TOC-Bestimmung in Solen
Eine besondere Herausforderung für TOCAnalysatoren ist die Bestimmung in schwierigen Matrices, wie z.B. Solen oder stark belastete Abwässer. In der chemischen Industrie werden z.B. für die Chlor-Alkalie- Elektrolyse Solen mit einem Salzgehalt (NaCl) von bis zu 28% eingesetzt. Bei diesem Prozess ist es wichtig, den TOC-Gehalt zu kennen.
Die Besonderheit der Applikation liegt nicht Grundsätzlich bei der Umsetzung der Kohlenstoffkomponente in Kohlendioxid, sondern in der mit der Matrix verbundenen Salzfracht. Diese führt zu einem höheren Wartungsaufwand, da das Salz im Verbrennungssystem kristallisiert.
Kit für salzhaltige Proben
Die TOC-L Serie verfügt über ein Kit für salzhaltige Proben, das die Verfügbarkeit um einiges erhöht. Es besteht aus einem Verbrennungsrohr spezieller Geometrie und einer einzigartigen Spezialkatalysatormischung.
Die Probenansäuerung erfolgt in diesem Fall mit Schwefelsäure. Die Schwefelsäure wird genutzt, um die Matrix der Probe zu verändern. Während NaCl einen Schmelzpunkt von 801°C hat, liegt der Schmelzpunkt von NaSO4 höher (888°C). Auch die Kaliumsalze der Schwefelsäure haben einen bedeutend höheren Schmelzpunkt als die der Salzsäure. Dieser Effekt wirkt sich positiv auf die Lebensdauer des Verbrennungsrohres aus.
Tab. Schmelzpunkte verschiedener Salze
| Substanz | Schmelzpunkt |
|---|---|
| NaCl | 801°C |
| KCl | 773°C |
| Na2SO4 | 888°C |
| MgCl2 | 708°C |
| CaCl2 | 782°C |
| K2SO4 | 1.069°C |
Probenvorbereitung
Im Folgenden wurde eine Reinst-Sole (30%ige Natriumchlorid-Lösung) auf organische Verunreinigungen untersucht. Bei solchen hochkonzentrierten Salzlösungen gilt der Grundsatz soweit wie möglich zu verdünnen. Da die erforderliche Nachweisgrenze bei <1mg/l lag wurde hier in einem Verhältnis 1:1 mit Reinstwasser verdünnt. Die Verdünnung erfolgte manuell in einem 50ml Messkolben unter Zugabe einiger Tropfen konzentrierter Schwefelsäure (25%ig).
| Stoff (Konzentration) | Verdünnung / Ansatz | Konz. |
|---|---|---|
| Reinst-Sole (30%) | 1 : 2 verdünnt mit Wasser (25ml/50ml) Incl. 1-2 Tropfen Schwefelsäure bis pH=sauer | ca. 15%-ig |
Für die Untersuchung wurde ein TOC-L CPH mit einem Kit für Salzhaltige Proben ausgerüstet. Das System wird mit der automatischen Verdünnungsfunktion im Bereich von 0,5mg/l bis 10mg/l kalibriert.
Abb. Mehrpunktkalibration mit Verdünnungsfunktion
Ergebnis
Die Doppelbestimmung der TOC-Analyse brachte folgende Ergebnisse:
| Probe | NPOC [mg/l] | RSD [%] |
|---|---|---|
| Reinstsole (30%) | 3,6 | 1,8 |
| Reinstsole (30%) | 3,6 | 1,8 |
Stabilitätstest
In diesem Test wurde die Langzeitstabilität des Verbrennungssystems getestet. Dazu wurde das System wiederum bis 10mg/L mit einem Injektionsvolumen von 50 μl kalibriert. Dann wurde eine 28%ige NaCl-Lösung angesetzt; diese wurde mit einer KHPLösung zu einer 5 mg/l TOC-Lösung dotiert und mit 15%iger Schwefelsäure versetzt.
Zu Beginn wurde ein Blindwert gemessen und ein Kontrollstandard (10 mg/l), dann wurde die NaCl-Lösung injiziert. Eine Überprüfung des Kontrollstandards erfolgte jeweils nach 110 und 220 Injektionen der Sole-Lösung.
Nach den Messungen war keine Wartung am Verbrennungsrohr und Katalysator notwendig. Es musste lediglich der TCSchlitten gereinigt werden. Die folgende Abbildung zeigt die guten Reproduzierbarkeiten und die Stabilität der Messung.
Empfohlene Geräte / Ausstattung
TOC-LCPH
High-Salt-Kit
B-Type-Scrubber
