DE2850137C2 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung von Cyanidionenkonzentrationen - Google Patents
Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung von CyanidionenkonzentrationenInfo
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Description
Sj? iTießzelle, einer rohrförmigen Dosiereinrichtung zur
£ meßgerechten Einstellung der zu mcssendenLösung
β und einem Anschlußslutzen zur Entnahme der zu
■'S messenden Lösung aus dem Prozeßgefäß, da-
ii; durch gekennzeichnet, daß zur Entfernung
:;*: des Chlorcyangases und zur vollständigen Dissoziie-
\* rung der Blausäure die Dosiereinrichtung (4) aus
i:; Blenden (3) und/oder Düsen (5) zur Zuführung der
;.:": zu messenden Lösung und der notwendigen HiITs-
v reagenzien. aus einer Prallplatte (7) und aus einer mit
■. Füllkörpern (13) bestückten Entgasungsstreckc (9)
ί aufgebaut ist.
?; 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekenn-
[S zeichnet, daß die Blenden (.3) aus synthetischem Ko-
f;l rund bestehen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2. dadurch
■',;. gekennzeichnet, daß in der Ablaufstrcckc (19) der
;, ElektrodenmeßzcHe (12) ein Überlaufwehr (18) ein-
i- gebaut ist.
;; 4. Vorrichtung nach Anspruch I bis J. dadurch gc-
■i't kennzeichnet, daß der Anschlußslutzen (J) über eine
i·■; eingeschmolzene Fritte (2) mit dem Pro/cßgefäß
;; (20) verbunden isi.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung von Cyanidioncnkon/eniralionen
mittels ionensensitiver Elektroden in stark sal/sauren.
blausäurehaltigen Lösungen bei Anwesenheit von die Messung störendem Chlorcyangas. Die Vorrichtung besteht
im wesentlichen aus einer ElekirodenmeU/clle. einer rohrförmigen Dosiereinrichtung zur meßgercehien
Einstellung der zu messenden Lösung und einem Anschlußstutzen zur Entnahme der zu messenden Lösung
aus dem Prozeßgefäß.
Es ist bekannt, lonenkon/.enirationen in flüssigen Medien
mit Hilfe von sensitiven Elektroden zu bestimmen, was besonders wichtig für die Überwachung kontinuierlicher
Proz.esse ist. Von besonderer Bedeutung ist eine derartige Meßmethode und eine entsprechende Vorrichtung
für die kontinuierliche Messung in korrosiven Medien. Wichtig ist vor allem die kontinuierliche Bestimmung
von Cyanidionenkonzentrationen bei chemischen Synthesen, aber auch z. B. bei kontinuierlichen
Abwasseruntersuchungen.
Derartige Vorrichtungen sind in der Praxis bekannt (z.B. K. Cammann: das Arbeiten mit ionenselektiven
Elektroden. Springer-Verlag. l%7. Seiten 190—194:
F. Oehme, Z-Chcmie-Technik. 1974. 27-34). Solche Vorrichtungen bestehen im allgemeinen aus einer MeLi-/elle.
die im wesentlichen die sensitiven Elektroden einhält, und einer Dosiereinrichtung, in der die zu messende
Lösung mit Konditionierungslösungen /ur meßgerechten Einstellung der zu messenden Lösung versetzt
wird. Die Kondilionierungslösungen enthüllen normalerweise
Reagenzien zur Einstellung eines bestimmten pH-Wertes. Komplexbildner /ur MasierutiL' störender
Ionen und sonstige Hilfsreagen/icn. Dii-s·.· l.nsungen
werden über elektrische Pumpen, vorzugsweise .Schlauchpumpen, angesaugt, vermischt, gegebenenfalls
mittels eines Rührer, und der Mcßzelle zugeführt.
Die bekannten Vorrichtungen haben aber den Naehteil, daß sie bei stark korrosiven und gasenden Flüssigkeiten sehr störanfällig sind, besonders durch Verwendung sich bewegender Teile, wie Pumpen, Rührwerke oder Magnetventile. Dies trifft vor allem auf die Messung von Cyanidioncnkonzcntraiioncn bei derChlorcy-
Die bekannten Vorrichtungen haben aber den Naehteil, daß sie bei stark korrosiven und gasenden Flüssigkeiten sehr störanfällig sind, besonders durch Verwendung sich bewegender Teile, wie Pumpen, Rührwerke oder Magnetventile. Dies trifft vor allem auf die Messung von Cyanidioncnkonzcntraiioncn bei derChlorcy-
Mi ansynthe.se zu, wo in siark Salzsäuren, blausäurehaltigen
Lösungen in Anwesenheit von Chlorcyangas gemessen werden muß.
Bei korrosiven Medien spielt aber auch die Materialfragc
eine entscheidende Rolle. Metalle und flexible
Ii Kunststoffmaterialien, wie sie /.. B. für Schlauchverbindungen
angcwendci werden, führen oft zu Ausfällen der betreffenden Vorrichtungen. Dieses kann ernste Folgen
für die gesamte Prozctiführung haben, da die nachgeschalictcn
Regeleinrichtungen bei Versagen der Meß-
2Ii vorrichtung falsche Informationen erhalten.
Hs kommt weiter hinzu, daß die Totzeit derartiger
Vorrichtungen mil mechanisch sich bewegenden Teilen relativ lang ist und /u einem sehr tragen Regelverhalten
führt.
2Ϊ Die Hauptschwicrigkeit bei der Messung von Cyanidionenkonzentrationen
in stark sal/.sauren, blausäure- und chlorcyanhakigen, wäßrigen Lösungen besteht darin,
daß Chlorcyan wegen seiner polaren Struktur nur schwer vollständig aus wäßrigen Lösungen gasförmig
in zu entfernen ist und Blausäure als schwache Säure nur
zum Teil dissoniert ist und daher zum Teil aus der /u
messenden Lösung gasförmig entweicht und so die MeUergebnisse verfälscht. Weiterhin besteht die Gefahr,
dab Blausäurevcrluste durch Polymerisation in aiii kalischer Lösung auftreten.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung von Cvnnidionenkonzcntrationeii
mittels ionensensitiver Elektroden in stark Salzsäuren. Mausäurchaltigcn Lösungen
■in bei Anwesenheil von Chlorcyangas /u schaffen, die aus
einer Elcktrodenmeß/clle. einer Dosiereinrichlung zur
meßgerechten Einstellung der zu messenden Lösung und einem Ansehlußsiui/cn zur Entnahme der zu messenden
Losung aus dem Pro/eßgefüß besteht, die so
•r> wenig wie möglich Verschleißteile und korrosionsanfällige
Teile besitzt, deren Totzeit möglichst kurz ist und die gewälirleisiei. dali die Lösung in der Elekirodenmeßzelle
eiilorcyangasfrci und die in der Losung enthaltene
Blausäure vollständig dissozierl ist.
vi Diese Aufgabe wurde erfindungsgernäLS dadurch gelöst,
dati zur F.ntfcrnung de. Chlorcyangases und /ur vollständigen Dissoziierung der Blausäure die Dosiereinrichtung
aus Blenden und/oder Düsen zur Zuführung der zu messenden Lösung und der notwendigen Hilfs-
r> reagenzien, aus einer Prallplatte und aus einer mil Rillkörpcrn
bestückten Entgasungssirecke aufgebaut ist.
Durch die crfindungsgcmaße Kombination von an
sich bekannten Blenden und/oder Düsen mit einer bekannten Prallplatte und einer bekannten mit Füllkör-
Wi pern bestückten Entgasungsstrecke wird erreicht, daß
d:is die Messung sinrenik· (."hlnraan vollständig ims der
zu messenden Losung entfernt wird, wobei /um feil
eine Verseifung stiittfindet. Außerdem wird eine '.ollständige
Disso/iierung der Blausäure erreich!, ohne d;iß
hl diese /um Teil entweicht, da durch cmc Nebclbildurit' ,in
der l'rallplalle eventuell Ircigesc'/Ic Blausäure so'nri
ills ( yamdioMcn gebunden wird. /VnIi ein Verlust ci'in h
Piilvmei'isiition tritt nich: ein.
Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung wird schcinatisch
in beispielhafter Ausführungsform in der Abbildung dargestellt. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen
aus dem Anschlußstutzen (1), der Dosiereinrichtung (4) und der Elektrodenmeßzelle (12).
Die Arbeitslösung, deren Cyanidionenkonzentralion gemessen werden soll, gelangt über den Anschlußstutzen
(1), mit in die Umlaufleitung (20) eines Reaktionsgefäßes eingeschmolzener Glasfritte (2) zu der auswechselbaren
Dosiei blende (3) und in die Dosiereinrichtung (4), die vorzugsweise aus Glas besteht. Die zur meßgerechten
Einstellung der Arbeitslösung notwendigen Hilfsreagenzien werden wahlweise jeweils mit einer
Dosierdüse (5), die sich in an die Dosiervorrichtung (4) eingeschmolzenen Stutzen (6) befinden, zugeführt. Eine
Prallplatte (7) ist im Treffpunkt der verschiedenen Flüssigkeiisstrahlen
so angeordnet, daß die zu messende Arbeitslösung erst nach Verwirbelung in der Mischkammer
(8) über die Entgasungsstrecke (9), die durch Lochscheiben (10 und 11) begrenzt ist, zur Elektrodenmeßzelle
(12) gelangt. In der Entgasungsstrecke (9) befinden sich Füllkörper (i3), die eine Entgasung und eine weitere
Vermischung des Meßgutes bewirken und außerdem
für ein möglichst kleines Totvolumen sorgen. Die freiwerdenden Gase werden über den Stutzen (14), in dem
auch ein Temperaturmeßinstrument angeordnet werden kann, abgeführt.
Die Elektrodenmeßzelle (12) besteht aus zwei Stutzen (15 und 16), die zur Aufnahme der Elektroden vorgesehen
sind. Das Wehr (17) bewirkt einen gleichmäßigen Fluß der Arbeitslösung an der Elektrode. Vorteilhaft ist
ein Überlaufwehr (18), das das Flüssigkeitsniveau der Meßvorrichtung festlegt. Über den Auslauf (19) verläßt
die Arbeitslösung die Apparatur.
Die Düsen (5) und/oder Blenden (3) bestehen aus Korrosionsgründen vorteilhafterweise aus synthetischem
Korund, insbesondere aus Saphir. Die Düsen-(21) bzw. Blendenöffnungen (22) werden vorzugsweise
so dimensioniert, daß die Ausiriitsgeschwindigkeit der
zugeführten Lösungen in die Dosiereinrichtung im Bereich von i — 15 m/sec liegt.
Anhand eines Beispiels soll die erfindungsgemäße Vorrichtung näher erläutert werden. Die in der Abbildung
dargestellte Apparatur dient zur kontinuierlichen Messung der Cyanidionenkonzentralion bei der Chlorcyansynthese.
Über die Glasfritte (2) und die Blende (3) wird eine )4,6%ige Salzsäurelösung zugeführt, die 5%
Chlorcyan, 0.3% Blausäure und 0,25% Ammoniumehlorid enthalten soll. Aus dem an der Blende (3) anstehenden
Vordruck von 0,4 bar der Arbeilslösung und dem Blendenöffnungsdurchmesser (21) von 0,2 mm ergibt
sich ein zudosiertes Volumen von 1000 ml/h. Als Werkstoff
für die Dosierblende (3), die mit Hilfe einer Polyletrafluoräthylen-Schnur
abgedichtet ist, wird Saphier verwendet. Als Hilfsreagcnz wird über die düscnförmige
Zuführung (5) eine 23%ige Natronlauge zur Einstellung des zur Messung erforderlichen pH-Wertes zudosiert.
Aus Vordruck und ebenfalls 0,2 mm Durchmesser der Blendenöffnung (22) ergibt sich ein zudosiertes Volumen
von 2000 l/h. Als Füllkörper (13), die vorieilhafterweise voluminös und von großer Oberfläche sein sollen,
werden Glaskugeln (Durchmesser = 2 mm) verwendet. Neben den 1,8 mm großen Durchflußlöchern
der Lochscheiben (10 und 11) befindet sich in deren oberen Hälfte jeweils eine ca. 4 ram-' große öffnung, die
Flüssigkeitsstaus ve.hindern soll. In dem Stutzen (14)
dient ein Widerstandsthermometer zur automatischen TemDcraturkomDcnsation der Meßwerte. Außerdem
werden über diesen Stutzen die freiwerdenden Gase abgeführt. In der Meßzelle (12) ist die Meßkette, bestehend
aus einet- cyanidionensensitiven Elektrode (im Stuucn 15) und einer Referenzelektrode (im Stutzen 16j
angeordneL Das Flüssigkeitsniveau der Apparatur wird durch das etwa b mm hohe Überlaufwehr (18) festgelegt.
Für diesen Anwendungsfall wird als Werkstoff Laborglas für die gesamte Apparatur verwendet.
Vorteilhafterweise verwendet man für den Anschlußstutzen (1) ein Rohr mit einer engen Bohrung, um das
Totzeitvolumen möglichst gering zu halten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt keine beweglichen Teile und eine sehr kleine Totzeit, so daß sie
wenig störanfällig ist und ein sehr schnelles Regelverhalten aufweist. Eine Korrosion an elektrischen Zuleitungen
und der mechanisch bewegten Teile wird zuverlässig verhindert.
Die Blende (3) kann auch als Düse bzw. die Düse (5) als Blende ausgebildet sein.
Hierzu ι Diait z.eicnnungcn
Claims (1)
- Patentansprüche:Aj 1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung vonp Cyanidionenkonzentrationen mittels ioncnscnsitivcrJÜ Elektroden in stark salzsauren, blausäurehaltigenif Lösungen bei Anwesenheit von die Messung siörcn-r| dem Chlorcyangas, bestehend aus einer Elektroden-
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