DE814874C

DE814874C - Vorrichtung zum Anzeigen und zur Regelung des Gehaltes an Chlor oder anderen Oxydationsmitteln im Nutzwasser

Info

Publication number: DE814874C
Application number: DEP13001A
Authority: DE
Inventors: Johann Nikolaus Dr Frers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-09-27

Description

Vorrichtung zum Anzeigen und zur Regelung des Gehaltes an Chlor oder anderen Oxydationsmitteln im Nutzwasser Die .Anzeige und Regelung der Zufuhr von Chlor zu Nutzwasser mittels zwei Elektroden, die ein galvanisches Element bilden, ist bereits bekannt. Als Elektrodenmaterial wurden vorgeschlagen: Gold, Platin, Kupfer, Silber, Zink, Kobalt, Aluminium, Kohle und Magnetit. Praktisch benutzt wurden die Elektrodenpaare Kupfer-Gold, Kupfer-Platin, Silber-Gold, Silber-Platin, Zink-Platin, Ziiil:-liul>fer. Bei allen Elektrodenpaaren liefert mindestens an einer Elektrode der Potentialsprung .Ntetall/:\tetallioti einen wesentlichen Beitrag zur EK des Elementes. Die EK der benutzten Elemente ist demnach \vesentlich von der Konzentration der Metallionen an dieser Elektrode abhängig. Da in allen bisherigen Anordnungen beide Elektroden von Leitungswasser, die eine vom unveränderten, die andere vom gechlorten Wasser, umflossen werden, ist es klar, daß die EK des Elementes von der Lösungsgeschwindigkeit des Metalls im Wasser und von der Durchflußgeschwindigkeit des Wassers abhängt. Damit wirken unkontrollierbare Faktoren wesentlich bei dem Zustandekommen der EK des Elementes mit. Letztere Tatsache ist der Grund dafür, daß sich bisher keine der Elektrodenanordnungen in der Praxis bewährt und eingeführt hat. Im einzelnen ergibt sich folgende Formel für die EK der benutzten Elemente: Vorgang an der negativen Elektrode 2Me=2Me- +40 Vorgang an der positiven Elektrode: 02 +4HC10+40=4C10'+2H20 Gesamtvorgang: 2Me+02+4HC10=2Me,-+4C10'+2H20 Infolgedessen ergibt sich: e o = Normalpotential des Gesamtvorganges Die Formel läßt die genaue Abhängigkeit der EK von der Metallionenkonzentration (Me--) erkennen. Außerdem ist die EK noch von den Oxydantien 02, H Cl O und Cl O' abhängig. Es ist bemerkenswert, daß bei dieser Schaltung keine unmittelbare Abhängigkeit der EK vom pH vorhanden ist.
Zweitens sei der Fall betrachtet, daß beide Elektroden aus einem chemisch indifferenten .leitenden Stoff bestehen. Wieder soll die eine Elektrode vom unbehandelten, die andere vom behandelten Wasser umflossen werden. Es ergibt sich dann folgende Formel für die EK. Die Konzentrationen an der negativen Elektrode sollen mit einer Klammer, die an der positiven Elektrode mit zwei Klammern bezeichnet werden.
Vorgang an der negativen Elektrode: 40H'=02 +2H20+40 Vorgang an der positiven Elektrode: 02 +4HC10+40=4C10'+2H20 Gesamtvorgang 4 (0 H') + ((0x)) + 4 ((H Cl O)) = (02) + 4 ( (Cl O'7) + 4 H2 O Daraus folgt: Die EK ist also vom Sauerstoffgehalt und vom PH an der negativen Elektrode, die vom unbehandelten Wasser umflossen wird, und vom Gehalt an den Oxydantien 02, H Cl O und CI O' an der positiven Elektrode, die vom behandelten Wasser umflossen wird, abhängig. Da der Sauerstoffgehalt und daspH des unbehandelten Wassers einem starken unkontrollierbaren Wechsel unterworfen ist, ist diese Elektrodenkombination für unsere Zwecke unbrauchbar., Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine Vorrichtung, die es unter den gegebenen Umständen gestattet, das Oxydations-Reduktionspotential des behandelten Wassers automatisch zu messen und zu regeln. Wenn man bei einem bestimmten Oxydations-Reduktionspotential des behandelten Wassers immer dieselbe EK des Elementes haben will, muß vor allem die negative Elektrode stets dasselbe Potential anzeigen, also konstant sein. Wenn man das unbehandelte Wasser an der negativen Elektrode vorbeiströmen läßt, so wechselt das Potential dieser Elektrode mit dem Sauerstoffgehalt und dem PH des unbehandelten Wassers. In Abweichung von den bekannten, bisher für die Messung des Chlorgehalts benutzten Vorrichtungen wird daher bei der vorliegenden Erfindung als negative Elektrode eine Elektrode von konstantem Potential, z. B. eine gesättigte Kalomelelektrode, benutzt. Die wesentlichen Vorteile, die sich bei der Benutzung einer Kalomelelektrode ergeben, sind folgende: Erstens ist das Potential der Elektrode ständig konstant, und zweitens erzielt man eine wesentliche technische Vereinfachung dadurch, daß das unbehandelte Wasser nicht an eine Elektrode herangeführt zu werden braucht. Lediglich das behandelte Wasser wird an die positive Elektrode geführt (vgl. Zeichnung). In dieser bedeuten: a Glasgefäß, b Kalomelelektrode, c Tonstöpsel, d Diaphragma, e Graphitelektrode, f Brause, g gechlortes Wasser, h Nutzwasserleitung, i Ausfluß des gechlorten Wassers, k Fallbügelregler, l Netzleitung, m Verbindungsleitung zum Element, n Starkstromleitung zum Motor, o Motor für das Regelventil, p Getriebe, q Chlorventil, r Chlorflasche, s Chlorgasfilter, t Chlormengenanzeigegerät, u Mischdüse, v Druckwasseranschluß, w Impfleitung.
Bei dieser Elektroden-Kombination besteht die positive Elektrode des Elementes aus Platin, Gold, Carborundum oder Graphit. Neu ist die Verwendung von Carborundum oder Graphit. Wie Messungen ergaben, sind diese Materialien vorzüglich geeignet. Außerdem haben sie den Vorzug der Billigkeit. Völlig ungeeignet ist hierzu die in den bisherigen Patenten angegebene Kohle, da Kohle entchlorend wirkt.
Die Kalomelelektrode taucht nicht unmittelbar in das gechlorte, strömende Wasser, sondern in eine durch ein Diaphragma abgeschlossene und mit gesättigter Kaliumchloridlösung gefüllte Zelle,(vgl. Zeichnung). Der wesentliche Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß das strömende Wasser nunmehr nicht eine so starke Auswaschung des Kaliumchlorids der Kalomelelektrode bewirken kann. Die Kalomelelektrode ihrerseits .ist durch einen Tonstöpsel als Diaphragma mit dieser Zelle verbunden.
Das eben beschriebene Element ist an einen Fallbügelregler angeschlossen. Der Fallbügelregler gestattet ein automatisches Festhalten der EK innerhalb eines gewissen gewünschten Bereiches, z. B. in den Grenzen ioo ± 5 mV. Zeigt das Instrument infolge zu starker Chlorung eine höhere EK als io5 mV an, so wird über eine Starkstromleitung zur Chlorunggstelle ein kleiner Motor in Bewegung gesetzt, der seinerseits über ein Spezialgetriebe das Ventil der Chlorbombe etwas zudreht. Im umgekehrten Falle wird das Ventil geöffnet.
Es sei hier auf den großen Vorzug der Anlage hingewiesen, der darin besteht, daß Chlorungsanlage und Meßstelle weit auseinanderliegen können, da sie lediglich durch eine Starkstromleitung und nicht durch ein Rohrsystem verbunden sind. Außerdem spart man Pumpen, da 'das unbehandelte Wasser nicht herangepumpt zu werden braucht. Das Element gibt in der Praxis eine EK von der Größenordnung ioo mV. Diese verhältnismäßig große EK stellt einen weiteren Vorteil der Anlage dar, da etwaige Übergangswiderstände keine besondere Rolle spielen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: r. Vorrichtung zum Anzeigen und zur Regelung des Gehaltes an Chlor oder anderen Oxydationsmitteln im Nutzwasser, dadurch gekennzeichnet, daß ein Element verwendet wird, dessen negative Elektrode ein konstantes Potential, z.13. in Form einer gesättigten Kalomelelektrode, aufweist, dessen positive, in das behandelte (gechlorte) Wasser tauchende Elektrode aus Platin, Gold, Carborundum oder Graphit besteht, wobei als Verbindung zwischen beiden Elektroden ein mit gesättigter Kaliumchloridlösung gefüllter, durch Diaphragmen abgetrennter Raum dient. a. Vorrichtung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines an sich bekannten Fallbügelreglers die Chlorzufuhr dadurch geregelt wird, daß die Spannung des Elementes in einstellbaren Grenzen konstant gehalten wird.