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Messverfahren - Messgrößen - Anwendungsbereiche


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Quellennachweis:
Trendbericht Nr.14 zur ACHEMA 2009 / S. Stieler, BIS Prozesstechnik GmbH, Frankfurt am Main

 

Messverfahren - Technologien
pH-Messtechnik NMR- Spektroskopie FP-Spektrometer PGC Elektronische Nasen

Für die Reaktionskontrolle und Qualität des Endprodukts ist der inline gemessene pH-Wert eine bestimmende Größe, der Sensor als elektrochemisches Element aber vielen Einfüssen unterliegt. Regelmäßig wiederholte Kalibrierung und Justage sind die Folge - Einsichten aus dem Beitrag von Th.Steckenreiter / Endress+Hauser pH-Messtechnik zur Qualitätssicherung in der chemischen Produktion

Neben den wie gewohnt analogen Sensoren wurden digitale Sensoren entwickelt mit induktiver Strom- und Datenübertragung (bidirektional).
Mithilfe der Memosens-Technologie werden die Kalibrierdaten und verschiedene betriebliche Daten im Sensorkopf zur Begutachtung und Bewertung gespeichert.
Eine häufig missachtete Fehlerquelle ist die extreme Temperaturabhängigkleit des pH-Wertes ( + -1). "Scheinbare" Messgenauigkeiten / Reproduzierbarkkeiten von z.B. 0,001 für den pH-Wert sind daher sinnlos.

Unspezifische online-Messverfahren zur Bestimmung physikalischer Größen (Druck, Temperatur etc.) sind immer noch die dominierenden in der Prozessanalytik nach Ansicht von M.Maiwald / BAM - Online-NMR-Spektroskopie in der Prozessanalytik.

Jedoch nehmen die Anforderungen an die Analyse der Einsatzstoffe in der Wareneingangskontrolle oder in Stoffströmen ständig zu. Eine Vielzahl von spezifischen Verfahren - NIR- ,UV/VIS-, Massen- , Mikrowellen-Spektroskopie u.a. - sind werden vermehrt eingesetzt. Diesen allen ist gemeinsam die Problematik der Kalibrierung und Justierung im laufenden Prozessbetrieb.

Hier setzt die NMR-Spektroskopie (Nuclear Magnetic Resonace) an. Sie ist zerstörungsfrei und absolut, die Peakfläche ist direkt proportional zur Zahl der zugehörigen NMR-aktiven Kerne.

Die rasante Geräteentwicklung führte zu einer Steigerung der Empfindlichkeit und wesentlich reduziertem Aufwand in der Kryotechnik bis zur online-Anbindung eines NMR-Spektrometers (Probenabsaugung mithilfe von Filter und Dosierpumpe). Für den prozessnahen Einsatz sind jedoch weitere Entwicklungen norwendig.
Der Einsatz von Fabry-Pérot-Mikrospektrometern in der industriellen und medizinischen Analytik - M.Ebermann / InfraTec - ist besonders interessant in der IR-Absorptionsspektroskopie, speziell auch in der Mehrkomponentenanalyse.

Die IR-Spektroskopie ist ein eingeführtes Analyseverfahren für alle drei Aggregatzustände und Standard-Methode in der Prozessüberwachung und -regelung.
Die mikromechanisch hergestellten und elektrisch durchstimmbaren FP-Filter ermöglichen ebenfalls die Erfassung kontinuierlicher Spektren und können aber, im Unterschied zu konventionellen Analysatoren, im Gehäuse eines pyroelektrischen Detektors eingebaut werden - ein enormer Miniaturisierungsvorteil.

Zwei praktische Anwendungen belegen die Leistungsfähigkeit dieser Spektrometer.
Zum einen ist mit einem FP-Spektrometer in der Medizin die selektive Messung der Komponenten von Anästhesiegasen (Flurane, Lachgas) infolge der guten spektralen Auflösung.
Zum anderen können der Zustand und die Alterung von Schmierstoffen, z.B. in Offshore Windkraftanlagen, bestimmt werden.
Die Prozess-Gaschromatographie (PGC) unterliegt, auch als eingeführte Analysenmethode, der heute möglichen Systemvereinfachung und Verdichtung durch die Miniaturisierung (MEMS) und Standardisierung. Kostenreduzierung bei gleichzeitiger Erhöhung der Informationsinhalte sind typische Anforderungen, dargestellt von H.Mahler / Siemens in seinem Beitrag Einsatz von Prozess-Gaschromatographen in der chemischen Industrie.

Dieser Stand der Technik erfordert fast zwangsläufig eine System zur Überwachung vieler Gerätetechnologien, der unterschiedlichsten Prozessdaten, der Messdaten und Schnittstellen zu anderen Systemen - ein Analyser-Mangagement-System (ASM) ist notwendig, dessen Tools die Überwachung, die Validierung/Kalibrierung, die Wartung/KPI, die Reports und das Netzwerk-Monitoring sind.

Elektronische Nasen sind chemische Messsysteme die auf die Klassifizierung von Probenluft ausgerichtet sind. Typerweise sind dies breitbandige Gassensoren, deren Signalmuster auf Veränderungen in der Gasatmosphäre hinweisen.

P.Böcker / AltraSens Elektronische Nasen – Problematik, Technologien, Ausblicke

Elektronische Nasen, Einzelsenasoren wie auch Gassensor-Arrays, erfassen chemisch unterschiedliche Parameter (mehrdimensionle Datenermittlung).

Ein System zur Überwachung von Geruchsfiltern an einem Müllbunker ist seit acht Jahren im Dauereinsatz ohne Wechsel des Gassensors

Quellennachweis : 2. VDI-Fachkonferenz


 

 

 

 


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