TOC-Prozess-Analysator Robuste und schnelle Online-TOC-Überwachung von Reinstwässern

Autor / Redakteur: Sascha Hupach / Dr. Jörg Kempf

Reinstwasser als vielseitig eingesetztes Reagens, u.a. für die Produktion hochreiner Chemikalien, muss streng kontrolliert werden. Betriebe setzen dafür neben ihrer Laboranalytik zunehmend Prozess-Analysatoren ein, die das Wasser kontinuierlich überwachen. Neben ihrer Einbindung in den Prozess bringen diese Online-TOC-Systeme weitere Vorteile mit.

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Der TOC-4200 arbeitet mit der weltweit bewährten katalytischen Verbrennung bei 680 °C und NDIR-Detektion. Sie wird in zahlreichen Industrie-Applikationen eingesetzt.
Der TOC-4200 arbeitet mit der weltweit bewährten katalytischen Verbrennung bei 680 °C und NDIR-Detektion. Sie wird in zahlreichen Industrie-Applikationen eingesetzt.
(Bild: Shimadzu)

Als eines der meistverwendeten Reagenzien in der chemischen Industrie wird Reinstwasser nicht nur als Prozesswasser zur Herstellung hochreiner Chemikalien genutzt, sondern etwa auch als Energieträger zum Beheizen verschiedenster Prozesse. Um den Prozessen nicht zu schaden oder durch Verunreinigungen Fremdstoffe in den Prozess zu bringen, muss Reinstwasser möglichst streng kontrolliert werden. Das geschieht mit verschiedenen Analyse-Parametern. Um eine gleichbleibende Qualität des Reinstwasser zu gewährleisten, ist eine engmaschige Kontrolle notwendig. Dafür nutzen Betriebe zunehmend neben ihrer Laboranalytik auch Prozess-Analysatoren.

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Ein sehr wichtiger und nützlicher Parameter dabei ist der Summenparameter TOC (Total Organic Carbon = gesamter organischer Kohlenstoff). Da in einem Analysenwert die Summe allen enthaltenen organischen Kohlenstoffs angegeben wird, gilt der TOC als Maß für die organische Verunreinigung in seiner Matrix. Der entscheidende Vorteil des TOC: Er lässt sich einfach und robust online messen und gut in einen Prozess einbinden. Zudem dauert die Bestimmung nur wenige Minuten, sodass man auf Veränderungen schnell reagieren kann.

Bei der meistverwendeten TOC-Bestimmungsmethode wird ein Teil der Probe mit einer Mineralsäure (zumeist Salzsäure) angesäuert. Hierbei werden die anorganischen Kohlenstoffverbindungen (Carbonate und Hydrogencarbonate) zu Kohlendioxid umgesetzt. Ein Spülgas treibt das entstandene CO2 aus der Probe. Um den organischen Anteil der Proben zu Kohlendioxid umzusetzen, wird ein Aliquot der vorbereiteten Probe auf einen heißen Katalysator injiziert. Ein Trägergas transportiert das Gas zu einem NDIR-Detektor, der das entstandene CO2 erfasst.

Ein Beispiel für einen leistungsfähigen Prozess-Analysator dieser Art ist der TOC-4200 von Shimadzu. Er arbeitet völlig autark über eine mit dem Prozess verbundene Messstrecke. Die Probenvorbereitung führt er automatisch durch. Um Messungen in kleinsten Bereichen unter 1 mg/l TOC durchzuführen, hat Shimadzu einen besonderen Katalysator für hochsensitive Messungen entwickelt. Durch hohe Injektionsvolumina bis 500 µl können Nachweisgrenzen unter 40 µg/l erzielt werden. Eine automatische Verdünnungsfunktion ermöglicht die Erstellung von Mehrpunktkalibrationen aus einer Stammlösung.

Nach der Analyse wird das Ergebnis automatisch an eine Messwarte weitergegeben. Dafür stehen neben der herkömmlichen 4-20 mA-Übertragung moderne Kommunikationsmittel wie Modbus zur Verfügung. Über eine LAN-Schnittstelle kann das System von jedem im Netzwerk verbundenen PC eingesehen werden.

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