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Online TOC-Analyse

Per TOC-Messung im Prozess die Wasserqualität im Chemiepark überwachen

| Autor / Redakteur: Sascha Hupach* / Dr. Ilka Ottleben

Abb. 1: Die analytische Überwachung der Wasserqualität per TOC-Messung ist auch im Chemiepark Leuna essenziell für effiziente Prozesse.
Abb. 1: Die analytische Überwachung der Wasserqualität per TOC-Messung ist auch im Chemiepark Leuna essenziell für effiziente Prozesse. (Bild: Ralf Lehmann/Infraleuna)

Als ein seit Jahrzehnten etabliertes Analysenverfahren beschreibt der Summenparameter TOC in einem Analysenwert die gesamte Verunreinigung durch organische Komponenten in seiner Matrix – im Labor sowie auch „online“ im Prozess. Dadurch wird der TOC zu einem vielseitigen und universellen Parameter wie ein Blick auf den Chemiepark Leuna zeigt.

Seit rund 100 Jahren wird am Chemiestandort Leuna in Sachsen-Anhalt mit viel Innovationskraft und Effizienz produziert: von der Spezial- bis hin zur Massenchemie. Seit 1990 haben sich international tätige Konzerne wie Arkema, BASF, Domo, Eastman (Taminco), Innospec, Linde und Total sowie zahlreiche mittelständische Unternehmen für den Standort Leuna entschieden und bislang über sechs Milliarden Euro investiert.

Infraleuna sichert als unabhängiger Betreiber aller Infrastrukturen die Synergien des Chemiestandorts Leuna und bietet die Rahmenbedingungen für eine kostenoptimierte und effiziente Produktion der Standortfirmen. Das Angebot der Infraleuna besteht aus der redundanten Bereitstellung von Dampf, Strom, Frisch- und Trinkwasser sowie der Abwasserentsorgung und weiteren Dienstleistungen. Auch komplexe Logistikleistungen werden bereitgestellt.

Die analytische Überwachung der Wasserqualität ist ein wesentlicher Bestandteil dieser Dienstleistungen. Sie ist wichtiges Werkzeug, um die Prozesse sicher zu führen und Anlagen und Umwelt zu schützen. Sie wird an verschiedenen Stellen mit unterschiedlichen Wasserqualitäten vorgenommen, etwa Abwasser, Reinstwasser oder Wasserdampf.

Den TOC online überwachen

Um das Maß der Verunreinigung durch organische Komponenten in einem Wasser schnell zu erfassen, wird der TOC bestimmt (Total Organic Carbon = gesamter organischer Kohlenstoff). Das kann „offline“ im Labor erfolgen sowie „online“ im Prozess. Der TOC-4200 von Shimadzu ist ein solcher TOC-Prozess-Analysator, mit dem man die Online-Überwachung automatisch durchführen kann.

Eine automatische Probennahmestation entnimmt stetig Prozesswasser und führt es dem Analysator zu. Dabei ist es wichtig, die Entnahme auf die jeweilige Wasserqualität anzupassen: Enthält sie Partikel, ist sie anders zu behandeln als ein salzhaltiges partikelfreies Wasser. Shimadzu bietet hierfür verschiedene Entnahmemodule an. Dabei können bis zu sechs unterschiedliche Probenströme an einer Station angeschlossen und von einem Analysator gemessen werden.

Ergänzendes zum Thema
 
LP-Tipp – Der Chemiestandort in Zahlen

Wichtig für die Bestimmung des TOC ist die Differenzierung zwischen organischem und anorganischem Kohlenstoff. Carbonate und Hydrogencarbonate sind schließlich in jedem natürlichen Gewässer enthalten. Die meist genutzte Methode zur TOC-Bestimmung ist daher die so genannte NPOC-Methode (Non Purgeable Organic Carbon, nicht ausblasbarer organischer Kohlenstoff). Hierbei wird die Probe mit einer Säure angesäuert, um die enthaltenen Carbonate und Hydrogencarbonate zu CO2 umzusetzen. Anschließend wird das entstandene Kohlendioxid durch einen Gasstrom ausgetrieben, der durch die Probe geleitet wird.

Diese Probenvorbereitung wird von dem TOC-4200 automatisch vorgenommen. Ist der anorganische Kohlenstoff entfernt, wird eine Teilmenge automatisch auf einen 680 °C heißen Platin-Katalysator injiziert. Hier werden alle vorhandenen organischen Verbindungen zu Kohlendioxid oxidiert. Das entstandene CO2 wird durch ein Trägergasstrom zu einem hochsensitiven und CO2-selektiven NDIR-Detektor geleitet und vermessen. Anhand einer externen Kalibrierung wird die TOC-Konzentration berechnet.

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