DE4203008A1

DE4203008A1 - Carbon di:oxide concentration in water measurement - using gas=tight vessel to take set volume of water and given volume of gas to be mixed and measured

Info

Publication number: DE4203008A1
Application number: DE19924203008
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl Phys Pechhold; Johann Westhauser
Original assignee: PECHHOLD EBERHARD
Current assignee: PECHHOLD EBERHARD
Priority date: 1992-02-03
Filing date: 1992-02-03
Publication date: 1993-08-05

Abstract

To determine the concn. of CO2 dissolved in a water soln., esp. for usable and drinking water, a given volume (VL) of the soln. with a given volume of known CO2 concn. with undissolved or only slightly dissolved gas or gas mixt. is mixed intensively in a gas-tight and enclosed exchange vessel (A) until the partial CO2 pressure in the soln. is generally the same as the added mixed gas or gas mixt.. The CO2 concn. in the set volume of gas or gas mixt. is measured (M). The final CO2 concn. is calculated from the measured CO2 concn., the set soln. volume (VL), and the given volume of gas or gas mixt.. Also claimed is a gas-tight and closable vessel (A) and a gas transfer system with a gas entry (GE) connected to the CO2 measurement unit (M). The volume within the vessel (A) can be reduced by an underpressure to drive out the gas or to stop suction into the vessel. While the gas is extracted, it can be replaced by a fluid. The given volume (VL) of the soln. can be intensively mixed with a smaller volume of soln. with a gas or gas mixt. not dissolved or only slightly dissolved, in a gastight closed vessel (A) to equalise the CO2 partial pressure and the mixed gas or gas mixt.. The CO2 concn. in the smaller set volume is measured (M) to give a proximity value for the CO2 concn. in the water soln.. The soln. is mixed through with air by agitating the vessel (A). USE/ADVANTAGE - The method is to determine the CO2 content of the water to set the parameters for the water delivery channels. The CO2 concn. can be checked without a laboratory.

Description

Aus natürlichen Quellen gewonnenes Trink- oder Brauchwasser enthält stets physikalisch gelöstes Kohlendioxid (CO₂). Obgleich nur ein geringer Teil dieses Kohlendioxids mit dem Wasser reagiert, bestimmt es maßgeblich wesentliche Eigenschaften des jeweiligen Wassers, z. B. das Kalklösungs- und Kalkabscheidungsvermögen sowie das Korrosionsverhalten gegenüber zum Bau von Wasserleitungen und -behältern verwendeten Werkstoffen. Es ist deshalb in vielen Fällen wichtig, die Kohlendioxidkonzentration eines Wassers zu kennen.Drinking or process water obtained from natural sources always contains physically dissolved carbon dioxide (CO₂). Although only a small part of this carbon dioxide with the water responds, it determines the essential properties of the respective water, e.g. B. the lime solution and Limescale removal capacity and corrosion behavior opposite to the construction of water pipes and containers used materials. It is therefore in many cases important to know the carbon dioxide concentration of a water.

Es sind auch bereits verschiedene Verfahren zur Bestimmung der Konzentration von in Wasser gelöstem Kohlendioxid bekannt, z. B. aus dem Fachbuch "Wasserchemie für Ingenieure" von Sontheimer, Spindler und Rohmann, herausgegeben vom Engler-Bunte-Institut der Universität Karlsruhe, insbesondere Kapitel 4 und Anhang B, oder aus der Loseblatt-Sammlung "Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchung (DEV)", D8.There are also various methods for determining the Concentration of carbon dioxide dissolved in water is known, e.g. B. from the specialist book "Water Chemistry for Engineers" by Sontheimer, Spindler and Rohmann, published by the Engler Bunte Institute the University of Karlsruhe, in particular Chapter 4 and Appendix B, or from the loose-leaf collection "German standard procedure for Water, sewage and sludge investigation (DEV) ", D8.

Alle diese Verfahren bestimmen die Kohlendioxidkonzentration nicht direkt, sondern über Hilfsgrößen z. B. den nur schwierig genau zu messenden pH-Wert oder die im Labor durch Titration zu bestimmenden p- und m-Werte. Eine Kohlendioxidbestimmung setzt deshalb meist den Transport einer Probe in ein geeignetes Labor voraus, was neben dem Nachteil, daß das Ergebnis nicht sofort vorliegt, die Gefahr mit sich bringt, daß während des Transportes Kohlendioxid aus der Probe entweicht und das Ergebnis der Bestimmung verfälscht.All of these methods determine the carbon dioxide concentration not directly, but via auxiliary variables e.g. B. only difficult pH to be measured precisely or in the laboratory by titration determining p and m values. A carbon dioxide determination sets therefore mostly the transport of a sample to a suitable laboratory advance, besides the disadvantage that the result is not immediate is present, which entails the risk that during the Transported carbon dioxide escapes from the sample and that Falsified result of determination.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, nach dem eine Bestimmung der Kohlendioxidkonzentration in einer wäßrigen Lösung vorort, ohne Laborarbeiten ausführen zu müssen, möglich ist. Aufgabe der Erfindung ist weiterhin, eine zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens geeignete Einrichtung anzugeben.The invention is therefore based on the object of a method specify after which a determination of Carbon dioxide concentration in a local aqueous solution without Having to do laboratory work is possible. Task of Invention is further one for performing the above to specify the appropriate procedure.

Die Aufgabe der Erfindung wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2, hinsichtlich der zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Einrichtung durch die Merkmale des Patentanspruchs 5 gelöst.The object of the invention is in terms of the method by the features of claims 1 and 2, with regard the facility suitable for carrying out the procedure solved by the features of claim 5.

Das Verfahren nach der Erfindung erlaubt eine schnelle und ausreichend genaue Vorort-Bestimmung der Kohlendioxidkonzentrationen wäßriger Lösungen, insbesondere natürlicher Wässer. Bei Verwendung heute verfügbarer tragbarer Kohlendioxidmeßgeräte läßt sich eine derartige Bestimmung innerhalb von etwa einer Minute durchführen. Die im Anspruch 1 vorgesehene Berechnung kann nämlich bei gleichbleibend bekanntem Kohlendioxidanteil des der Lösung zuzumischenden Gases oder Gasgemisches (dies ist z. B. für Luft außerhalb geschlossener Räume der Fall) und fest vorgegebenen Mengen der zu mischenden Komponenten größtenteils vorab erfolgen, so daß das Vorort erhaltene Meßergebnis nur noch mit einem festen Korrekturfaktor, der z. B. einer Tabelle entnommen wird, multipliziert zu werden braucht, um die gesuchte Kohlendioxidkonzentration der Lösung zu ergeben. Wird, wie in Anspruch 2 vorgesehen, die der Lösung zuzumischende Gasmenge oder Gasgemischmenge sehr klein gegenüber der Menge der Lösung bemessen, so kann bei nicht zu hohen Anforderungen an die Genauigkeit sogar ganz auf eine Korrektur des Meßergebnisses verzichtet werden.The method according to the invention allows a quick and sufficiently precise on-site determination of the Carbon dioxide concentrations of aqueous solutions, especially natural water. When using portable available today Such a determination can be made using carbon dioxide measuring devices perform within about a minute. The in claim 1 provided calculation can namely remain the same known carbon dioxide content of the solution to be mixed Gases or gas mixture (this is e.g. for air outside closed rooms the case) and fixed amounts of components to be mixed largely take place in advance, so that the measurement result obtained on site only with a fixed Correction factor, the z. B. is taken from a table, needs to be multiplied by the searched one To give carbon dioxide concentration of the solution. Will, as in Claim 2 provided the amount of gas to be mixed in the solution or gas mixture amount very small compared to the amount of solution dimensioned, so if the demands on the Accuracy even on a correction of the measurement result to be dispensed with.

Das Verfahren kommt dabei ohne unhandliches oder empfindliches Laborgerät aus und kann auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen, wie sie z. B. an schwer zugänglichen Quellen oder Flußläufen, in Schächten oder Brunnenstuben anzutreffen sind, durchgeführt werden. The process comes without unwieldy or sensitive Laboratory equipment and can also be difficult Environmental conditions, such as. B. in difficult to access Springs or rivers, in shafts or well rooms are to be found.

Besonders einfach gestaltet sich das Verfahren nach der Erfindung bei Verwendung von atmosphärischer Luft als zuzumischendem Gasgemisch, wie dies im Anspruch 3 beschrieben ist. Als Austauschgefäß kann dann ein Behälter mit wenigen Litern Rauminhalt verwendet werden, der, dem vorgegebenen Mengenverhältnis zwischen Lösung und Gasgemisch entsprechend mit Lösung gefüllt, unter Einschluß des verbleibenden vorgegebenen Luftvolumens verschlossen und anschließend zur Durchmischung der Komponenten zehn bis zwanzig Sekunden lang geschüttelt wird.The process according to the Invention when using atmospheric air as admixed gas mixture as described in claim 3 is. A container with a few can then be used as an exchange vessel Liters of volume are used, the given Quantity ratio between solution and gas mixture accordingly filled with solution, including the remaining one predetermined air volume closed and then to Mix the components for ten to twenty seconds is shaken.

Ein in Anspruch 4 beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht die Verwendung eines optisch arbeitenden Kohlendioxidmeßgerätes zur Messung der Kohlendioxidkonzentration der zugemischten Gas- oder Gasgemischmenge vor. Damit wird eine große Genauigkeit bei der Bestimmung der Kohlendioxidkonzentration der Lösung erreicht.An embodiment described in claim 4 Invention provides the use of an optically working Carbon dioxide measuring device for measuring the Carbon dioxide concentration of the mixed gas or Gas mixture amount before. This gives great accuracy in the Determination of the carbon dioxide concentration of the solution reached.

Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Einrichtung ist im Patentanspruch 5 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Einrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche 6 bis 12.A facility suitable for carrying out the method is specified in claim 5. Advantageous further training this device are the subject of dependent claims 6 to 12.

So eignet sich das im Patentanspruch 6 beschriebene, einfache Austauschgefäß für eine Verwendung von Umgebungsluft als zuzumischende Gaskomponente. Anhand der Füllstandsskala läßt sich hier der von außen sichtbare Flüssigkeitsspiegel beim Befüllen des Gefäßes so einstellen, daß das Verhältnis zwischen eingefüllter Lösungsmenge und lufterfülltem Restvolumen des Gefäßes dem gewünschten vorgegebenen Mengenverhältnis zwischen Lösung und zuzumischender Luft entspricht. Nach dem Mischen der Komponenten durch Schütteln des verschlossenen Austauschgefäßes kann die Gaskomponente (Luft mit zu messendem Kohlendioxidanteil) über die Gasüberleitvorrichtung dem Kohlendioxidmeßgerät zugeführt werden. Der zur Gasüberleitung erforderliche Druckunterschied zwischen Austauschgefäß und Kohlendioxidmeßgerät kann dabei durch Zusammendrücken des Austauschgefäßes hergestellt werden. Ist das Kohlendioxidmeßgerät mit einer Ansaugvorrichtung ausgestattet, so erlaubt die Zusammendrückbarkeit des Austauschgefäßes das Absaugen des gesamten Luftvolumens, ohne daß ein die Gasüberleitung behindernder Unterdruck im Austauschgefäß entsteht.So the simple described in claim 6 is suitable Exchange vessel for the use of ambient air as gas component to be mixed. Based on the level scale the liquid level visible from the outside Fill the vessel so that the ratio between filled solution and air-filled remaining volume of the Vessel the desired predetermined ratio between Solution and air to be mixed corresponds. After mixing the Components by shaking the sealed exchange container can the gas component (air with the Carbon dioxide content) via the gas transfer device Carbon dioxide meter are supplied. The one for gas transfer required pressure difference between the exchange vessel and Carbon dioxide measuring device can by pressing the Exchange vessel are manufactured. Is this Carbon dioxide meter equipped with a suction device, so the compressibility of the exchange vessel allows that Aspirate the entire volume of air without a Negative pressure in the exchange vessel which hinders gas conduction arises.

Prinzipiell dieselben Vorteile bietet eine gemäß Anspruch 7 ausgebildete Einrichtung. Das in dieser Einrichtung verwendete Austauschgefäß ermöglicht jedoch einen noch besseren Ausgleich des beim Absaugen des Gases aus dem Austauschgefäß entstehenden Unterdrucks.In principle, the same advantages are offered by one according to claim 7 trained institution. The one used in this facility However, the exchange vessel enables even better compensation that is created when the gas is extracted from the exchange vessel Negative pressure.

Eine im Patentanspruch 8 angegebene Weiterbildung der Einrichtung nach der Erfindung ermöglicht eine einfache Einstellung eines vorgegebenen festen Mengenverhältnisses der im Austauschgefäß zu mischenden Komponenten sowie die Verwendung von Prüfgas anstelle von atmosphärischer Luft.A specified in claim 8 training of Device according to the invention enables simple Setting a predetermined fixed ratio of the components to be mixed in the exchange vessel as well as the Use of test gas instead of atmospheric air.

Gegenstand des Anspruchs 9 ist eine Maßnahme, die eine ungehinderte Gasüberleitung zum Kohlendioxidmeßgerät ohne gleichzeitige Volumenänderung des Austauschgerätes ermöglicht.The subject of claim 9 is a measure that a unhindered gas transfer to the carbon dioxide meter without allows simultaneous volume change of the replacement device.

Eine in Anspruch 10 beschriebene Ausgestaltung der Einrichtung nach der Erfindung erleichtert ein Senkrechthalten des Austauschgefäßes beim Ablesen des Füllstandes.An embodiment of the device described in claim 10 according to the invention facilitates holding the Exchange vessel when reading the level.

Anspruch 11 betrifft eine Möglichkeit, das Eindringen von Lösung in ein über die Gasüberleitvorrichtung angeschlossenen Kohlendioxidmeßgerät und damit dessen eventuelle Schädigung zu verhindern.Claim 11 relates to a way of intrusion Solution in a connected via the gas transfer device Carbon dioxide measuring device and thus its possible damage prevent.

Gegenstand des Anspruchs 12, schließlich, sind Hilfseinrichtungen, die die Benutzung der Einrichtung erleichtern und das Verfahren von benutzerspezifischen Einflüssen unabhängiger machen.Subject of claim 12, finally, are Auxiliary facilities, the use of the facility facilitate and the process of custom Make influences more independent.

Im folgenden sollen verschiedene mögliche Ausführungsarten des Verfahrens nach der Erfindung sowie - anhand von drei Figuren - Ausführungsbeispiele einer zur Durchführung des Verfahrens verwendbaren Einrichtung ausführlich beschrieben werden.In the following, various possible designs of the Method according to the invention and - based on three figures - Exemplary embodiments of one for carrying out the method usable device are described in detail.

Fig. 1 zeigt schematisch eine zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignete Einrichtung. Fig. 1 shows schematically a device suitable for carrying out the method according to the invention.

Fig. 2 zeigt ein in dieser Einrichtung verwendbares Austauschgefäß. Fig. 2 shows a usable in this device exchange vessel.

Fig. 3 zeigt ein Austauschgefäß, das die Verwendung von Prüfgasen oder synthetischer Luft als Zuzumischendes Gas oder Gasgemisch erleichtert. Fig. 3 shows an exchange vessel which facilitates the use of calibration gas mixtures or synthetic air as Zuzumischendes gas or gas mixture.

In Fig. 1 ist ein Austauschgefäß A dargestellt, welches über eine Gasüberleitvorrichtung mit einem Kohlendioxidmeßgerät M verbunden ist. Die Gasüberleitvorrichtung besteht aus einem unmittelbar an einer Gasauslaßöffnung GA des Austauschgefäßes angeordneten Absperrventil V1, einer Verbindungsleitung VL und einem in diese Verbindungsleitung eingefügten Flüssigkeitssperrmittel FS wie z. B. einem PTFE-Filter. Die Verbindungsleitung ist an einen Gaseinlaßstutzen GE des Kohlendioxidmeßgeräts, das z. B. ein optisch messendes Gerät mit eingebauter Ansaugpumpe (z. B. Typ Multiwarn P CO₂-O₂ der Firma Drägerwerk AG, Lübeck) sein kann, angeschlossen. Das Austauschgefäß besitzt zylindrischen Querschnitt und läuft an beiden Enden, ähnlich einer Stahlflasche, rund zu. Es weist an seinem in der Figur unteren Ende eine gasdicht verschließbare Flüssigkeitseinfüllöffnung FE auf. Die Gasauslaßöffnung befindet sich an dem der Flüssigkeitseinfüllöffnung gegenüberliegenden Ende des Austauschgefäßes. Das Austauschgefäß besteht aus einem durchsichtigen oder gut durchscheinenden Werkstoff (z. B. PE oder Weich-PVC) , der außerdem elastisch verformbar ist, so daß das Austauschgefäß durch seitlichen Druck wie eine Spritzflasche zusammengedrückt werden kann. Dies kommt in der Figur durch die im verformten Zustand als durchbrochene Linien WZ dargestellten Gefäßwandungen zum Ausdruck. Das Austauschgefäß weist schließlich eine Füllstandsmeßskala SK auf, an der die Menge der eingefüllten Lösung und damit auch das noch von Gas oder Gasgemisch erfüllte Gefäßvolumen abgelesen werden kann.In Fig. 1 an exchange vessel A is shown, which is connected via a Gasüberleitvorrichtung with a Kohlendioxidmeßgerät M. The gas transfer device consists of a shut-off valve V1 arranged directly at a gas outlet opening GA of the exchange vessel, a connecting line VL and a liquid blocking agent FS inserted into this connecting line, such as e.g. B. a PTFE filter. The connecting line is to a gas inlet connector GE of the carbon dioxide meter, which, for. B. an optical measuring device with built-in suction pump (z. B. Type Multiwarn P CO₂-O₂ from Drägerwerk AG, Lübeck) can be connected. The exchange vessel has a cylindrical cross-section and runs around at both ends, similar to a steel bottle. It has at its lower end in the figure a gas-tightly closable liquid filling opening FE. The gas outlet opening is located at the end of the exchange vessel opposite the liquid filling opening. The exchange vessel consists of a transparent or translucent material (e.g. PE or soft PVC), which is also elastically deformable, so that the exchange vessel can be compressed like a squirt bottle by lateral pressure. This is expressed in the figure by the vessel walls shown as broken lines WZ in the deformed state. The exchange vessel finally has a fill level measuring scale SK, on which the amount of the solution filled and thus also the volume of the vessel still filled with gas or gas mixture can be read.

Zur Bestimmung des Kohlendioxidgehaltes eines Wassers unter Verwendung von atmosphärischer Luft als zuzumischendem Gasgemisch wird das Austauschgefäß bei geschlossenem Absperrventil V1 und, wenn aus Gründen der bequemeren Handhabung erwünscht, abgetrennter Verbindungsleitung über die Flüssigkeitseinfüllöffnung mit Wasser bis zu einer Füllhöhe gefüllt, die das Gefäßvolumen in einem vorgegebenen Verhältnis, das dem Verhältnis der vorgegebenen Wassermenge zu der vorgegebenen Menge zuzumischender Luft entspricht, teilt. Danach wird die Flüssigkeitseinfüllöffnung geschlossen und das Austauschgefäß zehn bis zwanzig Sekunden lang geschüttelt. Dabei ist darauf zu achten, daß sich Luft und Wasser ständig intensiv miteinander mischen. Nach dem Schütteln wird das Austauschgefäß mit der Flüssigkeitseinfüllöffnung nach unten gerichtet, so daß sich die im Gefäß enthaltene Luft vor der zur Gasüberleitvorrichtung führenden, durch das Absperrventil V1 verschlossenen Gasauslaßöffnung GA sammelt. Nach Anschluß der Verbindungsleitung - falls diese zuvor abgetrennt worden war - und Einschalten des Kohlendioxidmeßgerätes wird das Absperrventil V1 geöffnet und das Absaugen der Luft beobachtet. Nachdem etwa die Hälfte des anfangs vorhandenen Luftvolumens abgesaugt ist, wird die Anzeige des Kohlendioxidmeßgerätes abgelesen und, falls das Meßgerät dazu ausgerüstet ist, im Meßgerät abgespeichert.To determine the carbon dioxide content of a water under Use of atmospheric air to be mixed The exchange vessel becomes a gas mixture when the Shut-off valve V1 and, if for the sake of convenience Handling desired, disconnected connecting line via the Liquid filling opening with water up to a filling level filled the vascular volume in a predetermined ratio, the the ratio of the specified amount of water to the corresponds to the specified amount of air to be mixed. Then the liquid filling opening is closed and that Exchange tube shaken for ten to twenty seconds. It is important to ensure that air and water are constantly mix intensively. After shaking it will Exchange vessel with the liquid filling opening facing down directed so that the air contained in the vessel in front of the Gas transfer device leading through the shut-off valve V1 closed gas outlet opening GA collects. After connecting the Connecting line - if this had been disconnected beforehand - and turning on the carbon dioxide meter will Shut-off valve V1 opened and the suction of the air is observed. After about half of the initial air volume is sucked off, the display of the carbon dioxide meter read and, if the measuring device is equipped, in Meter saved.

Durch das Absaugen der Luft entsteht im Austauschgefäß ein Unterdruck, der aber durch Verformung der Seitenwände des Gefäßes und die damit verbundene Volumenverkleinerung zum größten Teil ausgeglichen wird, so daß die im Austauschgefäß befindliche Luft vollständig abgesaugt werden kann. Auf die Kohlendioxidmessung hat der begrenzt auftretende Unterdruck keinen Einfluß, da diese jenseits der Ansaugpumpe, unter Atmosphärendruck erfolgt. Besitzt das Kohlendioxidmeßgerät keine Absaugpumpe, so kann das Überströmen der Luft in das Meßgerät durch Zusammendrücken der Seitenwände des Austauschgefäßes bewirkt werden.The air is drawn off in the exchange vessel Negative pressure, which is caused by deformation of the side walls of the Vessel and the associated volume reduction for is largely balanced, so that in the exchange vessel air can be extracted completely. On the Carbon dioxide measurement has the limited negative pressure no influence, since this is below the suction pump Atmospheric pressure takes place. Has the carbon dioxide meter no suction pump, the overflow of air into the Measuring device by squeezing the side walls of the Exchange vessel can be effected.

Um die Kohlendioxidkonzentration K_L der Lösung - in diesem Falle des zu untersuchenden Wassers - zu erhalten, wird diese aus der am Kohlendioxidmeßgerät abgelesenen Kohlendioxidkonzentration K_M des aus dem Austauschgefäß abgesaugten Gasgemisches, den vorgegebenen Volumina der Lösungsmenge V_L, der Gas- oder Gasgemischmenge V_G und der bekannten oder unmittelbar zuvor gemessenen Kohlendioxidkonzentration K_G des zuzumischenden Gases oder Gasgemisches - hier der Umgebungsluft - nach der BeziehungIn order to obtain the carbon dioxide concentration K _{L of} the solution - in this case the water to be examined - it is obtained from the carbon dioxide concentration K _M of the gas mixture extracted from the exchange vessel, the predetermined volumes of the solution quantity V _L , the gas or gas mixture quantity V from the carbon dioxide measuring device _G and the known or immediately measured carbon dioxide concentration K _{G of} the gas or gas mixture to be mixed - here the ambient air - according to the relationship

K_L = K_H _*K_M + V_G(K_M-K_G)/V_L _*R_*TK _L = K _H _* K _M + V _G (K _M -K _G ) / V _L _* R _* T

berechnet. Hierbei ist T die Temperatur des Wassers in Kelvin, R die allgemeine Gaskonstante und K_H der (temperaturabhängige) Lösungskoeffizient von Kohlendioxid in Wasser. Bei nicht zu großen Anforderungen an die Genauigkeit der Bestimmung kann der ganz rechts stehende Term der obigen Gleichung vernachlässigt werden, so daß sich die Berechnung auf eine Multiplikation des abgelesenen Meßwertes K_M mit dem aus einer Tabelle entnehmbaren Lösungskoeffizienten K_H reduziert. Eine solche Vernachlässigung ist vor allem dann sinnvoll wenn als zuzumischendes Gasgemisch atmosphärische Luft (Kohlendioxidkonzentration ca. 0,03 Vol%) verwendet wird und die zuzumischende Luftmenge V_G kleiner als die Lösungsmenge(Wassermenge) V_L bemessen ist.calculated. Here T is the temperature of the water in Kelvin, R is the general gas constant and K _{H is} the (temperature-dependent) solution coefficient of carbon dioxide in water. If the requirements for the accuracy of the determination are not too great, the rightmost term of the above equation can be neglected, so that the calculation is reduced to a multiplication of the measured value K _M read by the solution coefficient K _H which can be taken from a table. Such neglect is particularly useful when atmospheric air (carbon dioxide concentration approx. 0.03 vol%) is used as the gas mixture to be mixed and the amount of air V _{G to be} mixed is smaller than the amount of solution (water) V _L.

Fig. 2 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung des Austauschgefäßes. Dieses besteht hier aus einem formstabilen Unterteil UT und einem mit diesem verbundenen, in der Art eines Faltenbalges zusammendrückbaren Oberteil OT. Das Gefäßunterteil ist, wie das in Fig. 1 dargestellte Austauschgefäß, aus durchsichtigem oder durchscheinendem Werkstoff hergestellt und weist eine Flüssigkeitseinfüllöffnung FE und eine Füllstandsmeßskala SK auf. Bei fest vorgegebenem Mengenverhältnis der im Gefäß zu mischenden Komponenten kann anstelle einer Skala auch nur eine Marke in der Art eines Eichstriches an der Gefäßwand angebracht sein. Das Gefäßoberteil ist mittels eines Flansches mit dem Unterteil verbunden und in seiner Ausdehnfähigkeit durch einen in Fig. 2 schematisch als Bügel B wiedergegebenen Anschlag begrenzt. Damit soll ein definiertes, reproduzierbares Einfüllvolumen in bezug auf die Füllstandsmeßskala sichergestellt werden. Der Anschlag kann entfallen, wenn anstelle eines Faltenbalges ein zusammenfaltbarer Beutel aus einem nicht dehnbaren Folienmaterial als Gefäßoberteil verwendet wird. Fig. 2 shows a further possible embodiment of the exchange vessel. This consists of a dimensionally stable lower part UT and an upper part OT connected to it and compressible in the manner of a bellows. The lower part of the vessel, like the exchange vessel shown in FIG. 1, is made of transparent or translucent material and has a liquid fill opening FE and a fill level measuring scale SK. Given a fixed quantity ratio of the components to be mixed in the vessel, instead of a scale, only one mark in the manner of a calibration line can be attached to the vessel wall. The upper part of the vessel is connected to the lower part by means of a flange and its expandability is limited by a stop shown schematically as bracket B in FIG. 2. This is to ensure a defined, reproducible filling volume in relation to the level measuring scale. The stop can be omitted if, instead of a bellows, a collapsible bag made of a non-stretchable film material is used as the upper part of the vessel.

Die Gasauslaßöffnung GA ist in Fig. 2 an der Spitze des Faltenbalges vorgesehen und durch ein Absperrventil V2 verschlossen. Die Befüllung, Durchmischung und anschließende Gasüberleitung in ein angeschlossenes Kohlendioxidmeßgerät erfolgt wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben. Die leichte Zusammendrückbarkeit des Faltenbalges oder eines an dessen Stelle verwendeten faltbaren Beutels bewirkt, daß im Austauschgefäß bis zur vollständigen Entnahme des darin befindlichen Gases nahezu Außendruck herrscht.The gas outlet opening GA is provided in Fig. 2 at the top of the bellows and closed by a shut-off valve V2. The filling, mixing and subsequent gas transfer into a connected carbon dioxide measuring device is carried out as described in connection with FIG. 1. The easy compressibility of the bellows or a foldable bag used in its place means that there is almost external pressure in the exchange vessel until the gas contained therein has been completely removed.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Austauschgefäße müssen, damit beim Ablesen des Füllstandes kein Fehler unterläuft, während des Füllens in genau senkrechter Lage gehalten werden. Dies kann durch eine nicht dargestellte Halteschlaufe erleichtert werden, die, an drei in je 120 Grad Winkelabstand voneinander entlang dem Gefäßumfang verteilten Punkten verankert, einen in der Verlängerung der Gefäßachse, oberhalb der Flüssigkeitseinfüllöffnung gelegenen Aufhängepunkt bildet.The exchange vessels shown in FIGS. 1 and 2 must be kept in an exactly vertical position during filling so that no error occurs when reading the fill level. This can be facilitated by a strap, not shown, which, anchored at three points spaced 120 degrees apart from one another along the circumference of the vessel, forms a suspension point located in the extension of the axis of the vessel, above the liquid filling opening.

In Fig. 3 ist ein Austauschgefäß (A) wiedergegeben, bei dem sowohl die Befüllung mit Lösung als auch die Gasentnahme von oben erfolgt. Das Gefäß ist, wie das in Fig. 1 dargestellte Gefäß, von außen zusammendrückbar. Es braucht jedoch nicht durchsichtig oder durchscheinend zu sein. Das Verhältnis zwischen vorgegebener Lösungsmenge und zuzumischender Gas- oder Gasgemischmenge wird hier durch einen seitlich angebrachten Überlauf, der durch ein Überlaufventil VÜ abgesperrt werden kann, eingestellt. Die Befüllung erfolgt durch die oben angeordnete Flüssigkeitseinfüllöffnung FE. Dicht neben der Flüssigkeitseinfüllöffnung befindet sich die Gasauslaßöffnung GA, die hier von einem Drei-Wege-Ventil V3 abgeschlossen wird und sowohl der Gasüberleitung zu einem Kohlendioxidmeßgerät als auch der Gaszuführung dient. Je nach Stellung des Ventils V3 wird hier Gas über einen Meßanschluß MA abgesaugt oder ausgeblasen oder es wird Gas über einen Prüfgas-Einlaß PE in das Gefäß eingeleitet.In Fig. 3 an exchange vessel (A) is shown, in which both the filling with solution and the gas extraction takes place from above. The vessel, like the vessel shown in FIG. 1, can be compressed from the outside. However, it does not have to be transparent or translucent. The ratio between the specified amount of solution and the amount of gas or gas mixture to be mixed is set here by an overflow attached to the side, which can be shut off by an overflow valve VÜ. Filling takes place through the liquid filling opening FE arranged at the top. The gas outlet opening GA, which is closed here by a three-way valve V3 and is used both for the gas transfer to a carbon dioxide measuring device and for the gas supply, is located close to the liquid filling opening. Depending on the position of the valve V3, gas is extracted or blown out via a measuring connection MA or gas is introduced into the vessel via a test gas inlet PE.

Eine Kohlendioxidbestimmung mit Hilfe einer mit dem in Fig. 3 dargestellten Austauschgefäß ausgestatteten Einrichtung verläuft wie folgt:A carbon dioxide determination using a device equipped with the exchange vessel shown in FIG. 3 proceeds as follows:

Zunächst wird das Austauschgefäß über die Flüssigkeitseinfüllöffnung FE bei geschlossenen Ventilen VÜ und V3 vollständig mit Lösung (Wasser) gefüllt und dicht verschlossen. Dann wird das Überlaufventil geöffnet und das Drei-Wege-Ventil in eine Stellung gebracht, die den Prüfgaseinlaß PE mit dem Gasauslaß GA verbindet. Damit kann Lösung über das Überlaufventil ablaufen bis ein durch die Höhe des Überlaufes bestimmter vorgegebener Füllstand SP erreicht ist. Während des Ablaufens der Lösung ist eine der abgelaufenen Lösungsmenge entsprechende Luftmenge oder, falls an den Prüfgas-Einlaß zuvor Prüfgas angeschlossen wurde, die entsprechende Menge Prüfgas über den Prüfgas-Einlaß in das Austauschgefäß eingeströmt. Damit ist das vorgegebene Mengenverhältnis zwischen Lösung und zuzumischendem Gas oder Gasgemisch eingestellt. Die Ventile VÜ und V3 werden nun geschlossen und das Austauschgefäß wird geschüttelt. Anschließend wird über das Ventil V3 eine Verbindung zum Kohlendioxidmeßgerät hergestellt und das im Austauschgefäß befindliche Gas oder Gasgemisch zur Messung der Kohlendioxidkonzentration abgesaugt oder durch Zusammendrücken des Austauschgefäßes hinübergepumpt.First the exchange vessel is placed over the Liquid filling opening FE with closed valves VÜ and V3 completely filled with solution (water) and tight locked. Then the overflow valve is opened and that Three-way valve placed in a position that the test gas inlet PE connects to the gas outlet GA. This can be a solution drain over the overflow valve until a through the height of the Overflow certain predetermined fill level SP is reached. One of the expired is while the solution is running Amount of solution corresponding amount of air or, if at the Test gas inlet was previously connected to test gas, which corresponding amount of test gas via the test gas inlet in the Exchange vessel flown in. This is the default Quantity ratio between solution and gas to be mixed or Gas mixture set. The valves VÜ and V3 are now closed and the exchange vessel is shaken. Then a connection to the Carbon dioxide meter manufactured and in the exchange vessel located gas or gas mixture for measuring the Aspirated carbon dioxide concentration or by squeezing pumped over the exchange vessel.

Die Berechnung der zu bestimmenden Kohlendioxidkonzentration der Lösung erfolgt wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben.The carbon dioxide concentration of the solution to be determined is calculated as described in connection with FIG. 1.

Das in Fig. 3 dargestellte Austauschgefäß kann, um ein leichteres Absaugen des enthaltenen Gases oder Gasgemischs zu ermöglichen, mit einer nicht dargestellten zusätzlichen Flüssigkeitseinfüllöffnung versehen sein, die in der Nähe des Gefäßbodens angeordnet ist und über die zum Ersatz des abgesaugten Gases Lösung in das Austauschgefäß gedrückt werden kann. In diesem Falle kann das Austauschgefäß auch aus einem starren Werkstoff bestehen.The exchange vessel shown in FIG. 3 can be provided with an additional liquid filler opening, not shown, which is arranged near the bottom of the vessel and via which solution for replacing the extracted gas into the exchange vessel, in order to facilitate easier suction of the contained gas or gas mixture can be pressed. In this case, the exchange vessel can also consist of a rigid material.

Claims

1. A method for determining the carbon dioxide concentration in an aqueous solution, in particular in drinking or industrial water, characterized in that a predetermined amount (V _L ) of this solution with a predetermined amount (V _G ) of a gas which is insoluble or only slightly soluble in the solution or gas mixture with a known carbon dioxide concentration (K _G ) is mixed intensively in a gas-tight exchange vessel (A) until the carbon dioxide partial pressures in the solution and the admixed gas or gas mixture have been at least approximately equalized, that the carbon dioxide concentration (K _M ) measured in the specified amount of gas or gas mixture by means of a suitable measuring device (M) and the carbon dioxide concentration of the solution from the measured carbon dioxide concentration (K _M ), the given amount of solution (V _L ), the given amount of gas or gas mixture (V _G ) and their known starting carbon dioxide concentration (K _G ) is calculated.

2. Method for the approximate determination of the carbon dioxide concentration (K _L ) in an aqueous solution, in particular in drinking or industrial water, characterized in that a predetermined amount (V _L ) of this solution with a predetermined, compared to the predetermined amount of solution (V _L ) small Amount (V _G ) of a gas or gas mixture which is insoluble or only slightly soluble in the solution is mixed intensively in a gas-tight exchange vessel (A) until the carbon dioxide partial pressures in the solution and the mixed gas or gas mixture are at least approximately equalized and that the carbon dioxide concentration (K _M ) is then measured in the predetermined amount of gas or gas mixture (V _G ) as an approximate value for the carbon dioxide concentration (K _L ) of the aqueous solution by means of a suitable measuring device (M).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that air is used as the gas mixture and that the mixing the solution with the air by shaking the exchange vessel (A) he follows.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an infrared absorption of the carbon dioxide evaluating measuring device (M) is used to measure the carbon dioxide concentration in the gas or gas mixture amount (V _G ).

5. Device for performing the method according to one of the claims 1 to 4, characterized in that it is suitable for measuring the carbon dioxide concentration in a gas mixture carbon dioxide measuring device (M), one for receiving a quantity of liquid (V _L ) and a quantity of gas to be mixed therewith (V _G ) suitable, gas-tight sealable exchange vessel (A) and a gas transfer device, via which the exchange vessel can be connected to a gas inlet (GE) of the carbon dioxide measuring device (M) and that the exchange vessel is designed such that to expel the amount of gas or to Reduction of the negative pressure which arises when gas is extracted in the vessel, the vessel volume can be reduced or the extracted gas can be replaced by liquid during gas extraction.

6. Device according to claim 5, characterized in that the Exchange vessel (A) a closable Liquid filler opening (FE) and one of these has opposite lockable gas outlet opening (GA), is elastically compressible, made of transparent or translucent material and with a Level measuring scale (SK) is equipped.

7. Device according to claim 5, characterized in that the Exchange vessel (A) a largely dimensionally stable lower part (UT) and a light, sitting on it, connected to it gastight compressible upper part (OT) that at least that Bottom part transparent or translucent and with one Level measuring scale is provided and that a closable Liquid filling opening (FE) on the underside of the lower part and a gas outlet connection (GA) in the upper area of the upper part are attached to the exchange vessel.

8. Device according to claim 5, characterized in that the Exchange vessel (A) a closable Liquid filling opening (FE) one of these adjacent arranged, closable gas outlet opening (GA) and one closable side overflow, whose Mounting height the specified solution level in Exchange vessel determined.

9. Device according to claim 8, characterized in that a additional closable liquid filling opening in the Area below the side overflow is attached above the liquid in the exchange vessel during gas extraction can be pressed.

10. Device according to claim 6 or 7, characterized in that the exchange vessel is an extension of its Longitudinal axis, above the liquid filling opening positionable hand strap or equivalent Has suspension device.

11. Device according to one of claims 5 to 10, characterized characterized in that the gas transfer device Liquid blocking agent (FS) and at least one Shut-off valve (V1) has.

12. Device according to one of claims 5 to 11, characterized characterized in that the exchange vessel with an electrical or equipped with a manually operated mixing device is.