Der Summenparameter TOC, der auf die organische Belastung im Wasser hindeutet, wird in zahlreichen industriellen Prozessabläufen sowie in der Wasseranalytik von Kläranlagen überwacht. Trotz der Vielfalt erprobter und ausgereifter Online-TOC-Messtechnik werden in den verschiedensten Anwendungsgebieten – von Abwasser bis zum Reinstwasser – oftmals Standardanalysensysteme angeboten, die die speziellen Anforderungen der Applikationen nicht erfüllen können.
Der Autor: Dr. Werner Arts Vorstand, LAR Process Analysers
Schwierige Industrieabwässer – mit starker Partikeldichte und hohen Salzkonzentrationen – stellen Hersteller wie Anwender vor große Herausforderungen, ebenso wie Kesselspeisewasser oder Kondensatrücklauf, deren TOC-Gehalt (total organic carbon) so gering ist, dass die Kalibrierlösungen im Reinstwasserbereich, d. h. bei # 0,1 mg/l liegen können. Der Einsatz des gleichen Onlinesystems in beiden Anwendungen erscheint bereits auf den ersten Blick fragwürdig oder gar unmöglich. Partikel, Salze oder Öle und Fette in industriellen Abwässern können zu Verstopfungen der Schlauchsysteme und Reaktoren führen. Auf Filtration sollte dennoch verzichtet werden, da Partikel auch Kohlenstoffe enthalten und somit einen Teil des TOC-Gehalts darstellen.
Um die applikationsbedingten Probleme zu bewältigen, müssten die verwendeten Schläuche im Analysator z. B. einen größeren Durchmesser aufweisen und zur vollständigen Verarbeitung der Partikel ein Homogenisator vorangeschaltet sein. Hier ist insbesondere auf die Einhaltung üblicher Spezifikationen zu achten, wie etwa Umdrehungen von 15 000 bis 20 000 min-1. Während bei Abwasser die TOC-Werte bis zu 50 000 mg/l betragen können, dürfen Kesselspeisewasser oder Kondensat-rücklauf in der Regel nicht mehr als 0,2 mg/l aufweisen. Ein Messbereich von 0 bis 50 000 mg/l ist mit einem System kaum machbar. Aufgrund des geringen TOC-Gehalts im Reinstwasser ist dieses partikelfrei und erlaubt kleinere Durchfluss-Durchmesser sowie den Verzicht auf Homogenisatoren. Schnelle Gesamtansprechzeiten, akkurate und reproduzierbare Messwerte ohne Memoryeffekte sind weitere Faktoren, die hierbei berücksichtigt werden müssen.
Alle Anbieter von Online-TOC-Analysegeräten versuchen mit ihren Verfahren den gesamten organischen Kohlenstoff zu bestimmen, in dem die Wasserprobe oxidiert wird. Neben verschiedenen nasschemischen Oxidationsverfahren, die zum Teil gefährliche Chemikalien benötigen und nicht selten das Abwasser zusätzlich belasten, werden Hochtemperaturverfahren verwendet. Es ist allgemein bekannt, dass nur Hochtemperaturverfahren eine komplette Oxidation aller Kohlenstoffverbindungen ermöglichen, wobei die marktüblichen Online-TOC-Systeme bei einer Temperatur von max. 800 °C auf die Verwendung von Katalysatoren nicht verzichten können. Erst Temperaturen von 1200 °C ermöglichen nachweislich die vollständige katalysatorfreie Verbrennung von Kohlenstoffverbindungen.
Die Firma LAR bietet ein solches Hochtemperaturverfahren mit einer Verbrennung bei 1200 °C an. In Verbindung mit einem patentierten Probennahmesystem, womit die Probe ca. 98 % einer Schöpfprobe entspricht, einem speziellen Injektionssystem und einem Keramikreaktor, der zusätzlich bei Notwendigkeit mit einer Hochsalzoption ausgestattet werden kann, wird die homogenisierte Probe komplett aufgeschlossen. Etwaige Salze schmelzen bei diesen Temperaturen, setzen sich im Fuß des Reaktors ab, wo sie problemlos auskristallisieren und entfernt werden können.
Einsatz in der Reinstwasseranalytik
Dieses erprobte Hochtemperaturverfahren findet ebenfalls in der Reinstwasseranalytik erfolgreichen Einsatz. Durch die komplette Verbrennung der Probe erlaubt das Batch-Prinzip schnelle und präzise Messergebnisse ohne Memoryeffekte im gesamten Tageslauf. Für die schwierigen Kalibrierungen mithilfe empfindlicher wässriger Standards, die in dieser Reinheit nur unter besonders reinen Laborbedingungen herzustellen sind, sehr kurze Haltbarkeiten haben oder kostenintensiv eingekauft werden müssen, bietet das Berliner Unternehmen in Verbindung mit dem Hochtemperaturverfahren bei 1200 °C eine spezielle Methode, die eine einfache, schnelle und sichere Kalibrierung und Validierung jederzeit möglich macht.
Standardprodukte können den speziellen Anforderungen schwieriger Applikationen nicht gerecht werden. Spezialisten wie LAR hingegen, die im Dialog mit Kunden, Anwendern und Fachleuten Applikationslösungen entwickeln und auf die besonderen Ansprüche der unterschiedlichen Anwendungsgebiete eingehen, bieten applikationsgerechte Produkte. Nur diese angepassten Lösungen bieten eine wartungsarme, zuverlässige und akkurate Onlineüberwachung und somit optimale Prozesssteuerung.
Online-Info: www.cav.de/c0811428
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