{"id":9367,"date":"2021-09-08T08:30:48","date_gmt":"2021-09-08T06:30:48","guid":{"rendered":"https:\/\/staging.blogs.yokogawa.de\/chemical-pharma\/unkategorisiert\/verunreinigungen-waehrend-ph-messungen-in-salzloesungen-vermeiden\/"},"modified":"2022-06-17T07:55:34","modified_gmt":"2022-06-17T05:55:34","slug":"verunreinigungen-waehrend-ph-messungen-in-salzloesungen-vermeiden","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.yokogawa.com\/eu\/blog\/chemical-pharma\/de\/verunreinigungen-waehrend-ph-messungen-in-salzloesungen-vermeiden\/","title":{"rendered":"Verunreinigungen w\u00e4hrend pH-Messungen in Salzl\u00f6sungen vermeiden"},"content":{"rendered":"

Es ist schwierig, eine pr\u00e4zise und stabile pH-Messung von Salzwasser in einer Elektrolyseanlage aufrechtzuerhalten. Dies liegt zum Teil an der korrosiven Umgebung und den hohen Temperaturen und \u2013 insbesondere in Bezug auf das Thema dieses Artikels \u2013 an Verunreinigungen im Prozess und an den Sensoren.<\/p>\n

\"\"Die Verunreinigung des Prozesses und des pH-Sensors sind potentielle Stolpersteine auf dem Weg zu einer erfolgreichen Chloralkali-Produktion. Ohne Verunreinigung k\u00f6nnen die \u00dcberwachung und das Handling der Salzl\u00f6sungen korrekt erfolgen und der Betrieb kann Operational Efficiency erreichen, Energiekosten reduzieren und Zwischenf\u00e4lle im Prozess vermeiden.<\/p>\n

Verunreinigung ist in der Tat der Hauptgrund f\u00fcr den Ausfall herk\u00f6mmlicher Sensoren in Salzl\u00f6sungen. Spezielle Sensorausf\u00fchrungen wie etwa Doppeldiaphragmasysteme, druckbeaufschlagte Systeme und Salzbr\u00fcckenausf\u00fchrungen k\u00f6nnen bis zu einem gewissen Grad helfen, aber die einzige M\u00f6glichkeit, das Problem der Verunreinigung zu l\u00f6sen, sind Ausf\u00fchrungen auf der Grundlage eines alternativen Referenzsystems.<\/p>\n

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Bedingungen, die zu Verunreinigungen f\u00fchren<\/strong><\/h3>\n

Ein herk\u00f6mmlicher pH-Messstromkreis (Abbildung\u00a01, ohne Temperaturelement abgebildet) misst den Widerstand\/das Potential an jedem Punkt (E1 bis E5) und berechnet eine Summe der Potentiale, um einen pH-Wert f\u00fcr die L\u00f6sung zu bestimmen.\u00a0Bei einem herk\u00f6mmlichen Sensor werden Stifte aus Silber\/Silberchlorid (Ag\/AgCl) (E3 und E4) in eine innere salzhaltige Elektrolytl\u00f6sung (KCl) getaucht. Die E3- und E4-Potentiale im Stromkreis sind gleich aber entgegengesetzt und heben sich daher gegenseitig auf.\u00a0Wenn die Konzentration des Chlors (Cl) konstant ist und kein Belag am Diaphragma (E5) entsteht, produziert das Referenzelement ein Potential von 0\u00a0mV. Dies erlaubt es dem System, das durch die Wasserstoffionenkonzentration im Prozess erzeugte mV-Potential an E1 zu messen. Dies ist mit Ver\u00e4nderungen des pH-Werts innerhalb eines Prozesses verbunden.<\/p>\n

\"\"Abb.\u00a01: Ein herk\u00f6mmlicher Referenzsensor mit Angabe der Potentiale. Verstopfung und Belagsbildung treten an E5 auf.<\/strong><\/h3>\n

Probleme entstehen dann, wenn die Prozesschemikalien mit dem Diaphragma (E5) und dem inneren Elektrolyt reagieren und zu Diffusionspotentialen am Referenz-Diaphragma f\u00fchren. Die Diffusion dieser L\u00f6sungen in das Diaphragma verursacht hohe Asymmetriepotentiale, insbesondere, wenn das Diaphragma verschmutzt oder ausgewaschen ist. Das por\u00f6se Diaphragma \u00a0sorgt \u00fcber diesen Pfad f\u00fcr die Kontinuit\u00e4t im pH-Messstromkreis. Dies bedeutet allerdings auch, dass das Innere der Elektrode offen ist und vom Prozessmedium beeinflusst werden kann.<\/p>\n

\"\"Chlorierte Salzl\u00f6sung kann durch das \u00a0Diaphragma eindringen, das Ag\/AgCl-Element vergiften und so die innere Kaliumchlorid-\"\"Elektrolytl\u00f6sung (KCl) ver\u00e4ndern. Diese Verunreinigung f\u00fchrt dazu, dass die Messung tr\u00e4ge oder ungenau wird. Dar\u00fcber hinaus kann die Elektrolytl\u00f6sung aus dem Sensor auslaufen und die Zusammensetzung des Prozessmediums ver\u00e4ndern.<\/p>\n

Das Diaphragma bietet einen gewissen Schutz f\u00fcr die Referenzelektrodenelemente und den Elektrolyt, indem es das Eindringen des Prozessmediums und seine vergiftende Wirkung auf die Elektrode verhindert oder verlangsamt. Wenn das Diaphragma jedoch durch den Prozess verschmutzt oder gar verstopft wird, entsteht ein erh\u00f6htes Spannungspotential, das eine genaue Messung beeintr\u00e4chtigt.<\/p>\n

Der Zustand des Sensors sollte auf erh\u00f6hte Impedanzwerte (angezeigt als imp 2) \u00fcberwacht werden, um Anzeichen von Belagsbildung oder Verstopfung des Referenzelements zu erkennen.<\/p>\n

Erdschleifenstr\u00f6me k\u00f6nnen den Sensor dar\u00fcber hinaus ebenfalls beeintr\u00e4chtigen. Man misst Chlorsalzl\u00f6sungen oft in der N\u00e4he der Elektrolysezellen, wo sehr hohe elektrische Str\u00f6me vorhanden sind. Diese Str\u00f6me verursachen Erdschleifenstr\u00f6me im pH-Sensorstromkreis und verk\u00fcrzen die Lebensdauer des Sensors.<\/p>\n

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Keine Verbindung, keine Diaphragma, keine Verunreinigung<\/strong><\/h3>\n

\"\"Die Ingenieure f\u00fcr pH-Messger\u00e4te von Yokogawa haben im Rahmen einer intensiven Co-Innovationspartnerschaft <\/a>mit einem Chloralkalihersteller einen Sensor entwickelt, der wesentliche Vorteile gegen\u00fcber herk\u00f6mmlichen Sensoren bietet. Die Teams nutzten das Differentialmessprinzip und Kationen-Differentialsensoren mit einer geschlossenen Glasreferenz ohne Verbindung mit der Fl\u00fcssigkeit und ohne Elektrolyt.<\/p>\n

Da die Referenz in chemikalien- und temperaturbest\u00e4ndigem Glas ohne offene Verbindung oder Membran eingeschlossen ist, besteht keine M\u00f6glichkeit, dass die Referenzf\u00fclll\u00f6sung und das Prozessmedium miteinander interagieren oder ein Diaphragma verschmutzt oder verstopft wird. Die Referenzstabilit\u00e4t des Differentialsensors h\u00e4ngt dann allein von der Natriumkonzentration im Prozess ab.<\/p>\n

Da dank des Sensordesigns keine Probleme durch Vergiftung oder Elektrolytverlust mehr auftreten, reduziert sich f\u00fcr den Anwender der Zeitaufwand f\u00fcr die Sensorwartung und die Fehlersuche. Der Sensor selbst wird nicht schleichend besch\u00e4digt oder durch den Prozess verunreinigt. Da das Ger\u00e4t werkseitig auf den erforderlichen genauen Nullwert kalibriert ist, m\u00fcssen Anwender den Nullwert niemals korrigieren.<\/p>\n

Insgesamt verzeichneten Anwender des pH-Sensors von Yokogawa<\/a> eine l\u00e4ngere Sensorlebensdauer bei geringerem Wartungsaufwand.<\/p>\n

Als N\u00e4chstes in der Artikelreihe: Erfolg durch Co-Innovation<\/strong><\/h3>\n

Ein Chloralkalihersteller entwickelte vor Kurzem in Zusammenarbeit mit Ingenieuren von Yokogawa den idealen pH-Sensor f\u00fcr hochkorrosive, hei\u00dfe und schmutzige Umgebungen wie etwa Salzl\u00f6sungen. Der n\u00e4chste Artikel dieser Reihe befasst sich mit den Ergebnissen.<\/p>\n

\u201eNach dem Austausch unserer bisherigen pH-Analyseger\u00e4te stellen wir fest, dass Ausf\u00e4lle nur selten auftreten und in sehr viel k\u00fcrzerer Zeit behoben werden. Dar\u00fcber hinaus sind die Sensoren einfach anzuwenden und die Messung ist \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum als zuvor pr\u00e4zise.\u201c\u00a0<\/em><\/p>\n

-Derzeitiger Anwender von Yokogawa Messl\u00f6sungen bei Nouryon Industrial Chemicals<\/em><\/a><\/p>\n

Wenden Sie sich an Ihre n\u00e4chste Yokogawa Vertretung, um zu erfahren, was diese L\u00f6sungen und Co-Innovation f\u00fcr Ihren Prozess, Ihre Produktion und Ihre Sicherheit bedeuten k\u00f6nnen.<\/a><\/p>\n

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Verbesserung von pH-Messungen in Hochtemperatur-Salzl\u00f6sungen<\/a><\/p><\/blockquote>\n