DE3118771C2 - Device for electrochemical measurements, in particular pH measurements, with a device for cleaning the measuring electrode and / or recalibrating a measuring chain - Google Patents

Device for electrochemical measurements, in particular pH measurements, with a device for cleaning the measuring electrode and / or recalibrating a measuring chain

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Geber für elektrochemische, insbesondere pH-Messungen mit automatischer Reinigung und Eichung der Meßkette. Um den Verbrauch von Reinigungsmittel und Eichlösungen klein zu halten, wird die Meßkette so eingebaut, daß sie in eine kleine strömungsgünstig angeordnete Vertiefung taucht, welche nach Ablauf der Meßlösung als Reinigungs- und Eichgefäß dient. Die Zufuhr von Reinigungsmittel und Eichlösungen in die Vertiefung unter Verdrängen des Restes der Meßlösung erfolgt nach einem individuell festgelegten Programm. Der Ablauf der Meßlösung, als Vorbereitung der Reinigung und Eichung erfolgt aus einem Durchlaufgeber nach Abschalten der Umwälzung von selbst. In einem Eintauchgeber wird dies durch Druckluft in Verbindung mit einem Fallrohr bewirkt, so daß die automatische Reinigung und Eichung auch auf diesen Gebertyp anwendbar ist.The invention relates to a transmitter for electrochemical, in particular pH, measurements with automatic cleaning and calibration of the measuring chain. In order to keep the consumption of cleaning agents and calibration solutions low, the electrode is installed in such a way that it dips into a small well arranged in a flow-favorable manner, which serves as a cleaning and calibration vessel after the test solution has run out. The supply of cleaning agents and calibration solutions into the well, displacing the rest of the measurement solution, takes place according to an individually defined program. The flow of the measurement solution, as preparation for cleaning and calibration, takes place automatically from a flow sensor after switching off the circulation. In an immersion sensor, this is effected by compressed air in connection with a downpipe, so that the automatic cleaning and calibration can also be used on this type of transmitter.

Description

Elektrochemische Meßfühler, insbesondere Glaselekfröden-Meßketten, bestehend aus Glas- und Bezugselektroden, zur Bestimmung von pH-Werten haben in der Praxis nur begrenzte Standzeiten. Ihre Anzeige ändert sich im Laufe der Zeit aus mehreren Gründen:Electrochemical sensors, especially glass electrode electrodes, Consists of glass and reference electrodes for determining pH values in the Practice only limited downtime. Your ad will change over time for several reasons:

1. Verschmutzung durch die Meßlösung1. Contamination by the measuring solution

2. Nullpunktsdrift2. Zero point drift

3. Steilheitsverlust3. Loss of slope

Gegen die Stö-ung 1. hilft manchmal eine kontinuierliche Reinigung, die ohne Unterbrechung der Messung mechanisch oder akustisch angewandt wird. Sie hilft jedoch nicht gegen alte Verschmutzungen, so daß oft eine chemische Reinigung mit Salzsäure oder einem anderen Reinigungsmittel notwendig ist. Dazu müssen die Elektroden aus der Armatur ausgebaut werden. — Es gibt zwar Spülringe und Spritzdüsen für chemische Reinigungsmittel, die auch innerhalb der mit Meßlösung gefüllten Vorrichtung betätigt werden können. Der Reinigungsmittelverbrauch ist jedoch verhältnismäßig hoch und die Wirkung wegen der Verdünnung durch die fyleßlösung nur schwach.A continuous cleaning, without interrupting the measurement, sometimes helps against the malfunction applied mechanically or acoustically. However, it does not help against old dirt, so that often chemical cleaning with hydrochloric acid or another cleaning agent is necessary. To do this you have to the electrodes are removed from the fitting. - There are flush rings and spray nozzles for chemical Cleaning agents that can also be operated within the device filled with the measuring solution. Of the However, detergent consumption is relatively high and the effect because of the dilution by the fyle solution only weak.

Es gibt mehrere Methoden zur Reinigung von Meßelektroden:There are several methods of cleaning measuring electrodes:

1. mechanische, mit Bürsten, s. AT-PS 3 35 7811. mechanical, with brushes, see AT-PS 3 35 781

2. akustische, mit Ultraschall, s GlT 23; Jahrg. 9/79 S. 8402. acoustic, with ultrasound, s GlT 23; Year 9/79 P. 840

3. chemische, mit Säure, s. OS 28 48 1773rd chemical, with acid, see OS 28 48 177

Fehler, welche nach kürzerer oder längerer Zeit aus den Gründen 2. oder 3. auftreten, erfordern regelmäßig wiederholte Eichungen mit ein bis zwei Eichlösungen und Korrekturen an den entsprechenden Vorrichtungen. Diese Arbeiten sind je nach Art der Meßlösung oder der Meßkette im Abstand von einigen Stunden bis Wochen durchzuführen.Errors that occur after a shorter or longer period of time for reasons 2 or 3 require regular calibrations with one or two calibration solutions and corrections to the corresponding devices. Depending on the type of measurement solution or the electrode, this work must be carried out at intervals of a few hours to weeks.

Mit den chemischen Methoden lassen sich auch Nacheichungen der Meßkette durchführen. Am einfachsten ist der Einbau einer gewöhnlichen Durchflußmeßzelle in der Weise, daß über entsprechend geschaltete Ventile in einem bestimmten Zeittakt Reinigungsmittel oder Eichlösungen anrtelle der Meßlösung geleitet werden. Eine solche Anordnung hat sich jedoch nicht einführen können, weil der Verbrauch von Hilfslösungen zu groß ist um Durchlaufmeßzellen der bekannten Bauarten durchzuspülen.The chemical methods can also be used to recalibrate the electrode. The easiest is the installation of an ordinary flow cell in such a way that cleaning agent at a certain time cycle via appropriately switched valves or calibration solutions are passed in place of the measurement solution. However, such an arrangement did not exist can introduce because of the consumption of auxiliary solutions is too large to flush through flow measuring cells of the known types.

Das Zie! neuerer Bemühungen ist es daher, die Vorrichtungen so zu konstruieren, daß mit möglichst wenig Hilfslösung auszukommen ist — Nach einem Vorschlag (DP 25 57 542) werden die Elektroden in Kugelhähne eingebaut weiche beim Stellungswechsel die Elektroden von der Meßlösung trennen und zu Reinigungs- oder Eichlösungen hin freigeben. — Nach einem anderen Vorschlag (OS 27 !2 159) werden Meß- und Eichlösungen in kleinen Mengen durch feine Düsen auf die Elektroden versprühtThe target! It is therefore more recent efforts that To construct devices in such a way that as little auxiliary solution as possible can be managed - according to one Proposal (DP 25 57 542) the electrodes are built into ball valves, which means when changing positions Separate the electrodes from the measurement solution and release them to cleaning or calibration solutions. - To Another suggestion (OS 27! 2 159) is that measuring and calibration solutions are supplied in small quantities through fine nozzles sprayed onto the electrodes

Nun ist die automatische Reinigung und Eichung besonders vorteilhaft im Falle aggressiver und stark verschmutzter Meßlösungen, die diese Operationen in kurzen Abständen notwendig machen. Bei solchen Meßlösungen sind Meßfühler mit feinmechanischen Teilen und engen Düsen aber sehr störanfäilig und lassen nur kurze Betriebszeiter erwarten. Auch soll der freie Querschnitt durch diese Vorrichtungen nicht eingeschränkt werden, weil dann größere Totzeiten in die Meßstrecke gelangen. Nennweiten von 25 mm sind für Durchflußmeßzellen allgemein üblich.Now the automatic cleaning and calibration is particularly advantageous in the case of aggressive and strong contaminated measurement solutions, which make these operations necessary at short intervals. In such Measurement solutions are sensors with fine mechanical parts and narrow nozzles but are very prone to interference only short operating times can be expected. Also should free cross-section are not restricted by these devices, because then greater dead times in get to the test section. Nominal widths of 25 mm are common for flow cells.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung ohne feinmechanische Teile oder enge Düsen vorgeschlagen, wobei der Bedarf an Hilfslösung minimal und bei der, in einer Ausführung als Durchflußmeßstelle, der Querschnitt nicht begrenzt wird. Der Vorschlag ist auch auf Einbau- und Eintauchmeßstellen anwendbar.According to the invention, a device without precision mechanical parts or narrow nozzles is proposed, whereby the need for auxiliary solution is minimal and, in one embodiment as a flow measuring point, the cross section is not limited. The suggestion is also applicable to installation and immersion measuring points.

Die Durchflußmeßzelle des Ausführungsbeispiels der A b b. 1 unterscheidet sich von der bekannten geraden Durchflußmeßstelle durch eine in der Mitte auf einem Sockel (1) befindliche kleine Vertiefung (2), in weiche die Membran der Meßeltiktrode (3) eintaucht Die Anordnung in der Rohrmitte mit der größten Strömungsgeschwindigkeit bedeutet während des Betriebes einen optimalen Austausch der Meßlösung. Nach Entleeren der Vorrichtung bleibt in dieser Vertiefung ein kleines Volumen Flüssigkeit von 0,5 bis 1,0 ml stehen. Über eine der Zuleitungen (41 und (5). die bei Bedarf noch weiter verzweigt sein können, wird gemäß einem vorgegebenen Programm Reinigungs- oder Eichlörung zugeleitet, bis sie den Rest der vorangegangenen Lösung verdrängt hat Dazu benötigt man nicht mehr als 5 bis 10 ml, also weniger, als im allgemeinen bei Eichungen von Hand.The flow cell of the embodiment of A b b. 1 differs from the well-known straight line Flow measuring point through a small recess (2) in the middle on a base (1), into which the The membrane of the measuring electrode (3) is immersed The arrangement in the middle of the pipe with the highest flow velocity means one during operation optimal exchange of the measurement solution. After emptying the device, a small one remains in this recess Volume of liquid from 0.5 to 1.0 ml. Via one of the supply lines (41 and (5), which can be continued if necessary can be branched, cleaning or calibration fault is fed in according to a specified program, until it has displaced the rest of the previous solution. You don't need more than 5 to 10 ml, that is less than in general with manual calibrations.

Als Glaselektrode für pH-Messungen eignet sich eine bekannte Ausführung mit Kuppenmembran, bei welcher nur der untere gewölbte Teil aus sensitivem Glas besteht. Andere Elektroden sollten eine flache Membran haben, bei Verwendung von EinstabmeßkettenA known design with a dome membrane is suitable as a glass electrode for pH measurements, in which only the lower curved part consists of sensitive glass. Other electrodes should have a flat membrane when using combination electrodes

müssen Membran und Diaphragma auf einer Ebene sein.the membrane and the diaphragm must be on the same level.

Die Bezugselektrode (6) kann in einen der imThe reference electrode (6) can be inserted into one of the im

Ausführungsbeispiel der Abb.3 beschriebenen Vor-Embodiment described in Fig. 3

ratsbehälter (7) eingebaut werden, zweckmäßig in einen der Behälter mit Eichlösung. Bezugselektrode kann in diesem Fall auch eine zweite Meßelektrode sein. Die Zuleitung (10) dient gleichzeitig als Elektrolytbrücke. Das zugehörige Ventil (8) muß durch ein Diaphragma (9) überbrückt werden, damit der Meßkreis beim Schließen nicht unterbrochen wird. Am einfachsten wird dieses Diaphragma durch eine poröse Dichtung im Sitz des Ventils (8) ve; wirklichtadvice container (7) are installed, expediently in a the container with calibration solution. In this case, the reference electrode can also be a second measuring electrode. the Feed line (10) also serves as an electrolyte bridge. The associated valve (8) must pass through a diaphragm (9) must be bridged so that the measuring circuit is not interrupted when closing. It will be easiest ve this diaphragm through a porous seal in the seat of the valve (8); really

Die Erfindung IaBt sich auch bei Eintauch- und EinbaumetJstellen anwenden. Die A b b. 2 zeigt den Fuß einer Eintauchmeßzelle mit eiriar Vertiefung (11) für die Meßelektrode (12) in einem Teller (13), der von den Zuleitungsröhren (14) und (15) getragen & ■* Die Vorrichtung enthält innerhalb der GiocUe (>j_ einen Fallzylinder (17), welcher in Betriebssteliung, wie eingezeichnet, oben schwimmt und der Austausch der Meßlösung an der Meßelektrode (I?1 .icht behindert — iWird jedoch an der Stelle (Wi Druckluft eingegeben, ijdann läßt der in der GIoc!-s (16) absinkende ^Flüssigkeitsspiegel auch den Fallzylinder (17) sinken bis ier mit seinem Flansch auf der Dichtfläche (19) aufliegt, %ie in der Abb.2 gestrichelt eingezeichnet isL Der !Flüssigkeitsspiegel kann dann noch weiter gesenkt !werden bis der Teller (i 3) frei wird. — Die Zuleitung der |Hilfslösungen erfolgt dann in gleicher Weise wie bei der JOurchflußmeßzeHe. Im Bedarfsfall werden die Zuleitungen oberhalb des abgebildeten Teiles noch weiter verzweigtThe invention can also be applied to immersion and built-in locations. The A b b. 2 shows the foot of a Eintauchmeßzelle with eiriar recess (11) for the measuring electrode (12) in a plate (13) carried by the feed tubes (14) and (15) * The device includes within the GiocUe (> j_ ■ a ? case cylinder (17) which in Betriebssteliung, as drawn, floats and the exchange of the test sample at the measuring electrode (I 1 .icht Disabled - but iWird input at the location (Wi compressed air ijdann leaves of the GIOC - s ( 16) Falling liquid levels also drop the falling cylinder (17) until its flange rests on the sealing surface (19), as shown in broken lines in Fig 3) becomes free - The supply of the auxiliary solutions then takes place in the same way as with the flowmeter

-f Die Abb.3 zeigt als Anwendungsbeispiel die vollständige Anordnung einer automatischen Meßstelle : schematisch. Sie betrifft eine Durchflußmeßzeiie (21) mit Uuiwäizpumpe (20) und freiem Auslauf, wie er für-f Fig.3 shows the application example complete arrangement of an automatic measuring point: schematic. It relates to a flow meter (21) with Uuiwäiz pump (20) and free outlet, as it is for

Messungen im Abwasser weit verbreitet ist — Nach Abschalten der Pumpe (20) läuft die Durchilußzelle (21) bis auf den Rest in der Vertiefung leer. Ober die Zuleitung (22) und das Magnetventil (23) wird, gesteuert durch einen Programmgeber, zuerst das Reinigungsmittel aus dem Vorratsbehälter (24) in die Vertiefung geleitet Nach einer gewissen Zeit erfolgt über die Zuleitung (10) und das Magnetventil (8) die Zugabe der ersten Eichlösung aus den Vorratsbehälter (7). Sobald der Eichwert konstant ist wird der elektrische Nullpunkt korrigiert Danach folgt über die Zuleitung (25) und das Magnetventil (26) die Zugabe der zweiten Eichlösung aus dem Vorratsbehälter (27). Nachdem mit Hilfe des zweiten Eichwertes die Steilheit der Meßzelle neu eingestellt wurde, kann die Zufuhr der Meßlösung wieder eingeschaltet werden.Measurements in wastewater is widespread - According to When the pump (20) is switched off, the flow cell (21) runs empty except for the rest in the depression. About the Feed line (22) and the solenoid valve (23) are controlled by a programmer, first the cleaning agent from the storage container (24) passed into the recess Feed line (10) and the solenoid valve (8) the addition of the first calibration solution from the storage container (7). As soon as the calibration value is constant, the electrical Zero point corrected The second line is then added via the supply line (25) and the solenoid valve (26) Calibration solution from the storage container (27). After that, with the help of the second calibration value, the slope of the measuring cell has been reset, the feed of the measuring solution can be switched on again.

Es ist möglich, die Erfindung wie folgt vorteilhaft auszugestalten:It is possible to advantageously design the invention as follows:

Die Entleerung der Durchflußmeßzeiie kann auch mit: Hilfe von mehreren magnetischen oder pneumatischen: Ventilen mit Druckluft durchgeführt werr:.;n, insbesondere gilt dies, wenn die Meßstelle unter Überdruck steht ϊπ diesem Fall sind auch die Vorratsbehälter'unter entsprechenden Überdruck zu setzen.The emptying of the Durchflußmeßzeiie can also comprising: using a plurality of magnetic or pneumatic: valves with compressed air werr performed:;. N, in particular, this applies when the measuring point is under pressure ϊπ this case, to set the corresponding pressure and the Vorratsbehälter'unter.

Zusätzlich zur vorgeschlagenen chemischen Reinigung kann ?.~ich eine kontinuierliche mechanische oder akustische Reinigung angewendet werden.In addition to the suggested dry cleaning, I can do a continuous mechanical or acoustic cleaning can be applied.

Hat die Meßlösung eine von der Umgebung verschiedene Temperatur, so können die Eichlösungen zum Zweck einer korrekten Temperaturaripassung mit Hilfe von Wärmeaustauschern auf Meßtemperatur gebracht werden.If the measurement solution has a different temperature from the environment, the calibration solutions for the purpose of a correct temperature adjustment with the help of heat exchangers to the measuring temperature to be brought.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (6)

31 18 Patentansprüche:31 18 Claims: 1. Vorrichtung für elektrochemische Messungen mit einer baulichen Maßnahme zur Reinigung der Meßelektrode und/oder Nacheichung der Meßkette, bestehend aus Meßelektrode und Bezugselektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die bauliche Maßnahme eine Vertiefung kleinen Volumens ist, in die die Meßelektrode hineinragt, und in der ein Kanal zur Durchführung von Reinigungs- und/oder Eichlösung endet1. Device for electrochemical measurements with a structural measure for cleaning the Measuring electrode and / or re-calibration of the measuring chain, consisting of measuring electrode and reference electrode, characterized in that the structural measure is a small volume depression in which protrudes the measuring electrode, and in which a channel for carrying out cleaning and / or Calibration solution ends Z Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung in'einer Durchlaufmeßzelle auf einem Sockel in dem Bereich größter Strömungsgeschwindigkeit angebracht istZ device according to claim 1, characterized in that the recess is in a flow measuring cell is mounted on a base in the area of greatest flow velocity 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Bezugselektrode oder eine als Bezugselektrode dienende Meßelektrode in ein Vorratsgefäß mit Eichlösung eingebaut ist und daß die Verbindung von diesem Vorratsgefäß zur Vertiefung durch ein zum Ventil (8) parallel geschaltetes Diaphragma (9) offen gehalten wird.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the reference electrode or one as Reference electrode serving measuring electrode in a Storage vessel with calibration solution is installed and that the connection from this storage vessel to The recess is kept open by a diaphragm (9) connected in parallel to the valve (8). 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß sie als Eintauchmeßzelle mit einem schwimmenden Fallzylinder ausgebildet ist und daß eine Druckluftzuführung vorhanden ist, die eine vollständige Entleerung des Meüraumes bis auf die Vertiefung ermöglicht4. Apparatus according to claim 1, characterized in that it as an immersion measuring cell with a floating drop cylinder is formed and that a compressed air supply is available, the one allows complete emptying of the muir space down to the depression 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich kontinuierlich wirkende mechanische oder akustische Reinigungseinrichtungen vorhanden sind.5. Apparatus according to claim 1, characterized in that additionally acting continuously mechanical or acoustic cleaning facilities are available. 6. Vorrichtung nach A.ispruci f, dadurch gekennzeichnet, daß WärmeaustJUFci sr vorgesehen sind um die Eichlösungen auf Meßtemp<sratur zu bringen.6. Device according to A.ispruci f, characterized in that that WärmeaustJUFci sr are provided to bring the calibration solutions to the measuring temperature.
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