DE3902706C2 - Verfahren und apparatur zur automatischen bestimmung des trockengehalts, der wasserdurchlaessigkeit und des siebrueckstands einer zellstoffsuspension - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung des Trockengehalts, der Infiltrationskapazität, d. h. der Ent­ wässerungsfähigkeit sowie des Siebrückstands einer Zellstoff­ suspension oder entsprechender Stoffe und zur Herstellung ei­ nes getrockneten Probekörpers in Verbindung mit der Herstel­ lung oder der Verarbeitung von Zellstoff, wobei die entweder automatisch oder manuell entommene Probe der Zellstoffsus­ pension in den Probebehälter der unmittelbar in der Nähe des Herstellungs- oder Verarbeitungsprozesses angeordneten Analy­ senapparatur gebracht wird. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Apparatur zur Anwendung des Verfahrens.

Aus der GB 13 97 347 ist ein Verfahren zur Bestimmung des Feststoffgehalts in Wasser bekannt, bei welchem eine vorbe­ stimmte Menge einer Probe einem Filter zugeführt, in diesem gefiltert, der so erhaltene Probekörper gewogen und die Prüf­ ergebnisse einer Auswerteeinrichtung zugeführt werden, wobei dieses Verfahren auf die Bestimmung der Gesamtstoffmenge be­ schränkt ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Apparatur der eingangs genannten Art derart weiter­ zubilden, daß der Feinstoffanteil bestimmt und der Siebrück­ stand berechnet werden, sowie die Stoffbilanz überprüft wer­ den kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfah­ ren, bei dem die Menge der Probe durch Wägung bestimmt, ein Teil der Probe daraufhin in einem ersten Verfahrensschritt dem Filter zugeführt, in diesem mittels eines Siebs gefil­ tert, der so erhaltene Probekörper zu dem Exsikkator weiter­ gegeben und mittels diesem getrocknet, der getrocknete Probe­ körper gewogen und die Prüfergebnisse mit einer Ausgabevor­ richtung aufgezeichnet werden, und daraufhin in einem zweiten Verfahrensschritt ein Filterpapier an einen Filter übergeben wird, und das bei dem ersten Verfahrensschritt gewonnene Fil­ trat aus einem Filtratbehälter zum Filter geleitet wird, wor­ auf der Feinstoffanteil bestimmt wird und der Siebrückstand berechnet werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch eine Apparatur zur Durchführung des Verfahrens, zu der eine schrankförmige Grundeinheit gehört, innerhalb der auf eine Waage montierte Probenbehälter, Fördereinrichtungen für Pro­ ben und Filtrat, eine Filterstation, eine Verdampferstation, eine Wägestation, ein Filterpapierspeicher und eine innerhalb der Grundeinheit bewegbare Transporteinrichtung angeordnet sind.

Auf diese Weise läßt sich die Bestimmung des Trockengehalts und der Entwässerungsfähigkeit der Zellstoffsuspension we­ sentlich beschleunigen unter gleichzeitiger Vergrößerung der Zuverlässigkeit der Ergebnisse. Die Prüffrequenz zur Quali­ tätsregelung der Konsistenz und der Entwässerungsfähigkeit läßt sich somit etwa verdoppeln.

Bei einer zusätzlichen vorteilhaften Anwendung der Erfindung wird die Filtrationszeit während des Filterns mehrmals gemessen, bis die gesamte Probemenge infiltriert, d. h. entwässert worden ist. Dabei wird in Ergänzung zu dem einen, die Entwäs­ serungsfähigkeit kennzeichnenden Meßwert der Verlauf der Entwässerungsfähigkeit als eine Funktion der an dem Sieb gefilterten Zellstoffmenge erhalten.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Arbeitsweise der Apparatur anhand ei­ ner Zeichnung näher beschrieben, die ein Ausführungsbeispiel der Apparatur zur Anwendung des Verfahrens zeigt.

Zu der in der Figur gezeigten Apparatur gehört ein bewegba­ rer Schrank 1, der an einer Seite mit einem Fenster versehene Tür hat. Die eigentliche Analysenapparatur ist im Schrankinneren angeordnet. Der Probenbehälter 2 ist auf ei­ ner Waage befestigt, wobei bei einigen Ausführungsarten meh­ rere Probenbehälter 2 vorgesehen sind. Die Filterstation hat einen oberen Zylinder 3, einen mit einem Sieb 4 ver­ sehenen Filterbereich 4a, einen Ansaugstutzen 5 und einen Filtratbehälter 6. Der Filterpapierspeicher 7 beinhaltet einen Speicherzylinder für einen Filterpapierstapel und einen automatischen Hebemechanismus für den Stapel. Zur Ver­ dampferstation 8 gehört eine Heizplatte, Vakuumanschlüsse und ein Wasser- oder ein Peltierkondensator. Zu der Wäge­ station 9 gehört eine Waage. Diese Stationen sind an einen Computer angeschlossen, dessen Tastatur 10 und Bildschirm 11 in der Figur dargestellt sind. Die Transporteinrichtung 12 ist derart angeordnet, daß sie, gesteuert von einem Com­ puter, um ihre Mittelachse bewegbar ist, wobei die oben aufgeführten Stationen, d. h. die Filterstation, die Ver­ dampferstation, die Wägestation und die Filterpapierstation entlang einer Kreisbahn angeordnet sind. Außer den oben ge­ nannten Komponenten gehören zu der Apparatur nicht gezeigte Preßluft- und Vakuumeinrichtungen, die Elektronik und die elektrischen Eingänge. Die Preßluft kann auch einem externen Netz ent­ nommen werden.

Die Zellstoffsuspensionsprobe wird von Hand eingegossen oder durch eine Leitung von einem automatischen Probenneh­ mer zu dem Behälter 2 geleitet. Mittels der Waage wird die Probenmenge in dem Behälter 2 ermittelt. Die Probenmerkmale werden über die Tastatur 10 in den Computer eingegeben. In Verbindung mit einer automatischen Probennahme ist die ge­ sonderte Eingabe der Merkmale unnötig.

Die Aufbereitung und Analyse der Probe erfolgt in der Appa­ ratur in Form einer sequentiellen Vorgehensweise. Die Zell­ stoffsuspension in dem Behälter 2 wird, falls erforderlich, auf ein für die Messungen geeignetes Konsistenzniveau ver­ dünnt, indem eine vorbestimmte Menge Wasser oder, falls möglich, Filtrat aus dem Filtratbehälter 6 in den Probenbe­ hälter 2 geleitet wird. Der Ansaugstutzen 5 wird mit Wasser oder Filtrat aus dem Filtratbehälter 6 gefüllt. Die ausge­ wählt Menge der verdünnten Probe wird durch Pumpen mit ei­ ner nicht dargestellten Pumpe oder mittels Druckluft aus dem Behälter 2 in den oberen Zylinder 3 der Filterstation gefördert. Falls ge­ wünscht, kann die Probe dort noch verdünnt werden. Die Pro­ be wird bevorzugterweise mit z. B. Luft vermischt. Ein in dem Ansaugstutzen 5 angeordnetes, nicht dargestelltes Ventil wird geöffnet, womit die Filtration beginnt. Während der Filtration wird die Höhe des Flüsssigkeitsspiegels in Abhängigkeit von der Zeit aufgenommen und auf diese Weise die Filtrationsgeschwindig­ keit als Funktion der Zellstoffmenge des Filterkuchens er­ halten. Nach der Filtration wird die Transporteinrichtung zur Filterstation bewegt und der Filterkuchen gemeinsam mit dem Sieb 4 der Filtereinheit 4a mit einem Druck beaufschlagt, indem an den Filterbereich 4a ein Vakuum angelegt wird. Nach Ab­ lauf einer geeigneten Zeit wird das Vakuum an der Trans­ porteinrichtung 12 und stattdessen an den Filterbereich 4a ein Überdruck angelegt. Dadurch wird der Filterkuchen zum Transport auf die Transporteinrichtung 12 übertragen und durch diese zur Verdampferstation 8 gebracht. Dort wird der Fa­ serkuchen, der sich auf dem Sieb 4 gebildet hat, getrocknet und danach an der Wägestation 9 gewogen.

Gleichzeitig mit der Trocknung des Faserkuchens beginnt eine zweite, parallel verlaufende Analysensequenz. Die Transportein­ richtung 12 wird zu der Filterpapierspeichereinheit 7 be­ wegt, von der ein Filterpapier übernommen und an die Filterstation 4a übergeben wird. Daraufhin wird das Filtrat aus dem Behälter 6 zu dem oberen Zylinder 3 gefördert. Die Filtration des Filtrats mit dem oberen Filterpapier, die Trocknung und die Wägung werden auf die gleiche Weise wie oben ge­ schrieben durchgeführt. Auf diese Weise läßt sich der durch das Sieb 4 gegangene Feinstoffanteil bestimmen und der Siebrückstand berechnen.

Falls gewünscht, kann als dritte Arbeitsfolge, parallel zu der Trocknung in der zweiten Arbeitsfolge, die Filtration, die Trocknung, und die Wägung einer Probe mit der Benutzung von Filterpapier begonnen werden. Auf diese Weise erhält man die gesamte Stoffmenge; zur Überprüfung der Stoffbilanz wird die aus der ersten und zweiten Arbeitsfolge erhaltene, von dem Sieb 4 zurückgehaltene und durch dieses hindurchge­ gangene Stoffmenge addiert und mit der gesamten Stoffmenge verglichen.

Bei dem Verfahren wird die Filtrationszeit mehrmals während der Filtration gemessen. Die Filtrationszeit kann bei­ spielsweise jeweils aufgenommen werden, nachdem die Hälfte, 3/4, 7/8 und die Gesamtheit der Probe entwässert ist. Dabei wird in Ergänzung zu dem einen, die Entwässerungsfähigkeit kennzeichnenden Meßwert der Verlauf der Entwässerungsfähig­ keit als eine Funktion der an dem Sieb 4 gefilterten Zell­ stoffmenge erhalten.

Die Analysen an der gleichen Probe werden, falls gewünscht, mehrmals wiederholt.

Das Verfahren kann auch auf die Verarbei­ tung von anderen Proben als Zellstoffproben angewendet wer­ den, wie z. B. bei unterschiedlichen Arten von Niederschlä­ gen, Suspensionen und Kolloiden. Von diesen ist besonders die Analyse von Feststoffen in Abwässern erwähnenswert.

Claims (7)

1. Verfahren zur Bestimmung des Trockengehalts, der Infil­ trationskapazität, d. h. der Entwässerungsfähigkeit, sowie des Siebrückstands einer Zellstoffsuspension oder entsprechender Stoffe und zur Herstellung eines getrockneten Probekörpers in Verbindung mit der Herstellung oder der Verarbeitung von Zellstoff, wobei die entweder automatisch oder manuell ent­ nommene Probe der Zellstoffsuspension in den Probebehälter der unmittelbar in der Nähe des Herstellungs- oder Verarbei­ tungsprozesses angeordneten Analysenapparatur gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Probe durch Wägung bestimmt, ein Teil der Probe daraufhin in einem
ersten Verfahrensschritt dem Filter (4a) zugeführt, in diesem mittels eines Siebs (4) gefiltert, der so erhaltene Probekörper zu dem Exsikkator (8) weitergegeben und mittels diesem getrocknet, der getrocknete Probekörper gewogen und die Prüfergebnisse mit einer Ausgabevorrichtung (11) aufge­ zeichnet werden, und daraufhin in einem
zweiten Verfahrensschritt ein Filterpapier an einen Fil­ ter (4a) übergeben wird, und das bei dem ersten Verfahrens­ schritt gewonnene Filtrat aus einem Filtratbehälter (6) zum Filter (4a) geleitet wird, worauf der Feinstoffanteil be­ stimmt wird und der Siebrückstand berechnet werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem dritten Verfahrensschritt die bei dem ersten Verfahrensschritt vorgenommenen Maßnahmen zum Erhalt der gesamten Stoffmenge unter Verwendung eines Filters (4a) vorgenommen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtrationsgeschwindigkeit während der Filtration mehrmals gemessen wird, bis die gesamte Probe infiltriert, d. h. entwässert ist, wobei in Ergänzung zu dem einen, die Entwässerungsfähigkeit kennzeichnenden Meßwert der Verlauf der Entwässerungsfähigkeit als eine Funktion der an dem Sieb (4) gefilterten Zellstoffmenge erhalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtration der Zellstoffsuspension mittels eines Fil­ terpapiers durchgeführt wird, das durch eine Transportein­ richtung (12) von einer Speicherstation (7) zu dem Filter (4a) gebracht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockengehalt der Zellstoffprobe mit und ohne Verwendung von Filterpapier und daß der Fein­ stoffanteil aus dem Filtrat bestimmt wird, wobei die Ergeb­ nisse durch eine Stoffbilanz überprüft werden können.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der während der ohne Filterpapier durchgeführten Filterung mit dem Filtrat durch das Sieb (4) in einen Filtratbehälter (6) getretene Feinstoff zum Filter (4a) geleitet wird.

7. Apparatur zur Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Apparatur eine schrank­ förmige Grundeinheit gehört, innerhalb der auf eine Waage montierte Probenbehälter (2), Fördereinrichtungen für Proben und Filtrat, eine Filterstation (3, 4, 4a, 5, 6), eine Ver­ dampferstation (8), eine Wägestation (9), ein Filterpapier­ speicher (7) und eine innerhalb der Grundeinheit bewegbare Transporteinrichtung (12) angeordnet sind.