Überwachung der Tensidkonzentration für industrielle Bäder und Elektrolyseprozesse
Reinigungsbäder – Galvanikbäder – Ätzbäder – elektrolytische Metallraffination
Tenside übernehmen in industriellen Bädern wichtige Funktionen. In Reinigungslösungen sind sie der wirksame Bestandteil, im Galvanikbad oder Ätzbad sorgen sie als Netzmittel für gleichmäßige Benetzung des gesamten Werkstücks. Wenn wie bei der Galvanik oder bei der elektrolytischen Gewinnung und Raffination von Metallen wie Kupfer Gase freigesetzt werden, verhindern Tenside durch Verkleinerung aufsteigender Gasblasen oder durch einen Schaumteppich die Entstehung giftiger oder ätzender Sprühnebel (Säurenebel). Damit all diese Prozesse optimal ablaufen, muss der Tensidgehalt in regelmäßigen Abständen überprüft werden.
Regelmäßige Badkontrollen mit einem mobilen Blasendruck-Tensiometer
Die Badkontrolle muss engmaschig erfolgen, um schnell reagieren zu können, wenn die Tensidkonzentration unter einen kritischen Wert gesunken ist. Andernfalls können hohe Kosten durch Qualitäts- und Zeitverluste entstehen: Die Anlage muss für längere Zeit gestoppt werden, Schaum oder Schmutz müssen aufwändig von Hand abgeschöpft und Teile nachbehandelt werden, während sich die Aufträge stauen.
Für eine effiziente Überwachung sind mobile Lösungen erforderlich, um den Tensidgehalt direkt im Bad oder nach einer Probenentnahme zu messen. Genau das leisten Badkontrollen auf Basis der dynamischen Oberflächenspannung (OFS) mit einem mobilen Blasendruck-Tensiometer, das die Konzentration einer oberflächenaktiven Substanz in wenigen Sekunden ermitteln kann.
Konzentrationsmessung anhand der dynamischen Oberflächenspannung
Die OFS von Tensidlösungen hängt von der Konzentration ab, weshalb die OFS für die indirekte Prüfung des Tensidgehalts genutzt werden kann. Die klassische, auf Kraftmessung beruhende Tensiometrie ist dafür jedoch nicht geeignet. Diese misst die statische, zeitunabhängige OFS, die nur bis zu einer relativ geringen Grenzkonzentration, der kritischen Mizellkonzentration (CMC), auf Veränderungen des Tensidgehalts reagiert. Blasendruck-Tensiometer messen hingegen die dynamische, zeitabhängige OFS, die in einem weiten, für tensidhaltige Industriebäder relevanten Bereich oberhalb der CMC konzentrationsabhängig ist. Mithilfe dieses Zusammenhangs kann die Konzentration durch Messung der dynamischen Oberflächenspannung bestimmt werden.
Bei der Blasendruckmethode werden in der Lösung zyklisch neue Blasen erzeugt, deren Druckmaximum mit der OFS korreliert. Die Zeit vom Beginn der Blasenbildung bis zum Auftreten des Druckmaximums wird als Oberflächenalter bezeichnet. Durch Variation der Blasenbildungsgeschwindigkeit kann dieses Oberflächenalter gezielt vorgegeben werden, um die zeitliche Änderung der OFS zu erfassen.
▶ Details zur Messmethode erfahren Sie in unserem Glossarartikel zum Thema Blasendruck-Tensiometer.
Wie eine Konzentrationsbestimmung abläuft
▶ Unser Solution Guide zeigt ein übersichtliches Schema des Ablaufs einer Konzentrationsbestimmung.
Zunächst werden anhand von Proben einer Tensid-Konzentrationsreihe mit dem mobilen Blasendruck-Tensiometer Messkurven über einen großen Oberflächenalterbereich aufgenommen. Das Instrument kennt jetzt die Konzentrationsabhängigkeit der OFS für dieses Tensid. Dabei ermittelt es automatisch das optimale Oberflächenalter für nachfolgende Einzelmessungen, bei dem der vertikale Abstand zwischen den Messkurven der Konzentrationsreihe am größten ist. Die Badprüfungen erfolgen dann anhand solcher Einzelmessungen, bei denen das zuvor ermittelte, optimale Oberflächenalter vorgegeben wird.
Der Messwert wird dann mit den gespeicherten Kurven abgeglichen und die Tensidkonzentration wird berechnet und zusammen mit der OFS auf dem Display ausgegeben.
Aussagekräftige Ergebnisse
Das mobile Messinstrument von KRÜSS zur Badkontrolle verfügt über eine Reihe von Optionen zur Ausgabe der Messwerte:
- Ausgabe des Ergebnisses mit einer Passed-/failed-Bewertung anhand zuvor festgelegter Grenzwerte.
- Vereinfachte Messung ohne hinterlegte Konzentrationsreihen. Diese Option kann gewählt werden, wenn die genaue Konzentration dem Anwender nicht bekannt sein muss und OFS-Grenzwerte für gut arbeitende und unterdosierte Bäder ausreichen.
- Anzeige einer Trendlinie für die durchgeführten Messungen, um rechtzeitig nachdosieren zu können. Dafür können mehrere voneinander unabhängige Messreihen für mehrere Bäder angelegt werden.
Die Blasendrucktechnik liefert somit schnell und zuverlässig alle Informationen, um Unterdosierung zu verhindern und den ausfallfreien Betrieb tensidhaltiger Bäder sicherstellen.
