DE4215839C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Ozonbestimmung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Konzentration von Ozon in Wasser sowie eine Vorrichtung hierzu.

Zur Ozonbestimmung in Wasser ist es bekannt, das das Ozon enthal­ tende Wasser an den Elektroden eines galvanischen Elementes vorbeizuführen, die so aufeinander abgestimmt sind, dass bei Abwesenheit von Ozon kein Strom fließt. Bei kleinsten Spuren von Ozon im Wasser wird die Elektrode depolarisiert und es fließt ein Strom. Als Beispiel für eine derartige galvanische Zelle ist eine Zelle mit einer Elektrode aus Nickel und einer Elektrode aus Silber bekannt.

Es hat sich herausgestellt, dass bei Dauerbetrieb die Empfindlichkeit der galvanischen Zelle abnimmt. Daher ist diese Methode prozesstechnisch nicht verwendbar.

Es ist bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Menge von Sauerstoff in einer Gasmischung bekannt (US-4077861). Der Sauerstoffgehalt wird mit Hilfe einer polarografischen Zelle gemessen, bei der die Kathode nach einiger Zeit passiv wird. Um sie wieder zu aktivieren, wird beim Einschalten des Gerätes eine Spannung umge­ kehrter Polarität angelegt.

Es ist ebenfalls bekannt, die Membran einer ionenselektiven Elektrode während ihres normalen Betriebs auf Schädigung zu überprüfen (US 4189367). Hierzu wird ständig ein Teststrom durch das Elektrodensys­ tem gesandt. Bei Erkennen einer fehlerhaften Elektrode wird ein umge­ kehrter Strom der gleichen Größe und Dauer durch das Elektrodensys­ tem geschickt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vor­ richtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die prozesstechnisch verwendbar sind und über lange Zeiträume reproduzierbare Werte erge­ ben.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor.

Es hat sich herausgestellt, dass durch diesen Strom die Messzelle rege­ neriert wird, so dass sie wieder ihre ursprüngliche Empfindlichkeit an­ nimmt.

Insbesondere soll der Auffrischungsstrom größer, vorzugsweise groß gegenüber dem Messstrom sein.

Im Dauerbetrieb schlägt die Erfindung vor, diese Wiederauffrischung durch den angelegten Strom in regelmäßigen zeitlichen Abständen zu wiederholen.

Während des Wiederauffrischens der Zelle wird die eigentliche Messung unterbrochen. Damit jedoch auch während dieser Zeit ein Messergebnis zur Verfügung steht, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, das jeweils vor dem Wiederauffrischen vorhandene Messergebnis weiter anzuzeigen.

Es hat sich herausgestellt, dass nach Durchführen der Wiederauffri­ schung die Zelle eine gewisse Zeit benötigt, bis sie wieder ihre ur­ sprüngliche Empfindlichkeit erhält. Auch während dieser Erholungszeit wird das vorher angezeigte Messergebnis weiterhin angezeigt.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, zur Beseitigung mechanischer Ablagerungen und zur Vergleichmäßigung der Messung die Elektroden zu säubern, beispielsweise durch Bürsten. Dies kann bei rotationssym­ metrischer Anordnung der galvanischen Zelle insbesondere durch eine rotierende Bürste erfolgen.

Die Erfindung schlägt ebenfalls eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 vor.

Insbesondere enthält die Vorrichtung eine Zeitsteuerung, die den Auf­ frischstrom in regelmäßigen Abständen an die galvanische Zelle anlegt.

Damit auch während des Auffrischvorgangs ein Messergebnis abgele­ sen werden kann, kann die Vorrichtung erfindungsgemäß eine Schal­ tung zur Messwertfesthaltung aufweisen, die von der Zeitsteuerung im­ mer dann angesteuert wird, wenn diese den Auffrischstrom an die gal­ vanische Zelle anlegt.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Fig. 2 einen Teil des Blockschaltbildes während des Wiederauffri­ schens der galvanische Zelle.

Die galvanische Zelle 1 enthält zwei Elektroden, beispielsweise eine E­ lektrode 2 aus Nickel und eine Elektrode 3 aus Silber. Beide Elektroden weisen jeweils die Form der Wand eines halben Zylinders auf und sind voneinander durch jeweils einen kleinen Spalt getrennt. Zwischen den Elektroden 2, 3 befindet sich Wasser, in dem Ozon vorhanden ist. Beide Elektroden sind über einen Widerstand R1 miteinander verbunden. Die an den Enden des Widerstands R1 anliegende Spannung wird an den Eingang 4 eines Meßverstärkers mit hochohmigem Eingang angelegt, der den Spannungsabfall am Widerstand R1 und damit den durch den Widerstand R1 fließenden Strom mißt. Der Aus­ gang des Meßverstärkers 5 wird einer Meßwertfesthalteschal­ tung (sample and hold) 6 zugeleitet, die ein Meßsignal auf ihrem Ausgang 7 ausgibt.

Ist in der galvanischen Zelle 1 Ozon vorhanden, so führt dies zu einem Stromfluß durch die Zelle und damit durch den Wider­ stand R1, der am Widerstand R1 einen Spannungsabfall hervor­ ruft, der am Ausgang 7 angezeigt wird. Damit erhält man eine Anzeige für den Ozongehalt im Wasser.

Die Empfindlichkeit der galvanischen Zelle ist jedoch nicht konstant, sondern nimmt im Laufe der Zeit ab, beispielweise pro Stunde um 1%. Die Erfindung schlägt nun vor, periodisch an die galvanische Zelle 1 einen Strom anzulegen, der die gleiche Richtung aufweist wie der Meßstrom. Zu diesem Zweck ist parallel zum Widerstand R1 eine Reihenschaltung aus dem Widerstand R2 und einer Batterie 8 geschaltet, wobei in der Reihenschaltung ein Schalter 9 angeordnet ist. Dieser Schal­ ter 9 kann von einer Zeitsteuerschaltung 10 angesteuert und in regelmäßigen Abständen geschlossen werden. Wird der Schal­ ter 9 geschlossen, so bilden die Widerstände R1 und R2 einen Spannungsteiler. Über R1 liegt bei geschlossenem Schalter 9 eine Teilerspannung an. Daher fließt ein Strom bestimmter Höhe und gleicher Richtung wie der Meßstrom durch die gal­ vanische Zelle. Beispielsweise kann der Meßstrom bei einer Ozonkonzentration von 1 g/m³ Wasser einen Wert von 35 µ- Ampere aufweisen, während der Auffrischungsstrom im Größen­ bereich von einigen m-Ampère liegt. Der Schalter 9 bleibt für einige Sekunden, beispielsweise 3 bis 15 Sekunden, geschlos­ sen. Nach Öffnen des Schalters braucht die Meßzelle eine Erholzeit von einigen Minuten, beispielsweise 1 bis 4 Minut­ en, bis der Meß-signalstrom wieder der Ozonkonzentration entspricht. Unmittelbar nach Öffnen des Schalters 9 ist der Meßstrom zunächst negativ, geht dann ins positive über und ist zunächst zu klein, bis die Erholzeit abgelaufen ist. Während der gesamten Zeitspanne des Auffrischens, also vom Schließen des Schalters 9 bis zum Ende des Erholzeit, sorgt die Meßwertfesthalteschaltung 6 dafür, daß der vorher aus­ gegebene Meßwert weiter angezeigt wird. Zu diesem Zweck ist die Zeitschaltung 10 mit einer Steuerleitung 11 mit der Meßwertfesthalteschaltung verbunden.

Die Stellung des Schalters 9 während des Wiederauffrischens ist in Fig. 2 dargestellt. Es ist hier auch die Spannungs­ teilerschaltung bestehend aus den Widerständen R1 und R2 zu sehen.

Das Zeitsteuerglied 10 wiederholt den Vorgang in regelmäßigen Abständen, beispielsweise in einem Zeitraum von 20 bis 60 Mi­ nuten.

Erfindungsgemäß ist es möglich, zwei galvanische Zellen zu verwenden, so daß immer dann, wenn bei der einen galvanischen Zelle der Auffrischungsvorgang und der anschließende Erhol­ vorgang abläuft, die andere Zelle die aktuelle Messung über­ nehmen kann.

Die angegebenen Werte sind nur ungefähre Größenangaben, die je nach Anwendungsfall variiert werden können.

Claims (10)

1. Verfahren zum Bestimmen der Konzentration von Ozon in Wasser, bei dem das Wasser durch eine galvanische Zelle (1) geleitet und der durch das Vorhandensein von Ozon ausgelöste Strom der Zelle gemessen wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Wiederauffrischung der Zelle durch diese ein Strom gleicher Richtung wie der Meßstrom ge­ schickt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffrischstrom größer ist als der Meßstrom, insbe­ sondere groß gegenüber dem Meßstrom.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wiederauffrischung in regelmäßigen Abstän­ den erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Auffrischens die Messung unterbrochen und der jeweils zuletzt gemessene Meßwert angezeigt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach dem Auf­ frischen die Messung unterbrochen bleibt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2, 3) der gal­ vanischen Zelle (1) zur Beseitigung mechanischer Abla­ gerungen gesäubert werden, insbesondere gebürstet wer­ den.

7. Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration von Ozon in Wasser, mit einer galvanischen Zelle (1), durch die das Wasser geleitet wird, einer Meßeinrichtung für den Strom der Zelle (1) sowie mit einer Anzeigeeinrichtung zum An­ zeigen des Stroms, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Anlegen eines Stroms gleicher Richtung wie der Meßstrom an die galvanische Zelle aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, mit einer Zeitsteuerung, die den Auffrischstrom in regelmäßigen Abständen ein­ schaltet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8 mit einer Schaltung zur Meßwertfesthaltung (6), die von der Zeitsteuerung (10) angesteuert wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9 mit einer angetriebenen Bürste zur Reinigung der Elektroden (2, 3) der galvanischen Zelle (1).