i ljusabsorption vid de båda temperaturerna överstiger 10% godkännes badet för fortsatt drift. Testet kan sedan upprepas efter ny oljetillsats. Om skillnaden ej föreligger kan badet stöddoseras, eller ersättas. För att bestämma lämplig stöddosering tillsättes stöddoseringskemi- kalie, t ex en tensidblandning, till det varma provet tills grumlingen vid den hgöre temperaturen uppträder. Denna information kan också användas för att justera den stöddo- seringsutrustning som ofta finns på dessa tvättprocesser.If the difference in light absorption at both temperatures exceeds 10%, the bath is approved for continued operation. The test can then be repeated after a new oil addition. If there is no difference, the bath can be dosed as a support, or replaced. To determine the appropriate dosage aid, add an aid dosage chemical, such as a surfactant mixture, to the hot sample until the turbidity occurs at the higher temperature. This information can also be used to adjust the auxiliary dosing equipment often found on these washing processes.

Exempel 3 I syfte att förlänga livslängden på avfettningsbad och för att återanvända kemikalier i förbrukade bad används olika separationstekniker, där ett bad renas från föroreningar, såsom olja och partiklar, medan vattnet, som fortfarande innehåller många av tvättmedelskemikalierna, kan användas för vidare drift. Emellertid avskiljs ofta en stor del av tensiderna. I en sådan process blir stöddoseringsför- farandet kritiskt och stöddosering bör ske med separata tensidblandningar. 10 15 20 25 502 176 8 För att bestämma lämplig stöddosering uttages ett badprov på den återvunna vätskan, het över och under grumlingspunkten, därefter tillsättes en mängd olja motsvarande en viss tids drift. Provet tillförs tensidblandning tills skillnaden i som kan analyseras m a p grumlig- sedan grumlighet överstiger 10%. Badet kan sedan stöddoseras med motsvarande mängd tensidblandning.Example 3 In order to prolong the life of degreasing baths and to reuse chemicals in spent baths, different separation techniques are used, where a bath is purified from contaminants, such as oil and particles, while the water, which still contains many of the detergent chemicals, can be used for further operation. However, a large part of the surfactants is often separated. In such a process, the support dosing procedure becomes critical and support dosing should take place with separate surfactant mixtures. 10 15 20 25 502 176 8 To determine the appropriate support dosage, a bath sample is taken from the recovered liquid, hot above and below the cloud point, then an amount of oil corresponding to a certain period of operation is added. The sample is added to a surfactant mixture until the difference in which can be analyzed for turbidity - then turbidity exceeds 10%. The bath can then be supported dosed with the corresponding amount of surfactant mixture.

Uppfinningen är ej begränsad till ovan beskrivna och på ritningarna visade utföringsexempel, utan kan varieras inom Exempelvis kan andra rengöringsbad än bad för rengöring komma ifråga. Vidare kan ramen för efterföljande patentkrav. annan aktiv substans än tensider d v s med samma egenskaper, en temperaturberoende ljusabsorptionsförmåga, Detekteringsutrustningen kan utnyttja annat ljus än laserljus. Det är uppenbart att absorptionsförmågan ej kan utläsas direkt av den till detektorn infallande den, utan information om den till mätcellen från ljuskällan infallande ljusmängden måste inhämtas för att ge ett absolut värde. För att enligt uppfinningen detektera skillnaden är det dock tillräckligt att vid övrigt lik- artade förhâllanden mäta den mot detektorn infallande ljusmäng- ljusmängden. Med begreppet föroreningar och föroreningsgrad menas alla slags ämnen som ej ingår i den ursprungliga vätskan.The invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, but can be varied within For example, cleaning baths other than baths for cleaning may be considered. Furthermore, the scope of the appended claims. other active substance than surfactants, ie with the same properties, a temperature-dependent light absorption capacity, The detection equipment can use light other than laser light. It is obvious that the absorption capacity cannot be read directly from the light incident on the detector, but information on the amount of light incident on the measuring cell from the light source must be obtained in order to give an absolute value. In order to detect the difference according to the invention, however, it is sufficient to measure the amount of light incident on the detector in the case of otherwise similar conditions. By the term contaminants and degree of contamination is meant all kinds of substances that are not included in the original liquid.

Claims

10 15 20 25 30 35 SÜZ 176 9 Eategtkravz

Method for measuring the cleaning capacity of a cleaning bath whose light-absorbing capacity depends on the content of cleaning active substances, the degree of contamination and the temperature, characterized in that the light-absorbing capacity of the liquid is measured at at least two different selected temperatures and that the difference in light absorbency at said temperatures is detected as a measure of the remaining cleaning capacity or alternatively part of the maximum cleaning capacity.

2. A method according to claim 1, characterized in that in a sample for each selected temperature, pollutants are successively added during continuous measurement of the light-absorbing capacity of each sample until the difference in light-absorbing capacity is reduced to a 'selected' value. , for example zero, during the measurement of the added amount of pollutants which is thus directly related to the bath's cleaning capacity.

Method according to claims 1 and 2 for measuring the cleaning capacity of a cleaning bath intended for cleaning materials, the cleaning active substances of which contain at least one surfactant with a known cloud point, characterized in that said measuring takes place at a first temperature, which is below the cloud point of the surfactant and on the other hand a second temperature which is above the cloud point of the surfactant.

4. A method according to claim 3, characterized in that a first sample of said cleaning agent, for example oil, until the difference has decreased to a certain value, for example zero, wherein the amount of added pollutants is measured as a measure of the remaining cleaning capacity of the cleaning liquid.

Device for measuring the cleaning capacity of a cleaning bath, the light-absorbing capacity of which depends on the content of cleaning active substances, the degree of contamination and the temperature, characterized by at least one light source (1) for illuminating the cleaning bath or a sample this, a

Device according to claim 5, characterized in that the device comprises a calculation and presentation unit (6) arranged to receive a signal, indicating measured light absorption and to calculate and present the difference in light absorption as a measure of the remaining cleaning capacity.