Automata titrátor H 2 O 2 & NaOCl mérésre klórmentesítő technológiában. On-line H 2 O 2 & NaOCl Elemző. Méréstartomány: 0 10% H 2 O % NaOCl

Átírás

1

2 Automata titrátor H 2 O 2 & NaOCl mérésre klórmentesítő technológiában On-line H 2 O 2 & NaOCl Elemző Méréstartomány: 0 10% H 2 O % NaOCl

3 Áttekintés 1.Alkalmazás 2.Elemzés áttekintése 3.Reagensek 4.Követelmények 5.Mérés nehézségei

4 1. Alkalmazás Két alapvető lehetőség van a klórmentesítésre. A legelterjedtebb a kén-dioxid alkalmazása akár gáz (SO 2 ) vagy só formájában (pl. nátrium metabiszulfit). Hidrogén peroxid (H 2 O 2 ) egy biztonságos, kényelmes alternatívája a klórmentesítési feladatoknak.

5 1. Alkalmazás Kén-dioxid Ezen megközelítésnél a kén-dioxidot alkalmazzák gáz (SO 2 ) vagy só formájában, mely tartalmaz nátrium tioszulfátot (Na 2 S 2 O 3 ), nátrium biszulfitot (NaHSO 3 ), és nátrium szulfitot (Na 2 SO 3 ). Ezek bármelyike csökkenti az aktív klór bármely formáját (klór gáz, hipokloridok és klór-aminok) kloridra. A módszernek számos hátránya van.

6 1. Alkalmazás Hidrogen Peroxid Hidrogen Peroxid az ideális megoldást nyújtja különbözőipari klórmentesítési alkalmazásnál. Hidrogen peroxid redukálja a hipokloritot klorid ionokká olyan lúgos (ph > 8.5) szennyezett vizekben, amelyben nem található ammónia. Oxigén keletkezik, mint mellék termék.

7 1. Alkalmazás Példa: Klórmentesítés scrubber utáni szennyvízben Egy szerves kémiai gyártónak célja, hogy a maradék klór szintjét 15,000 mg/lről kevesebb, mint 1 mg/l-re. A gyártó megvizsgálta a különböző klórmentesítő eljárást, beleértve a biszulfitot, kén-dioxidot és a hidrogénperoxidot. A hidrogén-peroxidos megoldást normál környezeti hőmérsékleten és szennyvíz aktuális hőmérsékletén vizsgálták (57 C). Nem volt szükség a ph állítására, hisz a minta alapvetően lúgos volt. 5 perc után mérték a fennmaradó klór és hidrogén-peroxid tartalmat. A fennmaradó klórnak több, minta 98%-át eltűnt 0.5:1 H 2 O 2 : OCI adagolásával. 0.75:1 H 2 O 2 :OCI arányú adagolással a teljes maradék klór távozott a mintából. Hasonlóak voltak az eredmények mindkét hőmérsékleten. A terepen végzett tesztmérések is visszaigazolták az eljárás költséghatékonyságát és eredményességét.

8 1. Alkalmazás Alkalmazási görbe Amikor az elemi klórt oldjuk vízben, egyensúly jön létre a klór, hipoklóros savak, és hipoklorit ionok között (Cl 2, HOCl és OCl - ). Az egyes összetevők relatív mennyisége elsősorban a rendszer ph-jától függ. A hidrogén-peroxid használta, akkor a legnagyobb hatásfokú, ha a ph 8.5 feletti, ebben az esetben a legtöbb klór hipokloritként van jelen. A lúgosságnak nincs felső határa. Hidrogén-peroxid reakcióba lép a hipoklorittal az alábbiak szerint reagál: OCI - + H 2 O 2 CI - + H 2 O + O 2

9 1. Alkalmazás

10 2. Elemzés áttekintése Elemzés: Batch Eljárás: Jodometriás titrálás (mv elektód) Mintaelőkészítés: Túlfolyó edény Méréstartomány: 10% H 2 O 2-10% NaOCl Normál pont: 0,1% H 2 O 2 Pontosság: < 2% FSR Ciklus idő: elemzés ~ 10 perc Kalibráció: automatikus kalibrálás lehetséges Validálás: automatikus validáció lehetséges possible

11 2. Elemzés áttekintése Elemzés A hidrogén-peroxid (H 2 O 2 ) vagy a nátrium-hipoklorit (NaOCl) mérése redox titrálással elvégezhető. A mintavétel után, egy ismert koncentrációjú nátriumhipoklorit (NaOCl) adunk a mintához, hogy semlegesítsük a hidrogén-peroxid (amennyiben van jelen). A hidrogén-peroxid reagál a mintával, melyből nátrium-klorid, víz és oxygen gáz keletkezik. NaOCl + H 2 O 2 NaCl + H 2 O + O 2

12 2. Elemzés áttekintése Mindezek után, savas oldat és kálium-jodidot adagolunk a titrálás során a közeghez. Savas közegben a jodid a nátrium-hipoklorid jodidiná(i 2 ) oxidálódik. OCl + 3I + 2H + Cl + I 3 + H 2 O

13 2. Elemzés áttekintése Később, a jodint nátrium-tioszulfáttal titráljunk az inflexiós pont eléréséig. A beadagolt nátrium-tioszulfát mennyiségéből kalkuláljuk a hidrogén-peroxid vagy nátrium-hipoklorit koncentrációt a mintában. I 3 + 2S 2 O 3 2 3I + S 4 O 6 2

14 2. Elemzés áttekintése

15 2. Elemzés áttekintése Kalibráció A nulla pont meghatározása a normál mérési eljárásnak megfelelően nátrium-tioszulfáttal történik, amikor nincs jelen a mintában egyik komponens sem. Ezt a mennyiséget használjuk a mintában lévő H 2 O 2 vagy NaOCl koncentráció meghatározására a mintában. Ha a nátrium-tioszulfát mennyisége kisebb, mint a null ponti érték, akkor H 2 O 2 van a mintában. Amennyiben nagyobb a beadagolt mennyiség a nullához képest, akkor NaOCl van a mintában.

16 3. Reagents Product Consumption Consumption/28 days (1 analysis/ 20 min) Type of reagent bottle NaOCl solution ~ 1.1 ml < 2.5 L 2.5 L - Plastic Acid solution ~ 0.5 ml < 1.1 L 2.5 L - Plastic KI solution ~ 2 ml < 5 L 5L - Plastic (blue) Na 2 S 2 O 3 solution Concentration dependent Concentration dependent 20 L - Plastic

17 3. Reagensek Nátrium-hipoclorit oldat (NaOCl 2%) A NaOCl koncentráció az oldatban nem stabil. Amikor az elemzőt kalibráljuk, a null értéknek 12 és 18 ml között kell lennie. Ha ettől eltérő az érték, akkor új NaOCl oldatot kell készíteni. Javasolt 14 naponta új NaOCl oldatot készíteni. Savas oldat (H 2 SO M) Kálium-jodid oldat (KI 200 g/l) Nátrium-tioszulfát oldat (Na 2 S 2 O M)

18 4. Követelmények Minta követelmények: Minta nyomása: Minta szivattyú: Minta/elemzés: Hőmérséklet: ± 0,5 bar (atmoszférkus) atmoszférikus, max. 0,5 bar ~ 50 ml/elemzés C

19 4. Követelmények Üzemi követelmények: Tápfeszültség: Műszer levegő: Drain: 220/240 VAC, 50/60 Hz Öblítés 1 x 3/8 Atmoszférikus nyomás, légző, minimum 64 mm cső Vent: 1 x 3/8 Desztillált víz: mosás és hígítás (100ml/elemzés) Földelés csatlakozás: Megfelelő földelési pont, mely biztosítja a minőségi föld pont kilakítását (alacsony impedancia < 1 ohm) alkalmazandó kábel > 2.5mm²

20 5. Mérés nehézségei Kicsapódás A NaOCl mennyisége a KI mennyiséghez hasonlítva kritikus a mérés során Ha a NaOCl koncentráció túl magas, és a beadagolt KI oldat mennyisége túl alacsony, fekete kirakódás keletkezik a Na 2 S 2 O 3 titrálás kezdetekor. Növelni kell a beadagolt KI mennyiségét

21 5. Mérés nehézségei Elemző válaszideje Előfordulhat, hogy a NaOCl koncentrációja túl alacsony a KI mennyiséghez hasonlítva. Az elemzés közben a NaOCl mennyisége vagy a H 2 O 2 értéke magasabb, mint amire számítottunk. A további NaOCl adagolása újra kicsapódást okozhat (ebben az esetben is meg kell változtatni a koncentrációt az előzőekhez hasonlóan)

22 5. Mérés nehézségei ph érték a mérés közben A NaOCl beadagolása után a ph ~ 10 (vagy magasabb) A savas oldat beadagolása után a ph ~ 2 A KI beadagolása után a ph lassan el kezd növekedni (nem jelentős mértékű)

23 Online KOI mérés gyógyszeripari szennyvíz átadási ponton Méréstartomány: mg/l

24

25

26

27

28

29

30

31

32 Köszönöm a figyelmet!