HU208179B - Method and detector unit for tracing qualitative changes taking place in the course of ion exchange processes - Google Patents
Method and detector unit for tracing qualitative changes taking place in the course of ion exchange processes Download PDFInfo
- Publication number
- HU208179B HU208179B HU540586A HU540586A HU208179B HU 208179 B HU208179 B HU 208179B HU 540586 A HU540586 A HU 540586A HU 540586 A HU540586 A HU 540586A HU 208179 B HU208179 B HU 208179B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- ion exchange
- signal
- electrodes
- charge
- sensor unit
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
- B01J47/14—Controlling or regulating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/043—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a granular material
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
Abstract
Description
A találmány tárgya eljárás és érzékelőegység az ioncserélő berendezésekben lejátszódó ioncsere-folyamatok során az ioncserélő töltet és a kezelőoldat által alkotott kétfázisú közegben az ioncserélő töltethez kötött ionok kicserélődése folytán bekövetkező minőségi változások folyamatos nyomonkövetésére a folyamat vizsgálata, ellenőrzése, szabályozása és/vagy vezérlése céljából, főként az ioncserélő oszlop kimerülésének kijelzésére és a teljes kimerülés megakadályozására.The present invention relates to a method and a sensor unit for continuously monitoring, controlling, controlling, controlling, controlling, controlling, controlling, or controlling quality changes in ion exchange charges in a biphasic medium formed by ion exchange charge and treatment solution during ion exchange processes in ion exchange equipment. to indicate the depletion of the ion exchange column and to prevent total depletion.
Az ioncserélő technológiai folyamatok ellenőrzésére mindeddig kizárólag olyan módszereket alkalmaztak, amelyek az ioncserélő berendezést elhagyó oldat kémiai és/vagy fizikai sajátságainak vizsgálatán alapulnak. Ezek a módszerek jórészt megismerhetők Chovanecz Tibor: „Az ipari víz előkészítése” című szakkönyvéből (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1979, 183-186. példa), illetve Dr. Lévai András: „Hőerőművek II.” című könyvéből (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1964,649-650., illetve 701-714. oldal).To date, only methods based on the chemical and / or physical properties of the solution leaving the ion exchange device have been used to control the ion exchange process. Most of these methods can be found in Tibor Chovanecz's "Preparation of Industrial Water" (Technical Publisher, Budapest, 1979, Examples 183-186) and Dr. András Lévai: "Thermal Power Plants II." (Technical Publishers, Budapest, pages 1964,649-650 and 701-714).
A vizsgált kémiai paraméterek között leggyakrabban az oldat pH-ja, nátriumtartalma, kloridtartalma, kovasavtartalma vagy összes keménysége szerepel. Teljes és részleges sótalanítóknál vált elterjedt módszerré az ioncserélő berendezésben kezelt víz fajlagos villamos vezetőképességének mint fizikai sajátságnak a vizsgálata a minőség ellenőrzése céljából. A fenti módszerek mellett az ipari vízelőkészítés során gyakori az ioncserélő berendezésben termelt oldat mennyisége (térfogata) és/vagy az ioncserélő berendezés működtetési időtartama alapján történő ellenőrzés. Ezeknél a méréseknél a sorba kapcsolt ioncserélő egységek együttes kimerülésének ellenőrzésére van lehetőség.The chemical parameters tested are most often the pH, sodium, chloride, silica or total hardness of the solution. Testing the specific electrical conductivity of water treated in an ion exchange device as a physical property for quality control has become a widespread method for complete and partial desalination plants. In addition to the above methods, the volume (volume) of the solution produced in the ion exchange equipment and / or the operating time of the ion exchange equipment are frequently checked during industrial water treatment. In these measurements, it is possible to check the total depletion of the ion exchange units connected in series.
Az ioncserélő berendezésben termelt oldat kémiai sajátságainak vizsgálata folyamatos jelleggel nem, vagy csak nagy nehézségek árán, költséges műszerekkel és érzékelőkkel valósítható meg. A pH, nátrium- és kloridtartalom méréséhez speciális, ún. ionszelektív elektródok szükségesek, amelyek szennyezésekre, mechanikai hatásokra érzékenyek, sérülékenyek, rendszeres karbantartást és hitelesítést igényelnek. Ezen körülmények alkalmazásukat nagymértékben megnehezítik, emiatt mindeddig alig terjedtek el. A kovasavtartalom méréséhez mintavételen alapuló félfolyamatos analizátorok használatosak, amelyek csak időszakosan szolgáltatnak információt.Investigation of the chemical properties of the solution produced in the ion exchange equipment can be carried out continuously, or only with great difficulty, with expensive instruments and sensors. For the measurement of pH, sodium and chloride content, a so-called ion-selective electrodes are required, which are sensitive to contamination, mechanical stress, vulnerable, require regular maintenance and certification. These conditions make their application very difficult and have thus far been scarce. Semi-continuous analyzers based on sampling, which provide information only periodically, are used to measure the silica content.
A felsorolt kémiai sajátságok kézi mintavétel és kémiai analízis (ún. titrálás) útján történő vizsgálata költségokokból sokkal elterjedtebb, mint a folyamatos vizsgálat, ugyanakkor viszont annál jóval hátrányosabb és pontatlanabb, tekintettel a szubjektív hibákra, valamint a mintavétel és a vegyelemzés közötti időkésedelemre.Testing the listed chemical properties by manual sampling and chemical analysis (so-called titration) is far more costly than continuous testing, but it is much more disadvantageous and inaccurate given the subjective errors and the time between sampling and chemical analysis.
Az iparban igen elterjedt ioncserélő lágyító berendezéseknél, amelyek úgynevezett nátrium-ciklusban üzemelő kationcserélők és amelyek esetében a termelt víz összes keménysége a vizsgálandó sajátság, az ellenőrzéshez (tekintettel az általános üzemeltetési körülményekre és a kevéssé szigorú minőségi elvárásokra) csaknem mindenütt csupán szakaszos, kézi ellenőrzési módszereket alkalmaznak. Az ioncserélő termelési ciklusában termelt oldat térfogatának és/vagy a ciklus időtartamának mérésén alapuló ellenőrzés alapvető hátránya az, hogy figyelmen kívül hagyja a kezelendő oldat sajátságainak adott esetben igen nagymértékű változását és az ebből adódó következményeket is.In the industry-wide ion exchange softeners, which are so-called sodium-cycle cation exchangers and for which the hardness of the water produced is the characteristic to be tested, manual monitoring methods are almost everywhere (taking into account general operating conditions and less stringent quality requirements). employed. A major disadvantage of monitoring based on measuring the volume of solution produced in the ion exchanger production cycle and / or the duration of the cycle is to ignore the very large variations in the properties of the solution to be treated and the consequent consequences.
A termelt oldat (főként víz) fajlagos villamos vezetőképességének mérését rendkívül elterjedten használják a minőség ellenőrzésére, mert ez a mérés folyamatosan és egyszerűen végezhető és az alkalmazott érzékelők nem igényelnek gyakori karbantartást. Ezeket az érzékelőket általában egységnyi felületű platinalemezekből álló elektródpár képezi, amely egységnyi térfogatú termelt oldatot közrefogva méri annak az ellenállását, illetve ezen érték reciprokaként a fajlagos villamos vezetőképességet.Measurement of the specific electrical conductivity of the produced solution (mainly water) is very widely used for quality control because this measurement is continuous and simple and the sensors used do not require frequent maintenance. These sensors are typically a pair of electrodes consisting of a unit surface platinum plate which measures a unit volume of the produced solution to measure its resistance and, as a reciprocal of this value, the specific electrical conductivity.
Bizonyos ioncsere-folyamatok esetén azonban a termelt oldat fajlagos villamos vezetőképessége nem jelzi a folyamat befejeződését, azaz az ioncserélő oszlop kimentési ciklusának végét, ezért nem használható. Ilyen például az ioncserélős lágyítás, amelynek során a kezelendő vízben levő kalcium-, magnézium- és egyéb ionok nátriumionokra cserélődnek ki, de mivel egyenértékű vezetési tényezőjük (vezetőképességük) nem tér el számottevően egymástól, ezért az ioncsere-ciklus befejezésekor bekövetkező változás a mérés hibahatárán belüli, így ellenőrzésre alkalmatlan.However, for certain ion exchange processes, the specific electrical conductivity of the solution produced does not indicate the completion of the process, i.e. the end of the ion exchange column rescue cycle, and therefore cannot be used. For example, ion-exchange softening, in which the calcium, magnesium and other ions in the water to be treated are exchanged for sodium ions, but since their equivalent conductivity (conductivity) does not differ significantly from each other, the change in measurement error at the end of the ion exchange cycle , making it unverifiable.
Az ioncserélő technológiák végrehajtása során végzett minőség-ellenőrzés célja az, hogy a termelt oldat sajátságait megismerve mindig csak a kívánatos, megfelelő minőségű termék kerüljön felhasználásra a további kapcsolt folyamatokban és hogy a kimerítési ciklus végét érzékelve be lehessen avatkozni az eredeti töltetállapot visszaállítása (másnéven regenerálás) érdekében. Ha az ellenőrzés szakaszos, akkor a nem megfelelő minőségű termék (oldat) felhasználása az ellenőrzések gyakoriságától is függ és ezek elmulasztása eseténként igen súlyos következményekkel is járhat. Példaként említhető, hogyha kazánokhoz pótvízként nem megfelelően lágyított vizet használnak, ez lerakódások képződéséhez, túlhevüléshez, üzemzavarhoz vezethet, így nagy értékű berendezések állagát veszélyeztetheti.The purpose of quality control during the implementation of ion-exchange technologies is to ensure that, knowing the characteristics of the solution produced, only the desired quality product is used in further coupled processes and that the end of the depletion cycle is interrupted to restore the original charge state. order. If the inspection is intermittent, the use of a product (solution) of inadequate quality will also depend on the frequency of inspections and failure to do so may have very serious consequences. As an example, the use of inadequately softened water as boiler water may lead to the formation of deposits, overheating and malfunctions, thus endangering the quality of high-value equipment.
Teljesen kielégítő megoldást azonban a kezelt oldat folyamatos vizsgálatát biztosító eljárások sem nyújtanak. Az ioncserélő oszlop (gyantaágy) kimerülése aHowever, there is no completely satisfactory solution to ensure continuous testing of the treated solution. Exhaustion of the ion exchange column (resin bed) a
HU 208 179 Β termelési ciklus utolsó fázisában ugyanis csak némi késedelemmel mutatható ki az ioncserélő berendezést elhagyó kezelt oldat vizsgálata alapján, így egyrészt bizonyos mennyiségben nem megfelelően kezelt oldat kerülhet a követő technológiai rendszerbe, de ennél még hátrányosabb az ellenáramban regenerált ioncserélő berendezéseknél az ioncserélő oszlop minőségbeállító rétegeinek teljes kimerülése. A környezetkímélő és vegyszertakarékos ellenáramú regenerálás hatékony elvégzésének ugyanis alapfeltétele, hogy a kezelt oldat kilépése előtti töltettartományban elhelyezkedő és a kezelt oldat minőségét döntően meghatározó határréteg, vagyis az úgynevezett minőségbeállító réteg ne legyen teljesen kimerítve, mert akkor megfelelő regenerálásához az egyébként szokásos vegyszermennyiség sokszorosa szükséges.In the last phase of the production cycle, it can only be detected with some delay, based on the analysis of the treated solution leaving the ion exchange equipment, so that a certain amount of improperly treated solution can enter the downstream technology system, but even more disadvantageous than the countercurrent regenerated ion exchange equipment. complete depletion of its layers. It is a prerequisite for an efficient and environmentally friendly countercurrent regeneration that the boundary layer in the charge area before the exit of the treated solution and which determines the quality of the treated solution, ie the so-called quality adjustment layer, is not fully exhausted.
A találmány által megoldandó feladat ezért olyan eljárás és érzékelőegység kifejlesztése, amelyek lehetővé teszik az ioncserefolyamatok során bekövetkező minőségi, főként a villamos tulajdonságokban megmutatkozó változások folyamatos nyomon követését az ioncserélő oszlopon belül, és ennek folytán lehetővé teszik az ioncserélő oszlop kezdődő kimerülésének kijelzését még a termelt oldatban jelentkező minőségromlás előtt és egyúttal pedig az ioncserélő oszlop, különösképpen a minőségbeállító réteg teljes kimerülésének megakadályozását.It is therefore an object of the present invention to provide a method and a sensor unit that allows continuous monitoring of changes in ion exchange processes, in particular electrical properties, within the ion exchange column, thereby enabling the indication of the initial depletion of the ion exchange column in the produced solution. preventing any deterioration of the quality of the ion exchange column, and in particular the quality control layer.
A találmány alapja az a felismerés, hogy az ioncserélő oszlop töltetében éppen működésben lévő és az oldatkilépés irányába vándorló ioncserélő réteg, vagyis az úgynevezett működő réteg villamos tulajdonságai - így pl. a villamos vezetőképesség és a dielektromos állandó jelentősen eltérnek a működésben még vagy már nem lévő rétegekétől. Ez a jól mérhető különbség sokszorosa annak, mint ami az ionok minőségének megváltozásakor a kezelt oldatban fellép, így ez a változás kiválóan felhasználható az ioncserélő töltet (pl. gyantaágy) állapotának jellemzésére. Miután például a villamos vezetőképesség változása megfelelően kialakított érzékelőegység segítségével kétfázisú közeg esetén is jól ellenőrizhető, ebből adódott az a további felismerés, hogy az ioncserélő töltet villamos tulajdonságaiban bekövetkező változásokat közvetlenül az ioncserélő oszlop kétfázisú közegében kell ellenőrizni, mégpedig elsősorban abban a rétegben, amely az ioncserélő oszlopot elhagyó oldat minőségére nézve meghatározó.The present invention is based on the discovery that the electrical properties of the ion exchange layer, i.e. the so-called functional layer, which is currently operating in the charge of the ion exchange column and is migrating towards the solution exit. the electrical conductivity and the dielectric constant are significantly different from the layers which are not yet in operation. This measurable difference is many times greater than the change in ionic quality in the treated solution, so this change can be used to characterize the state of the ion-exchange charge (eg resin bed). For example, since the change in electrical conductivity can be well controlled by a well-formed sensor unit in a biphasic medium, it has been further recognized that changes in the electrical properties of the ion exchange charge must be monitored directly in the biphasic medium of the ion exchange column. decisive for the quality of the solution leaving the column.
A fenti felismerésnek alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében olyan eljárással oldjuk meg, amelynek során az ioncserélő berendezésben levő kétfázisú közeg ioncserélő töltetének a kezelt oldat kilépése előtti töltettartományban elhelyezkedő és a működő réteg vastagságának megfelelő vastagságú minőségbeállító rétegébe az ioncserélő berendezés falán keresztül szigetelten és tömítetten benyúló legalább egy, a közeg valamely villamos tulajdonságának ellenőrzésére alkalmas érzékelőegységgel közvetlenül a kétfázisú közegben folyamatos ellenőrzést végzünk és a villamos tulajdonság minőségbeállító rétegben észlelt ugrásszerű változása esetén megfelelő kijelzést vagy beavatkozást kiváltó villamos jelet képezünk.Based on the above recognition, the object of the present invention is solved by a process comprising: performing at least one sensor unit for monitoring the electrical property of the medium, directly in the biphasic medium, and generating an electrical signal to trigger an appropriate indication or intervention in the event of a sudden change in the electrical property in the quality control layer.
A találmány egyszerűbb és olcsóbb megvalósítási változata esetében, amelyet elsősorban modernebb, egyenletes folyadékelosztással rendelkező ellenáramban regenerált ioncserélő berendezésekben lehet alkalmazni, az ioncserélő töltet minőségbeállító rétegében egyetlen érzékelőegységet helyezünk el és ennek jelét egy referenciajellel összehasonlítva képezzük a kijelzést vagy beavatkozást kiváltó villamos jelet.In a simpler and less costly embodiment of the invention, which is primarily applicable to counter-current regenerated ion exchange equipment with evenly distributed fluid distribution, a single sensor unit is located in the ion exchange charge quality control layer and generates a signal to trigger the display or actuation.
Ilyen esetben az egyetlen érzékelőegységet olyan magasságban kell beépíteni az ioncserélő oszlopba, hogy a minőségbeállító rétegben bekövetkező ioncserét, illetve az ennek következtében jelentkező vezetőképesség-változást akkor jelezze, amikor ennek hatása a termelt oldatban még éppen nem jelentkezik, vagyis a minőségbeállító réteg kimerülése még csak kezdődőben van. Tekintettel arra, hogy a minőségbeállító réteg az ioncserélő oszlopnak a termelt oldat kilépéséhez közeli tartományában helyezkedik el, az egyetlen érzékelőegység célszerű beépítési magassága a minőségbeállító réteg oldatkilépéstől távolabb eső határvonala közelében van. Ezen határvonal elhelyezkedése az ioncserélő oszlop geometriai kialakítási módjától is függ.In such a case, the single sensor unit should be mounted at a height such that the ion exchange in the quality control layer, and consequent change in conductivity, is signaled when its effect is not yet present in the produced solution, i.e., the depletion of the quality control layer is it is. Given that the quality adjustment layer is located in the proximity of the ion exchange column to the exit of the solution produced, the preferred mounting height of the single sensor unit is close to the boundary of the quality adjustment layer away from the solution exit. The position of this boundary also depends on the geometry of the ion exchange column.
A találmány szerinti eljárás egy másik lehetséges megvalósítási változata értelmében az ioncserélő töltet minőségbeállító rétegében két érzékelőegységet ugyanazon oldalon legalább egy további érzékelőegységet helyezünk el egymás alatt adott távolságra az ioncserélő töltet különböző magasságaiban és az érzékelőegységek által szolgáltatott jeleket külön-külön vagy ezek kombinációját, célszerűen különbségét használjuk fel a kijelzést vagy beavatkozást kiváltó villamos jel képzésére.According to another embodiment of the method of the invention, at least one additional sensor unit is disposed on the same side of at least one additional sensor unit at different heights of the ion exchange charge and the signals provided by the sensor units are used separately or in combination. to generate an electrical signal that triggers a display or intervention.
Az ioncserélő töltet és a kezelt oldat által alkotott kétfázisú közegben a villamos tulajdonságok változása az ioncserélő töltet (gyanta) aktív csoportjaihoz kötött ionok minőségétől, azok egymáshoz viszonyított arányától, az oldatfázisban levő ionok minőségétől, az ioncserélő töltet kémiai és fizikai tulajdonságaitól függ. Az általános, ipari megvalósítású berendezésekben a regenerálás után az ioncserélő oszlopban lévő ioncserélő töltethez kötött ionok 90-100%-ban azonosak. Adott esetben két érzékelőegységet helyezve az ioncserélő oszlop töltetébe egymás alatt megfelelő távolságban, az oldat átáramlási irányára merőlegesen, azok azonos jelet szolgáltatnak, ha az érzékelőegységek kialakítása azonos. Az esetleges eltérések elektronikus vagy villamos úton kiegyenlíthetők és célszerűen ki is egyenlítendők.In a biphasic medium formed by the ion exchange charge and the treated solution, the change of electrical properties depends on the quality of ions bound to the active groups of the ion exchange charge (resin), their ratio, the quality of ions in the solution phase, chemical and physical properties. In general industrial applications, after regeneration, the ions bound to the ion exchange charge in the ion exchange column are 90-100% identical. Optionally, the two sensing units, when placed in the ion exchange column charge at an appropriate distance, perpendicular to the flow direction of the solution, provide the same signal if the sensing units are of the same design. Any discrepancies may be compensated electronically or electronically and may be expediently compensated.
Az ioncsere-folyamat megindítása (a kezelőoldat átvezetése) után először abban a rétegben indul meg az ionkicserélődés, amely a kezelendő oldat bevezetési pontjához legközelebb esik. A két érzékelőegység az ioncserélő oszlop azonos oldalán, egymás alatt meghatározott távolságra van elhelyezve, amely távolság megközelíti a működő réteg vastagságát. Működés közben ez a réteg az ioncserélő oszlop kilépési pontja felé tolódik el és a két érzékelőegység által szolgáltatott jel akkor különbözik egymástól, ha a működő réteg a kilépés helyétől távolabbi érzékelőegységet eléri. Ez a különbség nátrium-ciklusú ioncserélő berendezésAfter initiating the ion exchange process (passing the treatment solution), the ion exchange is first started in the layer closest to the point of introduction of the solution to be treated. The two sensor units are located on the same side of the ion exchange column at a defined distance below each other which approximates the thickness of the working layer. During operation, this layer is shifted toward the exit point of the ion exchange column and the signal provided by the two sensor units differs when the operating layer reaches the sensor unit farther from the exit site. This difference is sodium-cycle ion exchange equipment
HU 208 179 B esetén az alapjeltől 30-40%-kal tér el és jól mérhető. Ha az ioncsere folyamatban hidrogén- vagy hidroxidionok is részt vesznek, a különbség többszáz %-ra növekedhet. Két (vagy esetleg több) érzékelőegység beépítésével az ioncserefolyamatban bekövetkező változás érzékenyebben, az alapjel abszolút értékétől függetlenül követhető nyomon, ezért ezen eljárási változat alkalmazása különösen az egyszerűbb felépítésű ioncserélőkben, például az ipari vízlágyítóknál ajánlatos.For EN 208 179 B, it deviates from the reference signal by 30-40% and is well measurable. If hydrogen or hydroxide ions are involved in the ion exchange process, the difference can increase to hundreds of percent. By incorporating two (or more) detector units, the change in the ion exchange process is more sensitive, regardless of the absolute value of the setpoint, and is therefore particularly recommended for simpler ion exchangers such as industrial water softeners.
A fentebb ismertetett különböző találmány szerinti eljárási változatok megvalósítására olyan érzékelőegység alkalmas, amelynek két, egymástól villamosán elszigetelt elektródja van, és ezek jeltovábbító vezetékeken keresztül egy villamos vagy elektronikus jelfeldolgozó egységgel vannak összekötve, és amely érzékelőegységre a találmány értelmében az jellemző, hogy a két elektród közös rögzítő és szigetelő foglalatba van beépítve, ahol a két elektród vége egymástól adott távolságra van elrendezve, emellett az ioncserélő berendezés falán keresztül az ioncserélő oszlop hossztengelyére merőlegesen benyúlva az elektródok úgy vannak pozícionálva, hogy hossztengelyeik egymással azonos magassági síkba esnek.To carry out the various embodiments of the invention described above, a sensor unit having two electrically isolated electrodes connected via a transmission line to an electrical or electronic signal processing unit, according to the invention, is characterized in that the two electrodes is mounted in a mounting and insulating socket where the ends of the two electrodes are spaced apart, and the electrodes are positioned so as to extend along the longitudinal axis of the ion exchange column so that their longitudinal axes are in the same elevation plane.
A villamos jelet szolgáltató érzékelőegység elektródjainak anyaga felhasználási területtől (ioncserélő technológiától) függően általában rozsdamentes acél vagy titán. Az elektródok között fellépő ellenállás, illetve annak reciprok értéke, a villamos vezetőképesség az elektródpár közötti teret kitöltő ioncserélő töltet (ami többnyire ioncserélő gyanta) tulajdonságaitól, elsősorban az aktív csoportokhoz kötött ionok minőségétől függ. Ezt az ellenállást műszeresen mérve és átalakítva olyan villamos jel nyerhető, amely megfelelő jelfeldolgozó egység által felhasználható fény- vagy hangjelzés működésbe hozására vagy automatikus beavatkozás beindítására. Két érzékelőegység esetén a feldolgozandó jel az elektródpárok által mért villamos ellenállások közötti különbség.The electrodes of the sensing unit providing the electrical signal are usually made of stainless steel or titanium, depending on the field of application (ion exchange technology). The resistance between the electrodes and its reciprocal value, the electrical conductivity, depends on the properties of the ion-exchange charge (which is mostly an ion-exchange resin) that fills the space between the electrodes, primarily the quality of the ions bound to the active groups. By measuring and converting this resistance, an electrical signal can be obtained which can be used by a suitable signal processing unit to activate a light or sound signal or to trigger an automatic intervention. In the case of two sensor units, the signal to be processed is the difference between the electrical resistances measured by the electrode pairs.
A találmányt részletesebben működési, illetve kiviteli példák kapcsán, a csatolt rajz alapján ismertetjük.Detailed Description of the Invention The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
A rajzon az 1. ábra egy tetszőleges ioncserélő oszlopban lejátszódó ioncserélő folyamat elvi vázlatát mutatja a hasznos termelési ciklus kezdetén, a 2. ábra az 1. ábra szerinti folyamat elvi vázlatát mutatja a hasznos termelési ciklus végén, a 3. ábra a találmány szerinti érzékelőegység egyik lehetséges kiviteli alakját tünteti fel vízszintes keresztmetszetben, míg a 4. ábra a találmány szerinti érzékelőegység egy másik lehetséges kiviteli alakját mutatja oldalnézetben.In the drawing, Figure 1 is a schematic diagram of an ion exchange process in any ion exchange column at the beginning of the useful production cycle; Figure 2 is a schematic diagram of the process of Figure 1 at the end of the useful production cycle; Figure 4 shows a side view of another possible embodiment of the sensor unit according to the invention.
Az 1. és 2. ábrán a nyilak a kezelt oldat átvezetésének irányát jelölik egy (1) ioncserélő oszlopon keresztül. Ezen ábrákon jól látható, hogy az (1) ioncserélő oszlop (2) ioncserélő töltettel, adott esetben ioncserélő gyantával van megtöltve, amelynek mindig egy meghatározott vastagságú (3) működő rétege fejt ki tényleges hatást. A (3) működő réteg határait szaggatottan behúzott felső (4) határvonallal és alsó (5) határvonallal jelöltük. A (3) működő réteg az 1. ábrán látható kiindulási állapottól a 2. ábra szerinti végállapotig a gyantaágy felső részétől fokozatosan a gyantaágy alsó részére tolódik el. Ha az oldat átvezetésének iránya fordított, a (3) működő réteg mozgásának iránya értelemcélszerűen ugyancsak fordított lesz. Az (1) ioncserélő oszlopba, mégpedig annak a kezelőoldat minőségét alapvetően meghatározó legalsó minőségbeállító rétegébe az ioncserélő berendezés falán keresztül a kezelt oldat átfolyási irányára merőlegesen egymás alatt két (6) érzékelőegység nyúlik be, amelyek az adott helyeken érzékelik a kétfázisú közeg villamos ellenállását, illetve villamos vezetőképességét. [Egy másik lehetséges megoldási változatnál az alsó (6) érzékelőegység elmarad és csak egyetlen (6) érzékelőegység végzi a szükséges ellenőrzést.]In Figures 1 and 2, the arrows indicate the direction of passage of the treated solution through an ion exchange column (1). It is clear from these figures that the ion-exchange column (1) is filled with an ion-exchange filling (2), optionally an ion-exchange resin, which always has a working layer (3) of a certain thickness. The boundaries of the working layer (3) are indicated by a dashed upper boundary (4) and a lower boundary (5). The working layer (3) is gradually shifted from the initial state of Figure 1 to the end state of Figure 2 from the upper part of the resin bed to the lower part of the resin bed. If the direction of solution passage is reversed, the direction of movement of the working layer (3) will naturally also be reversed. In the ion exchange column (1), in its lowest quality control layer, which essentially determines the quality of the treatment solution, two sensor units (6) extend perpendicularly through the wall of the ion exchange device to sense the electrical resistance of the biphasic medium. electrical conductivity. [Alternatively, the lower sensor unit (6) is omitted and only one sensor unit (6) performs the required verification.]
Mindaddig, amíg a (3) működő rétegnek az (1) ioncserélő oszlopban a kezelt oldat kilépési pontjához közelebb eső (5) határvonala a felső (6) érzékelőegységet el nem éri, a villamos ellenállás mért értéke nem változik, illetve két (6) érzékelőegység esetében az ellenállásértékek különbsége változatlan mértékű marad. A (3) működő réteg további lefelé vándorlása során, amikor az alsó (5) határvonal eléri a felső (6) érzékelőegységet, ezen a szinten is megváltozik a kétfázisú közeg villamos ellenállása, illetve vezetőképessége és amennyiben ez a változás egy előre meghatározott referenciaértéket, illetve az alsó (6) érzékelőegységhez viszonyított különbséget elér, a (6) érzékelőegységek jelét feldolgozó elektronikus egység az érzékelt jel, illetve jelkülönbség alapján fényés/vagy hangjelzést ad, esetleg adatregisztráló módszert is működtet, vagy valamely beavatkozást indít meg, pl. megállítja a kezelendő oldat átáramlását megfelelő mágnesszelepek elzárásával.As long as the boundary line (5) of the working layer (3) in the ion exchange column (1) closer to the exit point of the treated solution reaches the upper sensor unit (6), the measured electrical resistance is unchanged or two sensor units (6) the difference in resistance values remains unchanged. During the further downward migration of the operating layer (3) when the lower boundary (5) reaches the upper detector unit (6), the electrical resistance and conductivity of the biphasic medium also change at this level and if this change is a predetermined reference value or the electronic unit processing the signal of the sensor units (6) gives a light / sound signal based on the detected signal or signal difference, or may also trigger a data recording method, or initiate some action, e.g. stops the flow of the solution to be treated by blocking the appropriate solenoid valves.
A fenti példában említett (6) érzékelőegységek egyikének egy lehetséges kiviteli alakja látható vízszintes keresztmetszetben a 3. ábrán. Amint az ebből az ábrából kitűnik, a (6) érzékelőegység az ioncserélő berendezés (8) falába behegesztett (9) csonkban van elhelyezve, amelybe pontosan illeszkedik a (6) érzékelőegység két (11) elektródját rögzítő (10) szigetelő foglalat. Az ábrán az is jól látható, hogy a (11) elektródok egymással párhuzamosan, egymástól adott távolságban húzódnak és egymástól is el vannak szigetelve, akárcsak az ioncserélő berendezés (8) falától. A (11) elektródok pl. csavarmenettel vannak a (10) szigetelő foglalathoz rögzítve és külső végükről kiinduló (12) jeltovábbító vezetékeken keresztül egy nem ábrázolt jelfeldolgozó egységgel vannak összekötve. A (11) elektródok az ioncserélő oszlopban úgy vannak pozícionálva, hogy hossztengelyeik egymással azonos magassági síkba essenek. A (10) szigetelő foglalat célszerűen (13) karimás kötéssel van a (9) csonkban rögzítve és a folyadék (10) szigetelő foglalatba való beszivárgását (14) tömítés akadályozza meg.A possible embodiment of one of the sensor units (6) mentioned in the above example is shown in horizontal section in Figure 3. As can be seen from this figure, the sensor unit (6) is located in a socket (9) welded to the wall (8) of the ion exchange device, into which the insulating socket (10) securing the two electrodes (11) of the sensor unit (6). It can also be seen that the electrodes (11) extend parallel to each other and are insulated from each other, as well as from the wall (8) of the ion exchange device. The electrodes (11) are e.g. are threaded to the insulating socket (10) and connected to a signal processing unit (not shown) via signal lines (12) extending from their outer ends. The electrodes (11) are positioned in the ion exchange column so that their longitudinal axes are in the same height plane. Preferably, the insulating housing (10) is secured to the flange (9) by a flange connection (13) and the sealing (14) prevents the liquid (10) from infiltrating the insulating housing (10).
Amennyiben az ioncserélő berendezés (8) falában nincs előre elkészített, eredetileg esetleg más célra előirányzott nyílás a kívánt magasságban, akkor célszerű a 4. ábrán látható (16) érzékelőegység alkalmazása,If the wall of the ion exchange device (8) does not have a pre-made orifice originally intended for another purpose at the desired height, it is advisable to use the sensor unit (16) shown in Figure 4,
HU 208 179 B amelyhez csak viszonylag kis átmérőjű furatot kell készíteni a berendezés falában. Erre a (16) érzékelőegységre az jellemző, hogy (17) elektródjai koaxiálisán, vagyis egymásban vannak elrendezve, ahol a belső (17) elektród adott távolsággal kijjebbre nyúlik, mint az őt körülvevő elektród. A két (17) elektród egyrészt egymástól, másrészt (18) szigetelő burkolat révén az ioncserélő berendezés falától is el van szigetelve, ugyanakkor (19) jeltovábbító vezetékek révén szintén egy (nem ábrázolt) jelfeldolgozó egységgel vannak összekötve.EN 208 179 B for which only a relatively small diameter hole must be made in the wall of the unit. This sensor unit (16) is characterized in that its electrodes (17) are arranged coaxially, i.e., with each other, whereby the inner electrode (17) extends at a distance beyond the surrounding electrode. The two electrodes (17) are also insulated from one another on the one hand and from the wall of the ion exchange device through an insulating sheath (18), but are also connected to a signal processing unit (not shown) via signal wires (19).
A (11), illetve (17) elektródok anyaga nátrium-ciklusú ioncserélő berendezéseknél célszerűen rozsdamentes saválló acél, míg hidrogén-ciklusú berendezéseknél célszerűen titán.The electrodes (11) and (17), for example, are preferably made of sodium-cycled ion-exchange equipment in stainless steel, and titanium in hydrogen-cycled equipment.
A találmányból származó előnyök az alábbiakban foglalhatók össze:The advantages of the invention can be summarized as follows:
- Az ioncserélő oszlop működése magában az ioncserélő oszlopban folyamatosan, késedelem nélkül, azon a ponton ellenőrizhető, amely ponton bekövetkező változás a termelt oldat tulajdonságainak megváltozására közvetlenül hatást gyakorol;- The operation of the ion-exchange column in the ion-exchange column itself can be continuously monitored, without delay, at the point at which the change has a direct effect on the change in the properties of the solution produced;
- A közvetlen és folyamatos ellenőrzés olyan esetekben is lehetséges, ha az oldat fajlagos villamos vezetőképességének vagy egyéb villamos sajátságának változása a termelt oldatban nem, vagy nem kielégítő mértékben következik be;- Direct and continuous control is also possible in cases where the change in the specific electrical conductivity or other electrical properties of the solution does not occur or is not satisfactory;
- A közvetlen és folyamatos ellenőrzés révén nő az üzembiztonság, mert a kézi vagy automatikus beavatkozás késedelem nélkül végrehajtható;- Direct and continuous monitoring increases operational safety by allowing manual or automatic intervention without delay;
- A szabályozás a közvetlen ellenőrzés eredményeképpen függetlenné válik a termelt oldat (víz) mennyiségétől és az üzemeltetés időtartamától, mert a vezérlő jel csak az ioncserélő töltetből és kezelt oldatból álló kétfázisú közeg állapotától függ;- As a result of direct control, the control becomes independent of the amount of solution (water) produced and the duration of operation, since the control signal depends only on the state of the biphasic medium consisting of ion-exchange charge and treated solution;
- A találmány szerinti érzékelőegység az ioncserélő töltetben, annak megfelelő pontján bekövetkező változást késedelem nélkül és megfelelően nagy jelváltozással jelzi, amely változás tetszőleges kézi vagy automatikus beavatkozás (vezérlés) megindítására alkalmas.The sensor unit according to the invention indicates a change in the ion exchange charge at its corresponding point without delay and with a sufficiently large signal change which is capable of triggering any manual or automatic intervention (control).
A találmány szerinti eljárás, illetve érzékelőegység előnyösen felhasználható minden olyan ipari és egyéb technológiánál, amely ioncserélő technikát alkalmaz, illetve azon alapul. Ide sorolandó elsősorban az ipari vízkezelés és vízelőkészítés (lágyítás, részleges és teljes sótalanítás), az ioncserés elválasztások, valamint dúsítási és tisztítási technológiák az iparban, a hulladék- és szennyvízkezelésben és az ivóvízkezelésben.The method or sensor assembly of the present invention is advantageously applicable to any industrial or other technology that uses or is based on ion exchange techniques. This includes in particular industrial water treatment and water treatment (softening, partial and complete desalination), ion exchange separations, as well as enrichment and purification technologies in industry, waste and wastewater treatment and drinking water treatment.
Claims (7)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU540586A HU208179B (en) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | Method and detector unit for tracing qualitative changes taking place in the course of ion exchange processes |
| DE19893916805 DE3916805A1 (en) | 1986-12-23 | 1989-05-23 | Ion exchange is monitored and/or controlled |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU540586A HU208179B (en) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | Method and detector unit for tracing qualitative changes taking place in the course of ion exchange processes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU49948A HU49948A (en) | 1989-11-28 |
| HU208179B true HU208179B (en) | 1993-08-30 |
Family
ID=10970242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU540586A HU208179B (en) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | Method and detector unit for tracing qualitative changes taking place in the course of ion exchange processes |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3916805A1 (en) |
| HU (1) | HU208179B (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109012762A (en) * | 2018-09-28 | 2018-12-18 | 成都理工大学 | A kind of adjustable full automatic ion exchange column |
-
1986
- 1986-12-23 HU HU540586A patent/HU208179B/en unknown
-
1989
- 1989-05-23 DE DE19893916805 patent/DE3916805A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3916805A1 (en) | 1990-11-29 |
| HU49948A (en) | 1989-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5162077A (en) | Device for in situ cleaning a fouled sensor membrane of deposits | |
| CN109313160B (en) | Method for determining alkalinity of aqueous sample using alkalinity sensor | |
| US4822456A (en) | Ion measuring apparatus and monitoring system | |
| JP5898595B2 (en) | Corrosion potential sensor | |
| US4098662A (en) | Corrosion probe for use in measuring corrosion rate under specified heat transfer conditions | |
| US3772178A (en) | Electrode for corrosion test | |
| HU231267B1 (en) | Method and measuring arrangement for determining the internal corrosion rate of steel structures | |
| WO2014045001A1 (en) | Apparatus with a self-cleaning electrode for sensing at least one parameter in water | |
| CA3068078A1 (en) | An electrochemical sensor device for measuring the level of the interface between pulp and froth in a flotation cell and/or column, in a flotation process, the configuration of which enables the self-cleaning thereof | |
| EP0777120B1 (en) | Apparatus for detecting anions in water | |
| US3681025A (en) | Method and system to monitor ph values in water | |
| HU208179B (en) | Method and detector unit for tracing qualitative changes taking place in the course of ion exchange processes | |
| US3831085A (en) | Reactor vessel lining testing method and apparatus | |
| DE102013200685A1 (en) | Process instrumentation field device i.e. Coriolis mass flow measuring device, for monitoring interior of housing, has evaluation device monitoring resistance signal and outputting signal for indicating error condition | |
| JP2004525353A (en) | Method for determining remaining operating time of potential measurement probe, apparatus for implementing the method, and method of using the apparatus | |
| CA1208289A (en) | Method and apparatus for measuring total corrosion rate | |
| CN107626197A (en) | A kind of thionizer liquid level meter and installation method | |
| CN111781247A (en) | High-parameter boiler water quality monitoring system and method | |
| US3558462A (en) | Probe assembly for corrosion tests | |
| TW202314198A (en) | Apparatus and method for detecting water level and electrical conductivity, apparatus and method for detecting electrical conductivity, hydrogen generator using a reference electrode and an object detection electrode to detect the conductivity of the liquid in the container | |
| CN112782256A (en) | Multi-parameter probe for corrosion monitoring and corrosion detection system | |
| JP2680697B2 (en) | Environmental crack monitoring method and apparatus and corrosion environment control method and apparatus | |
| JP2014173928A (en) | Corrosion potential sensor | |
| NZ622375A (en) | Chlorine detection and ph sensing methods and apparatus | |
| US20240167936A1 (en) | Corrosion rate measuring probe |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HPC4 | Succession in title of patentee |
Owner name: MISKOLCI HOESZOLGALTATO VALLALAT, HU |