DE102016123227A1

DE102016123227A1 - Verfahren zur Bestimmung einer Konzentration einer Messgröße einer Flüssigkeitsprobe und Analysator

Info

Publication number: DE102016123227A1
Application number: DE102016123227.0A
Authority: DE
Inventors: Ulrike Wegner; Justyna Homa; Thomas Schipolowski
Original assignee: Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2018-06-07
Also published as: CN108169505A; CN108169505B

Abstract

Offenbart wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Konzentration einer Messgröße einer Flüssigkeitsprobe mittels eines automatischen Analysators (9), umfassend die Schritte: Einleiten einer dosierten Menge einer ersten Flüssigkeit in einen Reaktor (8) über eine Leitung (6), wobei nach dem Einleiten der ersten Flüssigkeit die Leitung (6) zumindest abschnittsweise mit der ersten Flüssigkeit gefüllt ist; Einleiten einer dosierten Menge mindestens einer zweiten Flüssigkeit in den Reaktor (8) zu der ersten Flüssigkeit über die Leitung (6), wobei die zweite Flüssigkeit dabei zumindest die erste Flüssigkeit, die sich in der Leitung befindet, vor sich herschiebt, und Bilden eines Reaktionsgemisches umfassend zumindest die erste und zweite Flüssigkeit im Reaktor (8), wobei das Reaktionsgemisch auch die Flüssigkeitsprobe umfasst; Erfassen eines Messsignals einer fotometrischen Messeinrichtung, welches mit der Messgröße des Reaktionsgemisches korreliert; und Ermitteln der Konzentration der Messgröße anhand des Messsignals. Offenbart wird weiter ein automatischer Analysator (9) zur Ausführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Konzentration einer Messgröße einer Flüssigkeitsprobe. Die Erfindung betrifft weiter einen entsprechenden automatischen Analysator zur Ausführung des Verfahrens.
In der Prozessmesstechnik, beispielsweise in chemischen, biotechnologischen, pharmazeutischen und lebensmitteltechnischen Prozessen, und in der Umweltmesstechnik kommen solche automatischen Analysatoren, oder auch Analysegeräte genannt, zur Bestimmung einer Messgröße einer flüssigen Probe zum Einsatz. Beispielsweise können Analysegeräte zur Überwachung und Optimierung der Reinigungsleistung einer Kläranlage, zur Überwachung von Trinkwasser oder zur Qualitätsüberwachung von Lebensmitteln eingesetzt werden. Gemessen und überwacht wird beispielsweise der Anteil einer bestimmten Substanz, die auch als Analyt bezeichnet wird, an einem Probenfluid, beispielsweise einer Flüssigkeit oder einem Flüssigkeitsgemisch, einer Emulsion, einer Suspension, einem Gas oder einem Gasgemisch. Analyte können zum Beispiel Ionen wie Ammonium, Phosphat, Silikat oder Nitrat, Calcium, Natrium oder Chlorid, oder biologische oder biochemischen Verbindungen, z.B. Hormone, oder auch Mikroorganismen sein. Andere Parameter, die durch Analysegeräte in der Prozessmesstechnik, insbesondere im Bereich der Überwachung von Wasser, bestimmt werden, sind Summenparameter wie der Gesamte Organische Kohlenstoff (TOC), der Gesamtstickstoff (TN), der Gesamtphosphor (TP) oder der chemische Sauerstoffbedarf (CSB). Analysegeräte können beispielsweise als Schrankgeräte oder als Bojen ausgestaltet sein.
Häufig wird in Analysegeräten die zu analysierende Probe behandelt, indem sie mit einem oder mehreren Reagenzien versetzt wird, so dass eine chemische Reaktion in dem Reaktionsgemisch auftritt. Vorzugsweise werden die Reagenzien so gewählt, dass die chemische Reaktion mittels physikalischer Methoden, beispielsweise durch optische Messungen, mittels potentiometrischer oder amperometrischer Sensoren oder durch eine Leitfähigkeitsmessung nachweisbar ist. Mittels eines Messaufnehmers werden entsprechend Messwerte einer mit dem eigentlich zu bestimmenden Analyse-Parameter (z.B. CSB) korrelierten Messgröße erfasst. Beispielsweise kann die chemische Reaktion eine Färbung oder einen Farbumschlag bewirken, der mit optischen Mitteln detektierbar ist. Die Farbintensität ist in diesem Fall ein Maß für den zu bestimmenden Parameter. Als mit dem zu bestimmenden Parameter korrelierte Messgröße kann beispielsweise fotometrisch eine Absorption bzw. Extinktion der behandelten Probe ermittelt werden, indem elektromagnetische Strahlung, beispielsweise sichtbares Licht, von einer Strahlungsquelle in die Flüssigkeitsprobe eingestrahlt wird und nach Transmission durch die Flüssigkeitsprobe von einem geeigneten Empfänger empfangen wird. Der Empfänger erzeugt ein von der Intensität der empfangenen Strahlung abhängiges Messsignal, aus dem der Wert des zu bestimmenden Parameters, beispielsweise anhand einer Kalibrierfunktion oder -tabelle abgeleitet werden kann.
Um solche Analyseverfahren automatisiert beispielsweise im industriellen Bereich oder zur Überwachung einer Kläranlage oder eines Gewässers im Freien einzusetzen, ist es wünschenswert, ein Analysegerät bereitzustellen, das die benötigten Analyseverfahren automatisiert durchführt. Die wichtigsten Anforderungen an ein solches Analysegerät sind, neben einer ausreichenden Messgenauigkeit, Robustheit, einfache Bedienbarkeit und die Gewährleistung einer ausreichenden Arbeits- bzw. Umweltsicherheit.
Aus dem Stand der Technik sind bereits automatische Analysegeräte bekannt. So zeigen beispielsweise DE 102 22 822 A1 , DE 102 27 032 A1 und DE 10 2009 029305 A1 Online-Analysatoren zum Analysieren von Messproben. Diese Online-Analysatoren sind jeweils als Schrankgerät ausgestaltet, das eine Mess- und Steuerelektronik, Vorratsbehälter für Reagenzien, Standardlösungen und Reinigungsflüssigkeiten, Pumpen zum Fördern und Dosieren der Flüssigkeitsprobe und des oder der Reagenzien in eine Messzelle und einen Messaufnehmer für optische Messungen an der in der Messzelle enthaltenen, mit dem oder den Reagenzien umgesetzten Flüssigkeitsprobe aufweist. Die Reagenzien, Standardlösungen oder Reinigungsflüssigkeiten werden aus den Vorratsbehältern gefördert und in die Messzelle transportiert. Entsprechend wird verbrauchte Flüssigkeit aus der Messzelle in einen Abfallbehälter überführt.
Das Problem soll exemplarisch und ohne Beschränkung anhand der Messgröße „Gesamtphosphor“ beschrieben werden. Der Gesamtphosphor wird allgemein eingeteilt in Orthophosphate, kondensierte Phosphate wie Metaphosphate, Pyrophosphate oder Polyphosphate, sowie organisch gebundener Phosphor. Ohne „Aufschluss“ wird immer Orthophosphat bestimmt, wobei viele Analysatoren die Probe vor der Phosphatbestimmung aufschliessen. Das Ergebnis wird dann als „Gesamtphosphor“ (englisch: total phosphorus, TP) angegeben.
Beim „Aufschluss“ werden phosphorhaltige Verbindungen in einem Reaktor in siedender Lösung aufgeschlossen. Zugesetztes Natriumperoxodisulfat dient dabei als Oxidationsmittel. Durch den Aufschluss entstehen Orthophosphationen. Es gibt zwei Methoden zur Bestimmung der Orthophosphatkonzentration, nämlich die Molybdänblau-Methode und die Molybdat-Vanadat-Methode.
Bei der Molybdänblaumethode reagiert Orthophosphat im ersten Schritt mit Molybdat in saurer Lösung zu einem gelben Phosphormolybdat-Komplex. Die anschließende Reduktion mit Ascorbinsäure führt zu blauem Phosphormolybdänblau, wobei die Absorption bei einer Wellenlänge von 735 nm gemessen wird. Eine andere Messwellenlänge ist beispielsweise 634 nm.
Bei der Molybdat-Vanadatmethode reagiert Orthophosphat im ersten Schritt mit Molybdat in saurer Lösung zu einem gelben Phosphormolybdat-Komplex. Das im Reagenz enthaltene Vanadium reagiert mit diesem Komplex zu gelber Vanadomolybdophosphorsäure, wobei die Absorption bei einer Wellenlänge zwischen 380 und 480 nm gemessen wird.
Die exakte Menge der verschiedenen Flüssigkeiten, die miteinander vermischt werden, zu kennen ist von großer Bedeutung. Sowohl eine exakt definierte Menge der zu messenden Probe als auch der dazu zu mischenden Reagenzien ist für eine korrekte Bestimmung des Stoffgehalts notwendig. Eine Möglichkeit eine bestimmte Flüssigkeitsmenge abzumessen besteht aus einer Dosiervorrichtung, die etwa aus einer Dosierkammer mit einer Lichtschranke besteht. Erreicht der Pegel einer Flüssigkeit in der Dosierkammer die Lichtschranke, wird ein entsprechendes Signal ausgegeben und die Flüssigkeitsmenge ist damit bekannt und kann weitergeleitet werden, etwa mit einer Pumpe.
Probe und Reagenzien werden nach dem Abmessen der entsprechenden Menge nacheinander in den Reaktor geleitet. Im Laufe des Dosiervorgangs ist der Füllstand im Reaktor gegebenenfalls höher als in der Dosierkammer, so dass im Reaktor ein höherer hydrostatischer Druck herrscht als in der Dosierkammer. Damit beim Dosieren in der Dosierkammer keine Flüssigkeit vom Reaktor in die Dosierkammer läuft, ist der Reaktor mit einem Ventil von der Dosierkammer abgetrennt.
Wird die abgemessene Flüssigkeit in Richtung Reaktor geleitet, werden zuerst die Ventile am Reaktor geöffnet und es findet ein Druckausgleich zur Beförderung der dosierten Flüssigkeit aus der Dosierkammer statt. Die Luft im Schlauch strömt in Richtung der Dosierkammer, und der Inhalt der Dosierkammer wird verwirbelt bzw. wird hochgespritzt. Es entstehen Flüssigkeitstropfen, die an die Wand anhaften. Es besteht die Möglichkeit, dass die Tropfen den Strahlengang der Lichtschranke bedecken, so dass die Lichtschranke fälschlicherweise auslöst. Das fehlerhafte Auslösen der Lichtschranke führt zu Fehldosierungen, so dass die Messgenauigkeit des Geräts beeinträchtigt wird. Auch kann das Auslösen der Lichtschranke zum Abbruch der Geräteaktivität (wie etwa Messung, Kalibrierung, Reinigung) führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dosierung von Flüssigkeiten zu optimieren und eine richtige und aussagekräftige Messung durchzuführen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren umfassend die Schritte: Einleiten einer dosierten Menge einer ersten Flüssigkeit in einen Reaktor über eine Leitung; wobei nach dem Einleiten der ersten Flüssigkeit die Leitung zumindest abschnittsweise mit der ersten Flüssigkeit gefüllt ist; Einleiten einer dosierten Menge mindestens einer zweiten Flüssigkeit in den Reaktor zu der ersten Flüssigkeit über die Leitung, wobei die zweite Flüssigkeit dabei zumindest die erste Flüssigkeit, die sich in der Leitung befindet, vor sich herschiebt, und Bilden eines Reaktionsgemisches umfassend zumindest die erste und zweite Flüssigkeit im Reaktor; Erfassen eines Messsignals einer fotometrischen Messeinrichtung, welches mit der Messgröße des Reaktionsgemisches korreliert; und Ermitteln der Konzentration der Messgröße anhand des Messsignals.
Dadurch dass sich in der Leitung im Gegensatz zum Stand der Technik keine oder zumindest weniger Luft befindet - wie im oberen Absatz beschrieben befindet sich darin eine erste Flüssigkeit - findet der Druckausgleich ausgehend vom Reaktor langsamer statt. Eine Verwirbelung der Flüssigkeit in der Leitung oder einer Dosiervorrichtung wird dadurch verhindert. Es bilden sich keine Tropfen mehr im Strahlengang der Dosierlichtschranken, so dass deren fehlerhaftes Auslösen verhindert werden kann. Auf diese Art und Weise können Fehldosierungen und Abbrüche der Geräteaktivitäten verhindert werden.
In einer Ausgestaltung umfasst das Reaktionsgemisch auch die Flüssigkeitsprobe. In einer Ausgestaltung umfasst das Reaktionsgemisch eine Standardflüssigkeit.
In einer Ausgestaltung umfasst das Einleiten der ersten Flüssigkeit in den Reaktor die folgenden Schritte: Einleiten der kompletten Menge der ersten Flüssigkeit in den Reaktor; und Ausleiten einer dosierten und kleineren Menge der ersten Flüssigkeit aus dem Reaktor. Es ist verfahrenstechnisch einfacher zuerst die komplette Menge der dosierten Flüssigkeit in den Reaktor zu leiten und anschließend eine kleinere Menge wieder zurück in die Leitung aus dem Reaktor zu ziehen. Dies ist vor allem einfacher wenn zum Einleiten der ersten Flüssigkeit eine Pumpe, etwa eine Kolbenpumpe verwendet wird. Dann wird der Kolben der Kolbenpumpe komplett verfahren, d.h. die Pumpe komplett entleert. Beim Ansaugen kann genau dosiert werden, wie viel wieder zurück in die Leitung gepumpt werden soll. Alternativ kann aber auch nur so viel der abgemessenen ersten Flüssigkeit in den Reaktor geleitet werden, dass noch eine kleine Menge der ersten Flüssigkeit in der Leitung verbleibt.
In einer Ausgestaltung umfasst die Leitung zumindest ein Ventil und der folgende Schritt wird ausgeführt: Ausleiten von mindestens so viel Menge an erster Flüssigkeit aus dem Reaktor, dass der Abschnitt zwischen Ventil und Reaktor komplett mit erster Flüssigkeit gefüllt wird. Dadurch wird weiter sichergestellt, dass der Druckausgleich nicht abrupt passiert und keine Flüssigkeit in der Dosierkammer spritzt und eine Lichtschranke beschmutzt.
In einer Ausgestaltung wird die Menge an erster und/oder zweiter Flüssigkeit in einer Dosiervorrichtung, umfassend eine Dosierkammer und zumindest eine Dosierlichtschranke, dosiert, wobei die gewünschte Menge an erster bzw. zweiter Flüssigkeit durch Erreichen der Lichtschranke gemessen wird, und wobei die Dosiervorrichtung mit der Leitung verbunden ist. Dies ist eine einfache und relativ kostengünstige Art eine Flüssigkeit zu dosieren.
In einer Ausgestaltung wird der Bereich der Leitung zwischen Dosiervorrichtung und Reaktor, insbesondere zwischen Dosiervorrichtung und Ventil, zumindest abschnittsweise mit erster Flüssigkeit gefüllt. Je mehr Flüssigkeit sich in der Leitung befindet - und je weniger Luft - desto weniger abrupt erfolgt der Druckausgleich und es schwappt keine Flüssigkeit über, was zu weniger bzw. keiner Fehlfunktion des Analysators führt.
In einer Ausgestaltung wird als erste Flüssigkeit Flüssigkeitsprobe in den Reaktor gepumpt, und als zweite Flüssigkeit wird ein Reagenz in den Reaktor gepumpt. Dies ist der erste Schritt bei der Bestimmung einer Messgröße einer Flüssigkeitsprobe. Das beanspruchte Verfahren kann aber auch bei Folgeschritten angewandt werden. Wie erwähnt ist es bei bestimmten Messgrößen erforderlich mehrere Reagenzien in den Reaktor zu pumpen. In diesem Falle umfasst die „erste Flüssigkeit“ die Flüssigkeitsprobe und ein erstes Reagenz, während die „zweite Flüssigkeit“ ein zweites Reagenz umfasst. Müssen noch mehr Reagenzien gemischt werden, umfasst die „erste Flüssigkeit“ die Flüssigkeitsprobe, das erste und zweite Reagenz, und die „zweite Flüssigkeit“ umfasst ein drittes Reagenz usw.
In einer Ausgestaltung erfolgt die Dosierung andersherum wie im oberen Abschnitt beschrieben, nämlich zuerst Reagenz und dann Probe. In einer Ausgestaltung kann jeweils auch statt Probe eine Standardflüssigkeit dosiert werden.
In einer Ausgestaltung wird als Messgröße Gesamtphosphat gemessen.
Die Erfindung wird weiter gelöst durch einen Analysator, der ein wie oben beschriebenes Verfahren ausführt.
In einer Ausgestaltung umfasst der Analysator eine Dosiervorrichtung, umfassend eine Dosierkammer und Dosierlichtschranke, und wobei der Analysator eine Schlauchpumpe umfasst, die Flüssigkeitsprobe als erste Flüssigkeit in die Dosierkammer pumpt.
In einer Ausgestaltung umfasst der Analysator eine Verdrängerpumpe, insbesondere einer Kolbenpumpe, welche die erste und zweite Flüssigkeit in den Reaktor pumpt.
In einer Ausgestaltung umfasst der Analysator eine Leitung zur Verbindung der Dosiervorrichtung, genauer der Dosierkammer, mit dem Reaktor. In einer Ausgestaltung ist diese Leitung als Schlauch ausgestaltet.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen

1 ein beanspruchter automatischer Analysator in symbolischer Übersicht,
2 das Systemkonzept des beanspruchten Analysators, und
3a/b/c der Ablauf des beanspruchten Verfahrens.

In den Figuren sind gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Der beanspruchte automatische Analysator in seiner Gesamtheit hat das Bezugszeichen 1 und ist in 1 dargestellt.
Gemessen werden soll beispielsweise die direkte Absorption eines Stoffs oder die Intensität einer Färbung, die dadurch erzeugt wird, dass der zu bestimmende Stoff mit Reagenzien in einen Farbkomplex umgewandelt wird. Weitere mögliche Messgrößen, die nach einem ähnlichen Prinzip arbeiten sind Trübung, Fluoreszenz usw. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die CSB-Messung (chemischer Sauerstoffbedarf; engl. chemical oxygen demand, COD), wobei CSB ein Summenparameter ist, das heißt der Messwert kommt durch die Summe der Inhaltsstoffe zustande und kann nicht einem einzelnen Inhaltsstoff zugeordnet werden. Bei diesem Messverfahren wird ein Farbumschlag in einem Reaktor erzeugt, siehe unten. Weiter mögliche Parameter sind etwa der Gesamtkohlenstoff, Gesamtstickstoff oder eine lonenkonzentration, wie etwa die Konzentration der Ionen von Ammonium, Phosphat, Nitrat etc.
Aus dem zu analysierenden Medium 15, beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gas, wird eine Probe 13 entnommen. Meist wird die Probe 13 vollautomatisch durch den Analysator selbst, etwa durch Subsysteme 14 wie Pumpen, Schläuche, Ventile etc. entnommen. Zur Bestimmung des zu bestimmenden Stoffgehalts einer bestimmten Spezies werden speziell für den jeweiligen Stoffgehalt entwickelte und im Analysatorgehäuse vorrätig gelagerte ein oder mehrere Reagenzien 16 mit der zu vermessenden Probe 13 vermischt. Dies ist in 1 symbolisch dargestellt, in Realität werden verschiedene Behältnisse mit verschiedenen Reagenzien bereitgestellt und über die angesprochenen Pumpen, Schläuche, Ventile etc. entnommen und gegebenenfalls vermischt. Dies ist in den weiteren Abbildungen 2 und 3 dargestellt. Auch können für jeden Vorgang (Entnehmen der Probe, Vermischen von Reagenzien, etc.) separate Pumpen, Schläuche, Ventile verwendet werden.
Eine dadurch verursachte Farbreaktion dieses Gemisches wird anschließend mittels eines geeigneten Messgeräts, beispielsweise mittels eines Photometers 17, vermessen. Dazu wird beispielsweise die Probe 13 und die Reagenzien 16 in einem Messraum 8 vermischt und mit Licht zumindest einer Wellenlängen optisch im Durchlichtverfahren vermessen. Bei dem Verfahren wird Licht mittels eines Senders 17.1 durch die Probe 13 gesendet. Dem Sender 17.1 zugeordnet ist ein Empfänger 17.2 zum Empfangen des Durchlichts, wobei vom Sender 17.1 ein optischer Messpfad 17.3 zum Empfänger 17.2 verläuft (in 1 gestrichelt angedeutet). Der Sender 17.1 umfasst beispielsweise eine oder mehrere LEDs, d.h. eine LED pro Wellenlänge oder eine entsprechende Lichtquelle mit breitbandiger Anregung. Alternativ wird eine breitbandige Lichtquelle mit entsprechendem vorgesetztem Filter verwendet. Der Empfänger 17.2 kann etwa eine oder mehrere Fotodioden umfassen.
Anhand der Lichtabsorption und einer hinterlegten Kalibrierfunktion wird empfängerseitig der Messwert erzeugt. Der Analysator 9 umfasst weiter einen Transmitter 10 mit einem Mikrocontroller 11 samt Speicher 12. Über den Transmitter 10 kann der Analysator 9 an einen Feldbus angeschlossen werden. Weiter wird der Analysator 9 über den Transmitter 10 gesteuert. So wird beispielsweise die Entnahme einer Probe 13 aus dem Medium 15 durch den Mikrocontroller 11 durch entsprechende Steuerbefehle an die Subsysteme 14 veranlasst. Auch wird die Messung durch das Photometer 17 mittels des Mikrocontrollers gesteuert und geregelt. Ebenfalls kann die Dosierung der Probe 13 durch den Transmitter 10 gesteuert werden.
Das Entnehmen der Probe 13 soll nun prinzipiell erläutert werden. Zur Entnahme der Probe 13 aus dem Medium 15 dient eine Probenentnahmevorrichtung, die beispielsweise eine Pumpe 4, etwa eine Schlauchpumpe, umfassen kann. Über eine Mediumsleitung gelangt die Probe 13 in eine Dosiervorrichtung 1. Wie erwähnt umfasst der Analysator 9 Flüssigkeitsbehälter, die der Probe 13 zur Bestimmung der Messgröße des Analysators 9 zuzusetzende Reagenzien 16 und Standardlösungen zur Kalibrierung und/oder Justierung des Analysators 9 enthalten. Die Pumpe 4 pumpt die Probe 13 in die Dosiervorrichtung 1.
Die Dosiervorrichtung 1 umfasst eine Dosierkammer 2, die etwa als Küvette ausgestaltet ist, und zumindest eine Dosierlichtschranke 3. In 2 abgebildet sind drei Lichtschranken 3, wobei zwei davon als Messlichtschranken zum Abmessen einer bestimmen Menge an Flüssigkeit dienen, und die obere als Sicherheitslichtschranke dient. Erreicht die abzumessende Flüssigkeit in der Dosierkammer 2 die oberste Lichtschranke, wird ein Alarm ausgelöst und die Dosierung bricht ab. Die Lichtschranken 3 können auch als Infrarotlichtschranken mit Tageslichtfilter ausgestaltet sein. An die Dosiervorrichtung 1 angeschlossen ist auch ein Ventil 21 zur Entlüftung. Ebenfalls and die Dosiervorrichtung 1 angeschlossen ist eine Pumpe 5, genauer ein Verdrängerpumpe, genauer eine Kolbenpumpe. Die Kolbenpumpe 5 pumpt Flüssigkeit aus der Dosierkammer 2 in den Reaktor 8. Dies geschieht dadurch, dass beim Aufziehen der Kolbenpumpe 5 Luft angezogen wird und diese Luftsäule die Flüssigkeit aus der Dosierkammer 2 in Richtung des Reaktors 8 vor sich herschiebt.
Die Dosiervorrichtung 1 ist mittels einer Leitung 6 mit dem Messraum 8, auch Reaktor 8 genannt, verbunden. Die Leitung 6 ist als Schlauch oder Rohr ausgestaltet.
Der Reaktor 8 umfasst ein Ventil 19 auf der Seite der Leitung 6 und ein Ventil 20 zum Entlüften auf entgegengesetzter Seite.
Die Reagenzien 16, bzw. Behältnisse umfassend die Reagenzien 16, sind über Flüssigkeitsleitungen mit der Dosiervorrichtung 1 verbunden. Es gibt entsprechende Ventile 22 um die Leitung zu schalten. Weiter gibt es einen Auslass 18, der gegebenenfalls ein Ventil umfasst und als Abfall dient.
3 zeigt den Dosiervorgang beim beanspruchten Verfahren.
Zunächst wird der Reaktor 8 wie oben beschrieben mit Probe 13 gefüllt. Als nächster Schritt werden die Reagenzien 16 über die Dosiervorrichtung 1 abgemessen und anschließend ebenfalls in den Reaktor 8 geleitet. Vor dem Aufziehen der Reagenzien 16 durch die Pumpe 5 werden die Reaktorventile 19, 20 geöffnet und eine kleine Menge an Probe 13 wird mittels der Kolbenpumpe 5 zurück in die Leitung 6 gezogen, siehe 3a. Dies ist mit dem Pfeil 23 angedeutet. Es handelt sich dabei um wenige Milliliter, bis hin zu 0,2 mL oder weniger.
Es wird so viel Probe 13 in die Leitung 6 gezogen, dass zumindest der Abschnitt 6.1 zwischen Ventil 19 und Reaktor 8 mit Probe gefüllt ist. Dadurch sinkt der hydrostatische Druck im Reaktor 8. In einer Variante wird etwas mehr Probe 13 abgelassen, nämlich so viel, dass ein Teilabschnitt 6.2 zwischen Ventil 19 und Dosierkammer 2 mit Probe 13 gefüllt ist. Die Reaktorventile 19, 20 werden wieder geschlossen.
Im nächsten Schritt wird Reagenz 16 in die Dosierkammer 2 gezogen und entsprechend abgemessen, siehe 3b, dies ist mit dem Pfeil 24 angedeutet. Dazu wird die Kolbenpumpe 5 aufgezogen. Probe im Abschnitt 6.2 wird dabei nicht angezogen, da die Ventile 19, 20 geschlossen sind. Die Behälter der Reagenzien 16 sind nicht hermetisch dicht bzw. umfassen entsprechende Lüftungsöffnungen. Im nächsten Schritt wird die dosierte Flüssigkeit von der Dosierkammer 2 in den Reaktor 8 gepumpt, indem die Pumpe 5 in entgegengesetzter Richtung arbeitet.
Bei dem Öffnen der Reaktorventile 19, 20 für den Transport der Flüssigkeit aus der Dosierkammer 2 in den Reaktor 8 findet je nach Füllstand im Reaktor 8 ein Druckausgleich statt. Die Flüssigkeit in der Leitung 6 des Reaktoreinlassventils strömt jedoch vergleichsweise langsam in Richtung der Dosiervorrichtung 1, zumindest deutlich langsamer als Luft wie es bei dem Stand der Technik der Fall ist, wo sich ausschließlich Luft in der Leitung 6 befindet. Eine Verwirbelung der Flüssigkeit in der Dosierkammer 2 nach dem Öffnen der Reaktorventile 19, 20 wird dadurch verhindert. Dadurch bilden sich keine Tropfen mehr im Strahlengang der Lichtschranken 3, so dass deren fehlerhaftes Auslösen verhindert werden kann. Auf diese Art und Weise können Fehldosierungen und Abbrüche der Geräteaktivitäten verhindert werden.
Die zu dosierende Flüssigkeit wird mittels der Kolbenpumpe 5 in den Reaktor 8 gepumpt, siehe 3c, dies ist mit dem Pfeil 25 angedeutet. Die Flüssigkeit aus der Dosierkammer 2 im Abschnitt 6.4 treibt eine Luftsäule im Abschnitt 6.3 sowie die Probe in den Abschnitten 6.2 und 6.1 vor sich her.
Das oben beschriebene Verfahren gilt auch für mögliche Folgeschritte, also wenn weitere Reagenzien 16 zusätzlich in den Reaktor 8 geleitet werden. Dann wird wiederum eine kleine Menge des Inhalts vom Reaktor 8 abgelassen - wie erwähnt zumindest so viel, dass der Abschnitt 6.1, aber eventuell auch der Abschnitt 6.2 - mit Flüssigkeit gefüllt sind, bevor die Dosiervorrichtung 1 das nächste Reagenz 16 zieht.
Das Verfahren wurde in den oberen Abschnitten so beschrieben, dass zuerst Probe 13 und dann Reagenz 16 in die Dosiervorrichtung geleitet wird. Selbstverständlich kann auch die umgekehrte Reihenfolge verwendet werden. Auch kann statt Probe eine Standardflüssigkeit verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Dosiervorrichtung
2: Dosierkammer
3: Dosierlichtschranke
4: Schlauchpumpe
5: Kolbenpumpe
6: Leitung
6.1: Abschnitt von 6
6.2: Abschnitt von 6
6.3: Abschnitt von 6
6.4: Abschnitt von 6
8: Messraum / Reaktor
9: Analysator
10: Transmitter
11: Mikrocontroller
12: Speicher
13: Probe
14: Subsysteme von 9
15: Medium
16: Reagenz
17: Photometer
17.1: Sender
17.2: Empfänger
17.3: Optischer Messpfad
18: Auslass / Abfall
19: Ventil
20: Ventil
21: Ventil
22: Ventil
23: Pfeil
24: Pfeil
25: Pfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10222822 A1 [0005]
DE 10227032 A1 [0005]
DE 102009029305 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Konzentration einer Messgröße einer Flüssigkeitsprobe mittels eines automatischen Analysators (9), umfassend die Schritte - Einleiten einer dosierten Menge einer ersten Flüssigkeit in einen Reaktor (8) über eine Leitung (6), wobei nach dem Einleiten der ersten Flüssigkeit die Leitung (6) zumindest abschnittsweise mit der ersten Flüssigkeit gefüllt ist, - Einleiten einer dosierten Menge mindestens einer zweiten Flüssigkeit in den Reaktor (8) zu der ersten Flüssigkeit über die Leitung (6), wobei die zweite Flüssigkeit dabei zumindest die erste Flüssigkeit, die sich in der Leitung befindet, vor sich herschiebt, und Bilden eines Reaktionsgemisches umfassend zumindest die erste und zweite Flüssigkeit im Reaktor (8), - Erfassen eines Messsignals einer fotometrischen Messeinrichtung, welches mit der Messgröße des Reaktionsgemisches korreliert, und - Ermitteln der Konzentration der Messgröße anhand des Messsignals.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einleiten der ersten Flüssigkeit in den Reaktor (8) die folgenden Schritte umfasst: - Einleiten der kompletten Menge der ersten Flüssigkeit in den Reaktor (8), und - Ausleiten einer dosierten und kleineren Menge der ersten Flüssigkeit aus dem Reaktor (8).
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Leitung (6) zumindest ein Ventil (19) umfasst und der folgende Schritt ausgeführt wird: - Ausleiten von mindestens so viel Menge an erster Flüssigkeit aus dem Reaktor (8), dass der Abschnitt zwischen Ventil (19) und Reaktor (8) komplett mit erster Flüssigkeit gefüllt wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Menge an erster und/oder zweiter Flüssigkeit in einer Dosiervorrichtung (1), umfassend eine Dosierkammer (2) und zumindest eine Dosierlichtschranke (3), dosiert wird, wobei die gewünschte Menge an erster bzw. zweiter Flüssigkeit durch Erreichen der Lichtschranke (3) gemessen wird, und wobei die Dosiervorrichtung (1) mit der Leitung (6) verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 4, insbesondere nach Anspruch 3 und 4, wobei der Bereich der Leitung zwischen Dosiervorrichtung (1) und Reaktor (8), insbesondere zwischen Dosiervorrichtung (1) und Ventil (19), zumindest abschnittsweise mit erster Flüssigkeit gefüllt wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei als erste Flüssigkeit Flüssigkeitsprobe in den Reaktor (8) gepumpt wird, und wobei als zweite Flüssigkeit ein Reagenz (16) in den Reaktor (8) gepumpt wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei als Messgröße Gesamtphosphor gemessen wird.
Automatischer Analysator (9) zur Bestimmung einer Konzentration einer Messgröße einer Flüssigkeitsprobe, der ein Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt.
Analysator (9) nach Anspruch 8, der eine Dosiervorrichtung (1) umfassend eine Dosierkammer (2) und Dosierlichtschranke (3) umfasst, und der eine Schlauchpumpe (4) umfasst, die Flüssigkeitsprobe als erste Flüssigkeit in die Dosierkammer (2) pumpt.
Analysator (9) nach Anspruch 8 oder 9, der eine Verdrängerpumpe (5), insbesondere einer Kolbenpumpe, umfasst, welche die erste und zweite Flüssigkeit in den Reaktor (8) pumpt.