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Prozessrefraktometer

Kontinuierliche Konzentrationsüberwachung mit dem Prozessrefraktometer

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Auch im Einlauf zur Recyclinganlage ist eine Konzentrationsmessung installiert. Die Glykolkonzentration des aufgefangenen Gemischs schwankt abhängig von den Witterungsbedingungen sehr stark. Befinden sich weniger als fünf Prozent Glykol im Wasser, ist die Aufbereitung energetisch und umwelttechnisch unsinnig. Derart hochverdünnte Glykollösungen werden daher nicht der Recyclinganlage zugeführt, sondern in der Kläranlage entsorgt.

Recycling mit Refraktometer

Zur Bestimmung der Glykolkonzentration ist die Messung des Brechungsindex ein lange gebräuchliches und bewährtes Verfahren. Auch der Hersteller von Safewing empfiehlt zur Kontrolle der Einhaltung der gewünschten Flüssigkeitskonzentrationen die Verwendung eines Refraktometers. Für Thomas Bergström, mit seiner Firma Aircraft De-Icing Engineering der Betreiber der Enteisungsmittelrecyclinganlage auf dem Münchner Flughafen, lag es daher nahe, auch für die kontinuierliche Inline-Überwachung des Destillationsprozesses auf Refraktometer zurückzugreifen.

Doch das im Labor so bewährte Verfahren offenbart im Prozess nicht unerhebliche Schwächen. Die gebräuchlichen Refraktometer funktionieren im Prinzip noch immer genau wie jene Instrumente, die Ernst Abbe in den 1870er-Jahren bei Carl Zeiss in Jena entwickelt hat. Abbes besonderer Kniff hatte darin bestanden, den Brechungswinkel nicht direkt zu beobachten, sondern indirekt. Beim Übergang von einem optisch dünneren Medium in ein dichteres wird Licht nur bis zu einem bestimmten Einfallswinkel in das dichtere Medium gebrochen. Dieser sogenannte Grenzwinkel der Totalreflexion ist über das Snelliussche Brechungsgesetz mit dem Brechungswinkel verknüpft und kann als scharfer Hell-Dunkel-Kontrast sehr gut beobachtet werden.

Präzis im Labor, Drift im Prozess

Das Grenzwinkelverfahren ist gut geeignet für die Vermessung von Proben im Labor und insbesondere ideal für die Brechungsbestimmung mit dem menschlichen Auge. Für die kontinuierliche Messung im Prozess ist es meist ungeeignet. Weil bei der Bestimmung des Grenzwinkels nur eine hauchdünne Probenschicht zur Messwertbildung beiträgt, führen schon kleine Beläge auf dem Prisma zur Messwertdrift. Grenzwinkelrefraktometer benötigen im Prozess üblicherweise aufwändige Spüleinrichtungen zur regelmäßigen Reinigung des Prismas und erreichen trotzdem oft keine befriedigenden Messgenauigkeiten und Standzeiten. Eine Erfahrung, die auch Thomas Bergström mit seinem nach dem Grenzwinkelprinzip arbeitenden Prozessrefraktometer machen musste.

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