DE3447344C2 - - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Bestimmung des Absolutwerts der Konzentration bzw. der Dichte von Salzen in der Atmosphäre und zu ihrer kontinuierlichen Überwachung.

Die Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen zeigt eine Vorrichtung zur Bestimmung des Absolutwerts der Dichte bzw. Konzentration von Salzen, wie sie bereits in der DE-OS 34 45 335 beschrieben ist. In dieser Fig. 1 steht die Bezugsziffer 7 für einen luftdichten Wassertank mit einem vorbestimmten Fassungsvermögen, der eine vorbestimmte Menge superreinen Wassers 37 mit einem spezifischen Widerstand von mehr als 15 MΩcm enthält. Der Tank 7 besteht aus einem Material, welches kein gelöstes Material einschließlich Natriumionen abgibt, wie beispielsweise transparentem Polyvinylchlorid. Die Bezugsziffer 3 steht für eine Leitung, mit der das superreine Wasser in den Tank 7 eingeführt wird. In der Leitung 3 ist ein Ventil 2 vorgesehen, wodurch die Leitung 3 und das Ventil 2 eine Einrichtung 30 zur Wasserversorgung bilden. Die Bezugsziffer 13 steht für ein Einleitungsrohr zum Einleiten oder Einblasen von Luft aus der Atmosphäre in das in dem Tank 7 vorhandene superreine Wasser 37, um die in der Atmosphäre vorhandenen Salze in dem superreinen Wasser 37 zu lösen. Die Bezugsziffern 8, 9, 10, 11 und 12 stehen für eine Leitung, ein Ventil, eine Pumpe, ein Strömungsmeßgerät und eine Zeitschaltuhr und bilden gemeinsam die Einrichtung 40 zur Versorgung des Einleitungsrohrs 13 mit der Atmosphärenluft. Die Bezugsziffern 14a und 14b stehen für Strömungsschalter, die das Niveau des superreinen Wassers 37 in dem Tank 7 auf einem vorbestimmten Wert halten. Die Bezugsziffer 4 steht für eine Abzugsleitung zum Abziehen des in dem Tank 7 vorhandenen superreinen Wassers 37 nach außen. Die Bezugsziffer 15 steht für ein in der Abzugsleitung 14 vorgesehenes Ventil, so daß die Abzugsleitung 4 und das Ventil 15 die Einrichtung 50 zum Abziehen des superreinen Wassers bilden. Die Bezugsziffer 5 steht für einen Natriumionenanalysator zur Bestimmung der Konzentration bzw. Dichte der Na⁺-Ionen in dem in einer bestimmten Menge abgezogenen superreinen Wasser. Dabei taucht der Materialeinlaß 5a des Analysators 5 in das abgezogene Wasser ein.

Die Vorrichtung wird wie folgt betrieben: Zunächst wird das Ventil 2 in der Wasserversorgungseinrichtung 30 geöffnet, so daß das superreine Wasser 37 mit einer spezifischen Leitfähigkeit von mehr als 15 MΩcm über die Leitung 3 in den luftdichten Wassertank 7 einströmt. Wenn der Strömungsschalter 14a schaltet, wird das Ventil 2 in der Wasserversorgungseinrichtung 30 geschlossen, so daß die Zuführung des superreinen Wassers 37 zu dem Tank 7 unterbrochen wird. In dieser Weise wird der luftdichte Wassertank 7 mit einer vorbestimmten Menge des superreinen Wassers 37 gefüllt. Wenn das Ventil 9 in der Einrichtung 40 zur Einleitung der Atmosphärenluft geöffnet und die Pumpe 8 in Betrieb gesetzt wird, wird die Atmosphärenluft während einer vorbestimmten Zeitdauer mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit durch die Leitung 8 dem Einleitungsrohr 13 zugeführt. Über das Einleitungsrohr 13 wird die Luft in das in dem Tank 7 vorhandene superreine Wasser eingeleitet, so daß sich die in der Luft vorhandenen Salze, d. h. NaCl in dem superreinen Wasser 37 lösen. Wenn das Einleiten beendet ist, werden das Ventil 9 geschlossen, das Ventil 15 in der Einrichtung 50 zum Abziehen des Wassers geöffnet und das superreine Wasser in dem Tank 7 über die Leitung 4 aufgrund seiner potentiellen Energie mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit nach außen abgeführt. Mit Hilfe des Natriumionenanalysators 5, dessen Materialeinlaß 5a in das abgezogene superreine Wasser eintaucht, wird die Dichte bzw. Konzentration der Na⁺-Ionen in dem superreinen Wasser gemessen. In dieser Weise erhält man den Absolutwert der Dichte bzw. Konzentration der Salze in der Atmosphäre über die Dichte bzw. Konzentration der Na⁺-Ionen in dem superreinen Wasser, welche man mit dem Natriumionenanalysator 5 mißt und über eine Massenumwandlung von Na⁺ zu NaCl berechnet.

Das Abziehen des superreinen Wassers hat zur Folge, daß der Strömungsschalter 14b schaltet und das Ventil 2 öffnet, so daß anschließend der oben angesprochene Meßvorgang wiederholt werden kann. In dieser Weise wird eine kontinuierliche Überwachung möglich, wobei die zugeführte Luftmenge mit Hilfe des Strömungsmeßgeräts 11 gemessen und über das Ventil 9 gesteuert wird. Die Zeitdauer der Luftzufuhr kann mit Hilfe der Zeitschaltuhr 12 gesteuert werden. Weiterhin kann die Zeitdauer, während der das superreine Wasser zugeführt wird, mit Hilfe einer in der Wasserversorgungseinrichtung 30 vorgesehenen (nicht dargestellten) Einrichtung gesteuert werden.

Bei dieser Einrichtung des oben beschriebenen Aufbaus zur Bestimmung des Absolutwerts der Dichte bzw. Konzentration von Salzen in der Atmosphäre ist jedoch der Untergrundwert des Natriumionenanalysators 5, d. h. die Konzentration oder Dichte der Na⁺-Ionen in dem superreinen Wasser 37 vor dem Auflösen der Luft während des Einleitvorgangs nicht stabil. Weiterhin wird der Wassertank 7 während der kontinuierlichen Überwachung der Atmosphärenluft nicht gewaschen, so daß die Verläßlichkeit der Meßergebnisse durch in dem Wassertank 7 verbliebene Natriumionen nachteilig beeinflußt wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die oben angesprochenen Probleme zu lösen und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Absolutwerts der Konzentration oder der Dichte von Salzen in der Atmosphäre und zu ihrer kontinuierlichen Überwachung zu schaffen, die äußerst verläßliche und reproduzierbare Ergebnisse liefert und mit der eine weitere Verkleinerung der eingeleiteten Luftbläschen erreicht werden kann, was zu noch genaueren Meßergebnissen führt.

Diese Aufgabe wird nun gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale der Vorrichtung gemäß Hauptanspruch. Die Unteransprüche betreffen besonders bevorzugte Ausführungsformen dieses Erfindungsgegenstandes.

Die Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung zur Bestimmung des Absolutwerts der Konzentration oder Dichte von Salzen in der Atmosphäre, die gekennzeichnet ist durch
einen luftdichten Wassertank, der superreines Wasser enthält;
eine Einrichtung zur Versorgung des luftdichten Wassertanks mit superreinem Wasser;
eine in dem luftdichten Wassertank vorgesehene Einrichtung zum Einleiten einer vorbestimmten Menge der Atmosphärenluft in eine vorbestimmte Menge des superreinen Wassers;
eine Einrichtung zum Abziehen des superreinen Wassers aus dem luftdichten Wassertank nach dem Einleiten der Luft;
einen Natriumionenanalysator zur Bestimmung der Konzentration der Natriumionen in dem abgezogenen superreinen Wasser; und
eine den Natriumionenanalysator einschließende Einrichtung zur Bestimmung des Untergrundwerts der Konzentration der Natriumionen in dem superreinen Wasser der Wasserversorgungseinrichtung während des Einleitens der Luft, wobei die Einrichtung zur Bestimmung des Untergrundwerts den Natriumionenanalysator und eine Umgehungseinrichtung zur Zuführung des superreinen Wassers von der Wasserversorgungseinrichtung über eine Umgehung zu dem Materialeinlaß des Natriumanalysators umfaßt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist diese mit einer Gaseinleiteinrichtung versehen, die ein Netz aufweist.

Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Vorrichtung zur Bestimmung des Absolutwerts der Konzentration oder Dichte von Salzen in der Atmosphäre;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Absolutwerts der Konzentration oder Dichte von Salzen in der Atmosphäre;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Fig. 4 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des in der Fig. 3 dargestellten Netzes.

Zunächst sei die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 2 erläutert.

In dieser Fig. 2 werden die gleichen Bezugsziffern für Elemente verwendet, die den gleichen oder entsprechenden Elementen der Fig. 1 entsprechen. Dabei steht die Bezugsziffer 29 für eine Umgehungsleitung zur Zuführung des superreinen Wassers von der Wasserversorgungseinrichtung 30 zu dem Materialeinlaß 5a des Natriumionenanalysators 5 während des Einleitens der zu messenden Luft. Diese Umgehungsleitung 29 ist in bezug auf den Materialeinlaß 5a stromaufwärts in dem Wasserstrom vom Wassertank 7 zur Abzugsleitung 4 angeordnet.

Die Bezugsziffer 31 steht für ein Ventil, welches in der Umgehungsleitung 29 vorgesehen ist. Die Leitung 29 und das Ventil 31 bilden eine Umgehungseinrichtung 70 zur Zuführung des superreinen Wassers unter Umgehung des Wassertanks, wobei die Umgehungseinrichtung 70 und der Natriumionenanalysator 5 die Einrichtung zur Bestimmung des Untergrundwerts der Konzentration oder Dichte der Natriumionen in dem superreinen Wasser der Wasserversorgungseinrichtung 30 während der Einleitung der Luft bilden. Die Bezugsziffer 28 steht für eine Leitung zur Zuführung von superreinem Wasser zum Waschen des Wassertanks 7, wobei diese Leitung 28 mit einem Ventil 36 versehen ist. Die Leitung 28 und das Ventil 36 bilden die Einrichtung 60 zum Waschen des Wassertanks 7.

Diese Vorrichtung wird wie folgt betrieben: Das superreine Wasser 37 wird von der Wasserversorgungseinrichtung 30 dem luftdichten Wassertank 7 zugeführt, wobei der Wassertank 7 mit dem superreinen Wasser 37 bis zu dem Niveau des oberen Strömungsschalters 14a gefüllt wird. Anschließend wird die Atmosphärenluft mit Hilfe der Lufteinleitungseinrichtung 40 mit einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit während einer vorbestimmten Zeitdauer dem Einleitungsrohr 13 zugeführt. Nach Beendigung der Lufteinleitung wird das superreine Wasser 37 über die Abzieheinrichtung 50 nach außen abgeführt. Das abgezogene superreine Wasser wird über den Materialeinlaß 5a in den Natriumionenanalysator 5 eingeführt, und es wird die in dem Wasser vorhandene Konzentration bzw. Dichte der Na⁺-Ionen gemessen.

Bei der Einleitung der Atmosphärenluft wird das superreine Wasser über die Umgehungseinrichtung 70 mit einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit von der Versorgungseinrichtung 30 zu dem Materialeinlaß 5a des Natriumionenanalysators geführt, um diesem über die Umgehungsleitung superreines Wasser zuzuführen und in dieser Weise den Untergrundwert der Natriumionen, d. h. die Konzentration oder die Dichte der Natriumionen in dem superreinen Wasser vor der Einleitung der Atmosphärenluft in dem Natriumionenanalysator 5 zu messen. Nachdem das superreine Wasser, in das die Luft eingeleitet worden ist, abgezogen worden ist, wird superreines Wasser von oberhalb des Tanks 7 mit Hilfe der Leitung 28, die sich im Inneren des Wassertanks 7 in zwei Leitungen verzweigt, in den Wassertank 7 eingeführt, wodurch dieser gewaschen wird. Durch Wiederholen der oben beschriebenen Maßnahmen ist es möglich, den Absolutwert der Konzentration der Salze in der Atmosphäre bei einem stabilen Untergrundwert der Natriumionen zu messen und kontinuierlich zu überwachen, wodurch sich äußerst verläßliche und reproduzierbare Ergebnisse erzielen lassen.

Bei der in der Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ist eine Umgehungseinrichtung zur Zuführung des superreinen Wassers über die Umgehungsleitung zu dem Natriumionenanalysator vorgesehen, um den Untergrundwert des Natriumionenanalysators zu stabilisieren, wobei gleichzeitig eine Einrichtung zum Waschen des Wassertanks unter Verwendung von superreinem Wasser angeordnet ist, um die verbliebenen Natriumionen in dem Tank zu beseitigen. Dieser Aufbau ermöglicht äußerst verläßliche und reproduzierbare Ergebnisse.

Die Fig. 3 verdeutlicht eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In dieser Figur dienen die gleichen Bezugsziffern zur Bezeichnung von Elementen, die jenen der Fig. 2 entsprechen oder mit diesen identisch sind. Die Bezugsziffer 18 steht wiederum für ein Netz, welches die äußere Oberfläche des zylindrischen Einleitungsrohrs 13 bedeckt, welches ebenfalls in der Fig. 4 dargestellt ist.

Der Betrieb dieser Vorrichtung zum Messen und kontinuierlichen Überwachen des Absolutwerts der Dichte bzw. Konzentration von Salzen in der Atmosphäre ist der gleiche wie jener der in der Fig. 2 dargestellten Vorrichtung. Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die durch das Einleitungsrohr 13 erzeugten Luftblasen mit Hilfe des Netzes 18 verkleinert, so daß in dieser Weise die Berührungsoberfläche von Luft und superreinem Wasser vergrößert wird. Weiterhin wird die Geschwindigkeit der dem Einleitungsrohr 13 zugeführten Luft mit Hilfe des Ventils 19 und dem Strömungsmeßgerät 11 in der Weise gesteuert, daß sie gleich groß ist wie die Luftströmung außerhalb der Vorrichtung. Wenn beispielsweise die Vorrichtung im Freien angeordnet ist, entspricht diese Geschwindigkeit der Geschwindigkeit der Luftströmung im Freien, während bei der Anordnung der Vorrichtung in einem belüfteten Reinraum die Geschwindigkeit an die Geschwindigkeit des Luftstroms im Inneren des Raumes angepaßt wird. Dies ermöglicht den Erhalt stabiler Meßergebnisse unabhängig von Änderungen des Zustands der Atmosphäre, was besonders wirksam ist bei der Anwendung der Vorrichtung in Küstenbereichen.

Bei der oben erläuterten Ausführungsform ist das Netz 18 an der Außenseite des Einleitungsrohrs 13 vorgesehen; es kann jedoch auch im Inneren dieses Rohrs angeordnet werden.

Weiterhin ist es natürlich möglich, die Menge der Luft und die Zeitdauer der Lufteinleitung in Abhängigkeit von der Dichte bzw. Konzentration der Salze in der Atmosphäre an dem Ort, wo die Messung durchgeführt wird, zu steuern. Der Natriumionenanalysator besitzt einen Meßbereich von 0,1 ppb bis 1000 ppb und kann mit einer Alarmeinrichtung versehen sein, um ein Alarmsignal zu erzeugen, wenn die Meßergebnisse die Obergrenze des Meßbereichs übersteigen, um hierdurch Gegenmaßnahmen gegen eine zu hohe Salzkonzentration in Küstenbereichen zu ermöglichen.

Bei der in der Fig. 3 dargestellten Vorrichtung werden die Luftblasen mit Hilfe eines Netzes auf der äußeren Oberfläche einer Einleitungseinrichtung auf eine minimale Größe gebracht, so daß in dieser Weise eine große Kontaktfläche zwischen der Luft und dem superreinen Wasser erzeugt werden kann. Hierdurch wird die Genauigkeit bei der Messung und der kontinuierlichen Überwachung der Konzentration bzw. Dichte von Salzen in der Atmosphäre deutlich verbessert.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Bestimmung des Absolutwerts der Konzentration von Salzen in der Atmosphäre, gekennzeichnet durch einen luftdichten Wassertank (7), der superreines Wasser (37) enthält;
eine Einrichtung (30, 14a, 14b) zur Versorgung des luftdichten Wassertanks (7) mit superreinem Wasser;
eine in dem luftdichten Wassertank (7) vorgesehene Einrichtung (13, 40) zum Einleiten einer vorbestimmten Menge der Atmosphärenluft in eine vorbestimmte Menge des superreinen Wassers;
eine Einrichtung (50) zum Abziehen des superreinen Wassers aus dem luftdichten Wassertank (7) nach dem Einleiten der Luft;
einen Natriumionenanalysator (5) zur Bestimmung der Konzentration der Natriumionen in dem abgezogenen superreinen Wasser; und
eine den Natriumionenanalysator (5) einschließende Einrichtung (70, 5) zur Bestimmung des Untergrundwerts der Konzentration der Natriumionen in dem superreinen Wasser der Wasserversorgungseinrichtung (30) während des Einleitens der Luft, wobei die Einrichtung zur Bestimmung des Untergrundwerts den Natriumionenanalysator und eine Umgehungseinrichtung (70) zur Zuführung des superreinen Wassers von der Wasserversorgungseinrichtung über eine Umgehung zu dem Materialeinlaß (5a) des Natriumionenanalysators umfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungseinrichtung (70) eine Umgehungsleitung (29) umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsleitung (29) in bezug auf den Materialeinlaß (5a) des Natriumionenanalysators stromaufwärts in der Strömungsrichtung des abgezogenen Wassers angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (60) zum Waschen des luftdichten Wassertanks (7) mit superreinem Wasser nach dem Abziehen des superreinen Wassers mit Hilfe der Abzieheinrichtung (50) aus dem luftdichten Wassertank (7).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wascheinrichtung (60) eine Waschleitung (28) umfaßt, die sich von oberhalb des luftdichten Wassertanks (7) bis zu der Nähe der Innenwand im Inneren des Wassertanks (7) erstreckt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschleitung (28) innerhalb des Wassertanks (7) in eine Vielzahl von Leitungen verzweigt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein an der Einleitungseinrichtung (13) vorgesehenes Netz (18).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Atmosphäre vorhandene Luft während einer vorbestimmten Zeitdauer der Einleitungseinrichtung (13) zugeführt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der der Einleitungseinrichtung (13) zugeführten Luft derart gesteuert wird, daß sie gleich groß ist wie die Luftströmung außerhalb der Vorrichtung.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz (18) auf der äußeren Oberfläche des zylindrischen Einleitungsrohrs (13) vorgesehen ist.