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TOC-Analytik Batch oder Konti? Online-TOC-Analytik in der Prozesswasserüberwachung

| Autor / Redakteur: Dr. Werner Arts / Jörg Kempf

Ob partikelhaltige Prozesswässer in der Lebensmittelindustrie oder hochreine Wässer in der Industrie, die Messtechnik muss akkurate und schnelle Ergebnisse liefern – ohne erhöhtem Wartungsaufwand. Doch welches Verfahren ist besser? Kontinuierlich oder quasi kontinuierlich (Batch)?

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Abb. 1: Je nachdem, ob Reinstwasser oder partikelhaltiges Abwasser: LAR bietet passende Injektionssysteme, die optimal auf die Anwendung angepasst sind (li.: ein XY-System, re.: ein Loop-System).
Abb. 1: Je nachdem, ob Reinstwasser oder partikelhaltiges Abwasser: LAR bietet passende Injektionssysteme, die optimal auf die Anwendung angepasst sind (li.: ein XY-System, re.: ein Loop-System).
(Bild: LAR)

Wasser spielt in zahlreichen Prozessen eine Schlüsselrolle. Die Überwachung, Analyse und Optimierung von Produktionsprozessen, die Wasser verwenden, ist daher von besonderer Bedeutung. Mögliche Verunreinigungen sind aufgrund der Vielzahl an Schadstoffen nicht immer mit vertretbarem analytischen Aufwand bestimmbar. Abhilfe schaffen Summenparameter, die auch in der Online-Analytik eingesetzt werden.

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Bei der Online-Überwachung von industriellen Prozessen findet vor allem der gesamte organische Kohlenstoff, kurz TOC (Total Organic Carbon), Anwendung. Ziel der Überwachung mittels Summenparameter wie dem TOC ist die Optimierung von Energie- und Kostenaufwand sowie die Einhaltung von Richtlinien und gesetzlichen Vorgaben bei der Entsorgung. Die Schnelligkeit und Genauigkeit der Messverfahren spielen hierbei eine wichtige Rolle. Grundsätzlich wird zwischen kontinuierlichen und Batch-Verfahren unterschieden. Mit der richtigen Messmethode werden Folgen minimiert und die Prozesse optimiert.

In der Messtechnik ist der Begriff „Online“ allgemein so definiert, dass die zu messende Probe vom Hauptstrom des zu untersuchenden Mediums abgezweigt wird. Dieser Abzweig wird dann dem Analysegerät zugeführt. Hierbei muss jedoch zwischen einer kontinuierlichen Messung und einer quasi kontinuierlichen Messung (Batch) unterschieden werden. Im Gegensatz zur kontinuierlichen Messung werden beim Batch-Prinzip in schneller Abfolge automatisiert Einzelmessungen durchgeführt.

Analysatoren mit kontinuierlichen Messverfahren können verfahrensbedingt mögliche Spitzenwerte nicht erkennen, da es zu einer Vermischung der Proben kommt. Belastetes Wasser wird mit sauberen, noch nicht belasteten Stoffströmen vermengt, sodass die Messergebnisse verfälscht werden. Konsequenterweise wird eine starke Belastung entweder gar nicht angezeigt oder sie wird angezeigt, wo eigentlich keine mehr ist. Prozesse werden unterbrochen, große Mengen Wasser abgeleitet, und es entstehen unnötige Kosten für die Betreiber. Hinsichtlich Genauigkeit kann und wird das Ergebnis einer Batch-Messung deutlich von den Resultaten des kontinuierlichen Messverfahrens abweichen.

TOC-Analytik

In der Regel basiert die TOC-Analyse auf der Oxidation einer Wasserprobe. Neben verschiedenen nass-chemischen Oxidationsverfahren, die zum Teil ge-fährliche Chemikalien benötigen und nicht selten das Wasser zusätzlich belasten, werden Verbrennungsmethoden verwendet. Marktübliche Systeme nutzen bei einer Temperatur von maximal 900 °C oxidationsfördernde Katalysatoren. Erst Temperaturen von 1200 °C ermöglichen nachweislich die vollständige Oxidation von Kohlenstoffen, sodass Katalysatoren überflüssig sind.

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