Mettler Toledo InPro 6850 i Bedienungsanleitung
O2
Verwandte Anleitungen für Mettler Toledo InPro 6850 i
Inhaltszusammenfassung für Mettler Toledo InPro 6850 i
- Seite 1 InPro 6850 i, 6900 i & 6950 i ® Series O Sensors Instruction manual Bedienungsanleitung Instructions d’utilisation InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i 52 206 349...
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Seite 2: Mettler Toledo O 2 Sensor-Master
2 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm English Page Deutsch Seite 40 Français Page 78 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i © 04 / 13 Mettler-Toledo AG 52 206 349 Printed in Switzerland... - Seite 40 40 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm -Sensoren InPro 6850 i, 6900 i & 6950 i ® Bedienungsanleitung InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i © 04 / 13 Mettler-Toledo AG 52 206 349 Printed in Switzerland...
- Seite 41 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Inhalt Einleitung Wichtige Hinweise 2.1 Hinweise zur Bedienungsanleitung 2.2 Bestimmungsgemässe Verwendung 2.3 Sicherheitshinweise 2.4 Einige typische Applikationsbeispiele 2.5 Einsatz im Ex-Bereich (nicht für den InPro 6950 i) 2.6 Ex-Klassifikation ATEX (nicht für den InPro 6950 i) 2.6.1 Einleitung 2.6.2 Nenndaten 2.6.3 Besondere Bedingungen 2.7 Ex-classification FM approved Produktbeschreibung 3.1 Allgemein 3.2 Funktionsprinzip 3.3 Lieferumfang 3.4 Produktübersicht Installation 4.1 Einbau des Sensors 4.2 Sensor anschliessen 4.2.1 ...
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Seite 42: Einleitung
42 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Einleitung Wir danken Ihnen, dass Sie einen InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i Sensor von METTLER TOLEDO erwor- ben haben. Die Sensoren der InPro-Serie sind nach dem heuti- gen Stand der Technik und den zur Zeit anerkannten sicherheitstechnischen Regeln gebaut. Dennoch können bei unsachgemässer Anwendung Gefahren für den Anwender oder Dritte und / oder Beeinträchti- gungen der Anlage und anderer Sachwerte entstehen. Die vorliegende Bedienungsanleitung muss des- halb vor Beginn von Arbeiten an den Sensoren von den betreffenden Personen gelesen und verstan- den werden. -
Seite 43: Wichtige Hinweise
Defekten, ineffizientem Betrieb oder zum Ausfall der Produktion führen kann. Bestimmungsgemässe Verwendung METTLER TOLEDO InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i Sen- soren dienen zur Inline-Messung des Sauerstoff- partialdrucks in Flüssigkeiten und Gasen gemäss den Angaben in dieser Bedienungsanleitung. -
Seite 44: Sicherheitshinweise
44 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm schriebenen Umwelt- und Betriebsbedingungen und der zulässigen Einbaulagen. – Bei Unklarheiten soll unbedingt Rücksprache mit Mettler-Toledo Process Analytics genommen werden. Sicherheitshinweise – Der Anlagenbetreiber muss sich über eventuelle Risiken und Gefahren seines Prozesses bzw. Anlage bewusst sein. Der Anlagenbetreiber ist verantwortlich für die Ausbildung des Betriebs- personals, für die Kennzeichnung möglicher Gefahren und für die Auswahl geeigneter Instru- mentierung anhand des Stands der Technik. – Das Betriebspersonal, welches an der Inbetrieb- setzung, Bedienung oder Wartung dieses Sensors oder eines seiner Zusatzprodukte (Armaturen, Transmitter etc.) beteiligt ist, muss zwingend in den Produktionsprozess und die Produkte einge- wiesen sein. Dazu gehört auch das Lesen und Verstehen dieser Betriebsanleitung. – Die Sicherheit von Betriebspersonal und Anlagen liegt schlussendlich in der Verantwortung des Anlagenbetreibers. Dies gilt insbesondere für Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen. – Der eingesetzte Sauerstoffsensor und zugehörige Komponenten haben keinen Einfluss auf den Prozess und können diesen nicht im Sinne einer ... -
Seite 45: Einige Typische Applikationsbeispiele
InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Einige typische Applikationsbeispiele Die folgende Aufzählung zeigt einige typische, nicht abschliessende, Applikationsbeispiele für den Einsatz des Sauerstoffsensors. Messung in Flüssigkeiten: – Biotechnologie – chemische Applikationen – Brauereien – Getränkefiltration – Getränkeabfüllung Messung in Gasen: – CO -Rückgewinnung – CO -Reinheit – Produktschutz bei Lagerung – sauerstofffreie Produktion Einsatz im Ex-Bereich (nicht für den InPro 6950 i) Vorsicht! ... -
Seite 46: Ex-Klassifikation Atex (Nicht Für Den Inpro 6950 I)
46 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Ex-Klassifikation ATEX (nicht für den InPro 6950 i) 2.6.1 Einleitung Die Sauerstoffsensoren InPro 6XXX */*/*/*/* sind nach RL 94/9/EG (ATEX 95) Anhang I Geräte der Gerätegruppe II Kategorie 1/2G, welche nach RL 99/92/EG (ATEX 137) in den Zonen 0/1 sowie den Gasgruppen IIA, IIB und IIC, die durch brennbare Stoffe im Bereich der Temperaturklassen T3 bis T6 explosionsgefährdet sind, eingesetzt werden dürfen. Bei der Verwendung/Installation sind die Anforderun- gen nach EN 60079-14 einzuhalten. Die Sauerstoffsensoren InPro 6XXX */*/*/*/* sind nach RL 94/9/EG (ATEX 95) Anhang I auch Geräte der Gerätegruppe II Kategorie 1/2D die nach RL 99/92/EG (ATEX 137) in den Zonen 20/21 von brennbaren Stäuben eingesetzt werden dürfen. Bei der Verwendung/Installation sind die Anforderun- gen nach EN 61241-14 einzuhalten. Der Stromkreis des digitalen Sensors ist Teil eines gemeinsamen eigensicheren Systems und wird an einen gesondert bescheinigten Transmitter ange- schlossen und betrieben. Der Stromkreis des digitalen Sensors als Teil eines eigensicheren Systems ist von den nichteigensi- cheren Stromkreisen bis zu einem Scheitelwert der ... -
Seite 47: Besondere Bedingungen
InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm 2.6.3 Besondere Bedingungen – Die maximal zulässigen Umgebungs- bzw. Mediumstemperaturen für die Zone 0 (brennbare Gase oder brennbare Flüssigkeiten) entsprechend der Temperaturklasse sind der folgenden Tabelle zu entnehmen: Temperaturklasse Max. Umgebungs- bzw. Mediumstemperatur T 6 68 °C T 5 80 °C T 4 108 °C T 3 ... -
Seite 48: Ex-Classification Fm Approved
48 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Ex-classification FM approved InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i © 04 / 13 Mettler-Toledo AG 52 206 349 Printed in Switzerland... -
Seite 49: Produktbeschreibung
InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Produktbeschreibung Allgemein Die O2 Sensoren der InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i- Serie mit integriertem Temperaturfühler dienen zur Bestimmung von Sauerstoff bei niedrigen und mittle- ren Konzentrationen. Sie können sterilisiert und in den meisten Fällen auch autoklaviert werden und sind kompatibel mit CIP-Systemen («Cleaning In Place» = Reinigung im eingebauten Zustand). Die InPro 6xxx i-Sensoren mit ISM-Funktionalität ermöglichen «Plug and Measure» und bieten eine erweiterte Diagnose. Funktionsprinzip Amperometrische Sauerstoffsensoren: Die amperometrischen Sauerstoffsensoren von METTLER TOLEDO basieren alle auf dem gleichen Mess p rinzip nach Clark. Es werden aber verschie- dene Baureihen angeboten, die sich in der Anzahl ... -
Seite 50: Lieferumfang
50 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Das 4-Elektroden-System des InPro 6900 i und des InPro 6950 i Sensors garantiert hohe Genauigkeit, schnelles Ansprechen und eine tiefe Nachweisgrenze. Hinweis: Weitergehende Informationen zur polaro- graphischen O -Messung findet sich in Kapitel 10 – «Theorie zu den polarographischen Sensoren». ISM-Sensoren: Alle Sauerstoffsensoren mit dem Index «i» (6850 i, 6900 i, 6950 i) sind mit ISM ausgestattet. Prinzip: Im Sensorkopf ist ein Chip integriert, der die gesamte Steuerung und Kontrolle des Sensors übernimmt und darüber hinaus sämtliche Sensorda- ten speichert. Dieser Chip wird über den Transmitter angesprochen. Folgende Daten stehen permanent im Sensor zur Verfügung: – Art des Sensors – ... -
Seite 51: Produktübersicht
InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Produktübersicht Sensor 12 mm AK9-Anschluss Gewindehülse Pg 13.5 O-Ring (9,0 1,0 mm, Silikon FDA/USP VI) Innenkörper Referenz (Ag/AgCl) Anode (Pt) Kathode und Schutzring Kontermutter Innenkörper O-Ring (Silikon FDA/USP VI) Membrankörper Überwurfhülse (Typ N) Wässerungskappe METTLER TOLEDO O -Sensoren werden mit mon- tiertem Membrankörper, ohne Elektrolyt und mit aufgesteckter Schutzkappe ausgeliefert und sind auf ... -
Seite 52: Installation
52 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Installation Einbau des Sensors Wichtig! Vor dem Einbau des Sensors muss die Schutzkappe entfernt werden. Einbau des Sensors in eine Armatur Für den Einbau des Sensors in eine Armatur be- achten Sie bitte die Angaben in der entsprechenden Anleitung zur Armatur. Direkter Einbau der Sensoren in ein Rohr / einen Kessel Die 12 mm Sauerstoffsensoren können direkt in ei- nen Gewindestutzen Pg 13.5 eingeschraubt und mit ... -
Seite 53: Anschluss Des Ak9-Kabels Am Transmitter
Sensor 12 / 25 mm AK9- oder VP-Kabel als Standard Steckerbuchse AK9-Anschlussstecker 4.2.2 Anschluss des AK9-Kabels am Transmitter -Transmitter AK9-Kabel Hinweis: Um das AK9-Kabel mit dem Transmitter zu verbinden, beachten Sie die Anweisungen in der METTLER TOLEDO Transmitter Bedienungsan- leitung. © 04 / 13 Mettler-Toledo AG InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i Printed in Switzerland 52 206 349... -
Seite 54: Betrieb
54 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Betrieb Wichtig! Vor der ersten Inbetriebnahme muss der Elektrolyt eingefüllt werden (siehe «Kapitel 6.2»). Inbetriebnahme und Polarisation Wichtig! Vor dem Einbau / der Inbetriebnahme des Sensors muss die Schutzkappe entfernt werden. Bei der ersten Inbetriebnahme oder nach einer Trennung des Sensors von der Spannungsquelle (Transmitter oder O Sensor-Master) von mehr als 5 Minuten, muss der Sensor vor der Kalibrierung zur Polarisation an den eingeschalteten O -Transmitter ... -
Seite 55: Kalibrierung
InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm konzentrationen (< 500 ppb in Flüssigkeiten oder < 10’000 ppm [Vol.] in Gasen) in Gegen- wart von sauren, flüchtigen Komponenten (z.B. Kohlen d ioxid bei Messung in Brauerei) z.B. InPro 6900 i / 6950 i: – 500 mV Hinweis: Der Transmitter ist so einzustellen, dass er die korrekte Polarisationsspannung liefert. Kalibrierung 5.2.1 Zweck der Kalibrierung Jeder Sauerstoffsensor hat eine individuelle Steil- heit und einen individuellen Nullpunkt. Beide Werte ändern sich z.B. durch Elektrolytverbrauch oder nach Austausch des Elektrolyten oder des Membrankör- pers. Um eine hohe Messgenauigkeit des Sensors zu erzielen, muss deshalb regelmässig, zumindest aber nach einem Elektrolyt- oder Membranwech- sel eine Kalibrierung durchgeführt werden. Vor der Kalibrierung muss der Sensor mindestens 6 Stunden polarisiert werden. Vor der Kalibrierung ist die Schutzkappe zu ent- fernen und der Sensor mit Wasser zu spülen und zu trocknen. -
Seite 56: Einpunktkalibrierung
56 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Luft im Gleichgewichtszustand befinden. Der Sauerstoffaustausch zwischen Wasser und Luft läuft nur sehr langsam ab. Es dauert daher relativ lange, bis Wasser mit Luft gesättigt ist. – Eine gewisse Mindestanströmung des Sensors mit dem Kalibriermedium muss gewährleistet sein. – Achten Sie darauf, dass alle anderen Parameter, (wie Temperatur und Druck) während der Kalib- rierung konstant bleiben. Bei Dauerbetrieb empfehlen wir eine periodische Nachkalibrierung entsprechend der gewünschten Genauigkeit, der Art des Prozesses und Ihrer Erfahrung. Die Häufigkeit der notwendigen Nachka- librierung ist stark applikationsspezifisch und kann daher an dieser Stelle nicht genau definiert werden. 5.2.3 Einpunktkalibrierung Durch die Einpunktkalibrierung wird die aktuelle Steilheit des Sensors ermittelt. Als Kalibriermedium dient Wasser mit bekannter Sauerstoffsättigung (z.B. luftgesättigtes Wasser) oder Luft mit bekannter Was- serdampfsättigung (wasserdampfgesättigte Luft). -
Seite 57: Wartung
InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Wartung Kontrolle des Sensors 6.1.1 Visuelle Kontrolle Zur Überprüfung des Sensors empfehlen wir folgende Vorgehensweise: – Die Kontakte am Anschlussstecker müssen tro- cken sein. Feuchtigkeit, Korrosion und Schmutz im Anschlussstecker können zu Fehl a nzeigen führen. – Kabel auf Knickstellen, spröde Stellen oder Brü- che überprüfen. – Vor jeder Kalibrierung sollte die Membranfolie op- tisch auf Beschädigung geprüft werden. Sie muss unverletzt und sauber sein. Bei verschmutzter Membran ist sie mit einem feuchten, weichen Lappen abzureiben. Hinweis: Eine verformte Membrane hat keinen Einfluss auf die Messgenauigkeit, sofern Sie nicht beschädigt ist. -
Seite 58: Kontrolle Des Sensors Mit Dem
58 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm 6.1.2 Kontrolle des Sensors mit dem METTLER TOLEDO Sensor-Master Zur einfachen Überprüfung der Funktionstüchtigkeit des Sensors empfehlen wir den als Zubehör erhältli- chen O Sensor-Master. Um den Sensor zu kontrollie- ren, gehen Sie wie folgt vor: • Sensor an den O Sensor-Master anschliessen. Schalter Sobald der Sensor am O Sensor-Master ange- schlossen ist, wird automatisch die Polarisier- funktion aktiviert und der Sensor mit der richtigen Polarisationsspannung versorgt. Falls der Sensor für mehr als 5 Minuten vom Transmitter getrennt war, muss er zuerst polarisiert (Polarisationszei- ten siehe «Kapitel 5.1») werden, bevor aussage- kräftige Testresultate erzielt werden. • Kontrolle der Batterie: Schalter nach links drücken. Ist der Ladezustand der Batterie ok, leuchtet die grüne LED. Andern- falls konsultieren Sie die Bedienungsanleitung ... -
Seite 59: Kontrolle Des Sensors Mit Dem Transmitter
InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm liefert, im zulässigen Bereich liegt, z.B. 2500 – 6000 nA für den InPro 6950 i. Leuchtet die grüne LED, liegt der Elektrodenstrom im zulässigen Bereich. Leuchtet die LED nicht, prüfen Sie die Batterie des Sensor-Master (siehe Bedienungsanleitung «Zubehör»). Ist die Batterie ok, liegt der Fehler möglicherweise beim Sensor. Ersetzen Sie den Elektrolyten und / oder den Membrankörper des Sensors. Leuchtet die LED auch nach dem Aus- tausch des Membrankörpers nicht, ersetzen Sie auch noch den Innenkörper des Sensors (siehe «Kapitel 6.2»). Wichtig! Mit der Sensor Check-Funktion wird nur die Korrektheit des Elektrodenstromes an Luft überprüft. Um sicher zu gehen, dass der Sensor korrekt arbeitet, muss auch der Nullstrom mit ei- ner Messung in sauerstofffreiem Medium überprüft werden (siehe «Kapitel 6.1.3»). -
Seite 60: Ism-Ausführung
60 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm auch eine leichte Verfärbung des Elektrolyten haben in den meisten Fällen absolut keinen Einfluss auf die Messeigenschaften des Sensors. 6.1.4 ISM-Ausführung Die integrierten ISM-Funktionen erlauben eine umfangreiche Überwachung des Sensors. Folgende Parameter werden im Sensor gespeichert: – Serien-Nr. – Sensor-Typ – Bestellnummer – Kalibrationsdaten – CIP / SIP-Zähler – Steigung – Nullpunkt Beim Start werden folgende automatische Prüfproze- duren ausgeführt: – Digitale Kommunikation – «Plug & Measure™» – Vorkalibrierung – Predictive Maintenance Ersetzen des Elektrolyten, des Membrankörpers oder des Innenkörpers Hinweis: In den Sensoren InPro 6900 i und InPro 6950 i wird ein spezieller Elektrolyt verwen-... - Seite 61 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Für den Austausch des Elektrolyten, des Membran- körpers oder des Innenkörpers gehen Sie wie folgt vor (siehe auch nachfolgende Abbildung): Vorsicht! Führen Sie die nachfolgenden Arbeits- schritte nur an einem sauberen Arbeitsplatz aus. 1. Überwurfhülse vom Sensorschaft abschrauben und vorsichtig vom Sensor ziehen. 2. Membrankörper vom Innenkörper abziehen. Ist der Membrankörper in der Überwurfhülse festgeklemmt, sollte er mit der flachen Seite der Fingerspitzen aus dieser herausgedrückt werden. Vor einem Elektrolytwechsel muss der Membran- körper unbedingt aus der Überwurfhülse entfernt werden! 3. Den Innenkörper mit destilliertem Wasser abspü- len und sorgfältig mit einem Papiertuch trocknen. Hinweis: Die Schritte 4 bis 7 müssen nur für den Austausch des Innenkörpers ausgeführt werden.
- Seite 62 62 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Hinweis: Darauf achten, dass im gefüllten Mem- brankörper keine Luftblasen vorhanden sind. Luftblasen können durch vorsichtiges Klopfen an den Membrankörper entfernt werden. 10. D en Membrankörper in senkrechter Position auf den Innenkörper schieben und überschüssigen Elektrolyt mit einem Papiertuch entfernen. Wichtig! Zwischen Membrankörper und Überwurf- hülse dürfen sich weder Elektrolyt noch Mess- medium oder andere Verunreinigungen befinden.
- Seite 63 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Ersetzen des Innenkörpers AK9-Anschluss Gewindehülse Pg 13.5 O-Ring (9,0 1,0 mm, Silikon FDA/USP VI) Innenkörper Referenz (Ag/AgCl) Anode (Pt) Kathode und Schutzring Kontermutter Innenkörper Membrankörper O-Ring (Silikon FDA/USP VI) Überwurfhülse (Typ N) Schutzkappe © 04 / 13 Mettler-Toledo AG InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i Printed in Switzerland 52 206 349...
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Seite 64: Lagerung
64 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Lagerung Für die Lagerung der Sensoren über eine Dauer von mehr als 24 Stunden empfehlen wir, die Schutzkap- pe, gefüllt mit der Reinigungs- und Konditionierlö- sung (Bestell-Nr. 52 200 255), wie sie für unsere portablen O -Messsysteme verwendet wird, aufzuset- zen. Diese Lösung besitzt einen Oxydationshemmer, der verhindert, dass der Sensor mit Sauerstoff in Kontakt kommt, wenn er nicht benutzt wird. Wenn der Sensor ohne Polarisierung über eine Woche gelagert wird, muss der Elektrolyt entfernt werden. Um die Reinigungs- und Konditionierlösung her- zustellen, gehen Sie wie folgt vor: Eine Tablette in 40 ml destilliertes Wasser geben und 5 Minuten warten, bis sie sich aufgelöst hat. Schutzkappe mit dieser Lösung füllen und Schutzkappe auf das Sensor e nde aufstecken. Die Reinigungs- und Konditionier l ösung hat Reinigungseigenschaften, die die Membran freihält von Mikroorganismen. Falls Sie kein Reinigungs- und Konditionierset haben, können Sie die Schutzkappe auch mit Prüfgel oder entgastem Wasser füllen. Vor dem Einbau des Sensors ist die Schutzkappe zu entfernen und der Sensor mit Wasser zu spülen. Vorsicht! Bei einer Lagerung des Sensors ohne Spannungsversorgung (Transmitter, Sensor- Master) von mehr als 1 Woche sollte der Sensor trocken, d.h. -
Seite 65: Technische Daten
InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Technische Daten InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i Messprinzip Polarografische Clark-Elektrode Betriebsbedingungen Zulässiger Druckbereich 6850 i: 0,2 … 6 bar (Messung) 6900 i: 0,2 … 6 bar (9 bar mit T-6900R) ... -
Seite 66: Bestellinformationen
66 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Zertifikate EHEDG, 3A 3.1 B (EN 10204.3 /1.B) ATEX-Zertifikat 6850 i / 6900 i: Ja 6950 i Nein FM-Zulassung 6850 i / 6900 i: Ja 6950 i Nein FDA / USP VI ... -
Seite 67: Ersatzteile
InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Ersatzteile Ersatzteil Bestell-Nr. – InPro 6850 i Membrankörper (einzeln), T-96 52 200 071 Membran-Kit T-96 (4 Membrankörper, 52 200 024 1 O-Ring-Set (Silikon), 25 ml Elektrolyt, medienberührte Teile SS 316L) Membrankörper (16 Stück), T-96 52 206 114 Elektrolyt-Nachfülllösung (25 ml) 34 100 2016 Innenkörper (Ersatz), InPro 6850 i 52 206 347 – InPro 6900 i Verstärkter Membrankörper (single), 52 201 108 I nPro 6900 (T-6900R) Verstärktes Membran-Kit ... -
Seite 68: Empfohlene Armaturen
Eintaucharmatur InDip 550 Hinweis: Die Armaturen sind in verschiedenen Versionen erhältlich. Um sicherzustellen, dass die Bestellnummer mit der gewünschten Version übereinstimmt, nehmen Sie bitte mit Ihrer METTLER TOLEDO Verkaufsorganisation Kontakt auf. Theorie der polarographischen Sensoren 10.1 Einführung In der analytischen Messung werden zwei verschie- dene Typen von Elektroden verwendet: Die potentio- metrischen und die amperometrischen. -
Seite 69: Prinzipieller Aufbau Von Sauerstoffelektroden
InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm die Potentialdifferenz zwischen der Messelektrode und einer fixen Referenzelektrode. Der Span- nungswert der Referenzelektrode muss dabei konstant sein. Alle potentiometrischen Elektroden unterliegen den Gesetzen nach Nernst. Aus diesem Grund können die Elektroden und die Messinstrumente in den meisten Fällen untereinander ausgetauscht werden. Eine wichtige Eigenschaft der potentio- metrischen Messungen ist die praktisch stromlo- se Bestimmung der Elektrodenspannung. Dadurch entstehen im Messmedium keine che- mischen Reaktionen und das Messmedium bleibt im Gleichgewicht. – Bei den amperometrischen Elektroden, wie zum Beispiel den Sauerstoffelektroden, basiert die Messung auf einer Strommessung. Die herkömmlichen Sauerstoffelektoden bestehen aus einer Kathode und einer Anode, die über einen Elektrolyten miteinander leitend verbunden sind. Eine geeignete Polarisations- spannung zwischen Anode und Kathode reduziert den Sauerstoff an der Kathode. - Seite 70 70 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm – Keine oder sehr geringe Abhängigkeit von den Strömungsbedingungen im Medium Bei den Clark-Elektroden ist die konstruktive Aus- legung sehr wichtig. Speziell die Dicke des Elektro- lytfilms zwischen der Kathode und der Membrane muss in sehr engen Grenzen gehalten werden, um eine gute Linearität und einen tiefen Nullstrom (Strom in reinem Stickstoff) zu gewährleisten. Die Sauerstoffsensoren von METTLER TOLEDO wer- den in verschiedenen Bauweisen angeboten: Typ A, 2 Elektroden System, InPro 6800 InPro 6800 für mittlere und höhere Sauerstoffkonzen- trationen. Kathode und Anode Referenz. Anode und Referenz sind in einer Silber Silberchloridelektrode vereinigt. An der Anode bzw. Referenz findet folgende Gleich- gewichtsreaktion statt: – Reaktion: 4 Ag + 4 Cl ...
- Seite 71 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Polarisations- spannung Referenz Kathode Anode Elektrolyt Glasisolator NTC 22 k Membrane Messung in Flüs- sigkeit oder Gas Typ C, 3 Elektroden, InPro 6900 InPro 6900 und InPro 6900 i. Für Sauerstoffmes- sungen im unteren ppb-Bereich. Anode und Refe- renz sind hier in einer Silber Silberchloridelektrode vereinigt (wie bei Typ A). Die Sensoren verfügen über einen zusätzlichen Guard-Ring um die Kathode. Dieser bildet wie die Kathode mit der Anode einen geschlossenen Stromkreis, welcher verhindert, dass Sauerstoff von der Seite zu der Kathode diffundiert ...
- Seite 72 72 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Typ D, 4 Elektroden, InPro 6950 Der InPro 6950 (i) ist vorgesehen zur Messung von permanent niedrigem Sauerstoff bis zu 0.1ppb. In Hinsicht auf das Messprinzip ist er eine Kombina- tion aus dem InPro6850 i und 6900 (i). Er besitzt 4 Elektroden. Anode und Referenz sind separiert in 2 Elektroden. Eine Platin Anode und eine Silber Sil- berchlorid Referenz. Eine Schuzringelektrode um die Kathode, wie beim InPro6900 i ist ebenfalls vorhan- den. Die Kathode besitzt den grössten Durchmesser von allen amperometrischen Sensoren von METTLER TOLEDO An der Elektrode finden folgende Reaktionen statt: – Kathode: + 2 H O + 4 e –...
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Seite 73: Einflussgrössen Auf Den Elektrodenstrom
InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm 10.3 Einflussgrössen auf den Elektrodenstrom Die Menge des diffundierten Sauerstoffs und die Grösse des Elektrodenstromes werden von folgenden Einflussgrössen bestimmt: – Sauerstoffpartialdruck im Messmedium – Membranmaterial und -dicke – Grösse der Kathode – Polarisationsspannung – Temperatur – Strömungsbedingungen im Messmedium Das Gesetz nach Fick zeigt den mathematischen Zusammenhang dieser Einflussgrössen auf: I = Electrodenstrom k = Konstante D = O -Durchdringungskoeffizient der Membran ... -
Seite 74: Temperatur
74 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Die Anode muss eine grosse Oberfläche aufweisen, damit sie nicht vom Elektrodenstrom polarisiert wird. 10.5 Temperatur Die Temperaturabhängigkeit des Elektrodenstroms bezogen auf einen konstanten Sauerstoffpartialdruck ist überwiegend durch die Eigenschaften der gas- durchlässigen Membran bestimmt. 10.6 Strömungsabhängigkeit Bei den meisten Sauerstoffelektroden ist der Elek- trodenstrom in ruhigen Messmedien kleiner als in bewegten Medien. Durch den Sauerstoffverbrauch der Elektrode wird ausserhalb der Membran in unmittel- barer Nähe der Kathode Sauerstoff aus dem Mess- medium zu H O reduziert. Der fehlende Sauerstoff wird durch Diffusion innerhalb des Messmediums wieder ersetzt. Ist der Elektrodenstrom sehr hoch, kann der reduzierte Sauerstoff durch die Diffusion nicht mehr vollständig ersetzt werden. Dadurch resultiert ein Elektrodenstrom der tiefer ist als der, der tatsächlich dem Messmedium entsprechen wür- de. In bewegten Messmedien wird der verbrauchte Sauerstoff nicht nur durch Diffusion innerhalb der Flüssigkeit zugeführt, sondern zusätzlich durch die vorbeiströmende Flüssigkeit (Konvektion). Dadurch wird eine Abnahme des Sauerstoffgehaltes an der Membranoberfläche verhindert. Stark abhängig von den Strömungsbedingungen sind Elektroden mit grossen Kathoden und dünnen hoch- durchlässigen Membranen (Elektroden mit hohem Elektrodenstrom). ... -
Seite 75: Sauerstoffpartialdruck - Sauerstoffkonzentration
InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm 10.7 Sauerstoffpartialdruck – Sauerstoffkonzentration Der Elektrodenstrom ist abhängig vom Sauerstoff- partialdruck und der Sauerstoffdurchlässigkeit der Membran. Die Umrechnung von Partialdruck in Sauerstoffkonzentration hängt vom Messmedium (Messung in Flüssigkeiten oder Gasen) ab. Messung in Flüssigkeiten Wird in Flüssigkeiten gemessen, hängt die Sauer- stoffkonzentration zusätzlich von der Löslichkeit des Sauerstoffs im Messmedium ab. Da diese aber vom Sensorstrom nicht erfasst wird, muss die Sauerstoff- konzentration im Transmitter berechnet werden. Dazu wird das Gesetz nach Henry angewendet welches besagt, dass die Sauerstoffkonzentration proportional zum Sauerstoffpartialdruck (pO ) ist. a = Löslichkeitsfaktor Wenn «a» konstant ist, kann die Sauerstoffkonzen- tration mit der Elektrode bestimmt werden. Dies stimmt jedoch nur bei konstanter Temperatur und für verdünnte wässerige Lösungen, wie zum Beispiel Trinkwasser. Der Löslichkeitsfaktor ist nicht nur im starken Masse von der Temperatur abhängig, sondern auch von der Zusammensetzung des Messmediums: Medium, Löslichkeit bei 20 °C gesättigt mit Luft und 760 mm Hg ... - Seite 76 76 InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i O Sensor 12 / 25 mm Beispiel: Allgemein bekannt sind die Volumenprozent Angaben bei der Zusammensetzung der Luft. So enthält Luft beispielsweise 20,95 % Sauerstoff. Dies entspricht 209’500 ppm (Vol.). (Umrechnung: Wert ppm = 10’000 3 Wert in %) Referenzen – W.M. Krebs, I.A. Haddad Develp. Ind. Microbio., 13, 113 (1972) – H. Bühler, W. Ingold GIT 20, 977 (1976) – W.M. Krebs, MBAA Techn. Quart. 16, 176 (1975) – D.P. Lucero, Ana. Chem. 40, 707 (1968) InPro 6850 i / 6900 i / 6950 i © 04 / 13 Mettler-Toledo AG 52 206 349 Printed in Switzerland...