Automata titrátor H2O2 & NaOCl mérésre klórmentesítő technológiában
On-line H2O2 & NaOCl Elemző Méréstartomány: 0 – 10% H2O2
0 – 10 % NaOCl
Áttekintés 1.Alkalmazás
2.Elemzés áttekintése 3.Reagensek 4.Követelmények
5.Mérés nehézségei
1. Alkalmazás Két alapvető lehetőség van a klórmentesítésre.
A legelterjedtebb a kén-dioxid alkalmazása – akár gáz (SO2) vagy só formájában (pl. nátrium metabiszulfit). Hidrogén peroxid (H2O2) egy biztonságos, kényelmes alternatívája a klórmentesítési feladatoknak.
1. Alkalmazás Kén-dioxid
Ezen megközelítésnél a kén-dioxidot alkalmazzák gáz (SO2) vagy só formájában, mely tartalmaz nátrium tioszulfátot (Na2S2O3), nátrium biszulfitot (NaHSO3), és nátrium szulfitot (Na2SO3). Ezek bármelyike csökkenti az aktív klór bármely formáját (klór gáz, hipokloridok és klór-aminok) kloridra. A módszernek számos hátránya van.
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.
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 H2O2 : OCI adagolásával. 0.75:1 H2O2: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.
1. Alkalmazás Alkalmazási görbe Amikor az elemi klórt oldjuk vízben, egyensúly jön létre a klór, hipoklóros savak, és hipoklorit ionok között (Cl2, 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- + H2O2 → CI- + H2O + O2
1. Alkalmazás
2. Elemzés áttekintése
Elemzés: Eljárás: Mintaelőkészítés: Méréstartomány: Normál pont: Pontosság: Ciklus idő: Kalibráció: Validálás:
Batch Jodometriás titrálás (mV elektód) Túlfolyó edény 10% H2O2 - 10% NaOCl 0,1% H2O2 < 2% FSR elemzés ~ 10 perc automatikus kalibrálás lehetséges automatikus validáció lehetséges possible
2. Elemzés áttekintése Elemzés
A hidrogén-peroxid (H2O2) 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 + 𝐻2 𝑂2 → NaCl + 𝐻2 𝑂 + 𝑂2
2. Elemzés áttekintése Mindezek után, savas oldat és kálium-jodidot adagolunk a titrálás során a közeghez. Savas közegben a jodid a nátrium-hipoklorid jodidiná(I2) oxidálódik. 𝑂𝐶𝑙 − + 3𝐼 − + 2𝐻 + → 𝐶𝑙 − + 𝐼3− + 𝐻2 𝑂
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.
𝐼3− + 2𝑆2 𝑂32− → 3𝐼 − + 𝑆4 𝑂62−
2. Elemzés áttekintése
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 H2O2 vagy NaOCl koncentráció meghatározására a mintában. Ha a nátrium-tioszulfát mennyisége kisebb, mint a null ponti érték, akkor H2O2 van a mintában. Amennyiben nagyobb a beadagolt mennyiség a nullához képest, akkor NaOCl van a mintában.
3. Reagents Product
Consumption
Consumption/28 days Type of reagent (1 analysis/ 20 min) 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
<5L
5L - Plastic (blue)
Na2S2O3 solution
Concentration dependent
Concentration dependent
20 L - Plastic
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 (H2SO4 – 0.5 M)
Kálium-jodid oldat (KI – 200 g/L) Nátrium-tioszulfát oldat (Na2S2O3 – 0.05 M)
4. Követelmények Minta követelmények:
Minta nyomása:
± 0,5 bar (atmoszférkus)
Minta szivattyú:
atmoszférikus, max. 0,5 bar
Minta/elemzés:
~ 50 ml/elemzés
Hőmérséklet:
10-50°C
4. Követelmények Üzemi követelmények: Tápfeszültség:
220/240 VAC, 50/60 Hz
Műszer levegő:
Öblítés
Drain:
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
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 Na2S2O3 titrálás kezdetekor. Növelni kell a beadagolt KI mennyiségét
5. Mérés nehézségei Elemző válaszideje
Előfordulhat, hogy a NaOCl koncentrációja túl alacsony a KI mennyiséghez hasonlítva. Az elemzés közben a NaOCl mennyisége vagy a H2O2 értéke magasabb, mint amire számítottunk. A további NaOCl adagolása újra kicsapódást okozhat (ebben az esetben is meg kell változtatni a koncentrációt az előzőekhez hasonlóan)
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)
Online KOI mérés gyógyszeripari szennyvíz átadási ponton Méréstartomány:
0 – 10 000 mg/l
Köszönöm a figyelmet!
