Berechnung der Säuremenge zur Senkung der KH

[bocap]

Hallo zusammen,

brauche mal wieder eure Hilfe! :smile:

Ich möchte mittels einer mineralischen Säure die KH in meinem Leitungswasser etwas senken. Jetzt möchte ich mir gerne ausrechnen wieviel Milliliter einer z.B. 10%igen Säure nötig sind um die KH in einem Liter Wasser um 1° zu senken.
Ich habe zwar bereits diverse Rechner im Internet gefunden, wo man sich das für Salzsäure berechnen lassen kann, jedoch möchte ich das ggf. lieber mit einer anderen Säure machen. Anschließend würde ich mir dann gerne noch ausrechnen, wieviel Chlorid (Salzsäure), Phosphat (Phosphorsäure), Nitrat (Salpetersäure) oder Sulfat (Schwefelsäure) dadurch entsteht.

Kann mir da jemand bei der Berechnung helfen?

Gruß
Sascha

 

[kiko]

hi,
kann dir bei der Berechnung leider auch nicht helfen. :nosmile:
Was ich aber sagen kann, das du nur einen geringen Anteil an Phosphorsäure nehmen kannst, soweit ich mich entsinne pro 0,25 gesenkter KH war das irgendwas um 2-3mg/L Po4 an Eintrag. Mit der Salpetersäure, weiß ich den Nitrateintrag pro gesenkter KH leider auch nicht mehr, - bewegte sich glaub ich aber im 10 oder 20mgl/L Nitratbereich pro KH oder so? :?
Für größere KH Senkungen sind diese zwei Säuren daher also eher nur eingeschränkt geeignet.
Was noch geht wäre Essigsäure, mit so organischen Quellen muß man aber höllisch aufpassen sonst hat man schnell ne kunterbunte Bakterienblüte.

 

[bocap]

Hi Olaf,

ja, hatte hier auch schon mal einen Thread diesbezüglich von dir gefunden. Eine organische Säure kommt für mich nicht in Frage. Momentan tendiere ich eher zur Schwefelsäure, da ich mir wegen des Sulfats weniger sorgen mache. Bei Salzsäure habe ich wegen dem Chlorid eher Bedenken.

Gruß
Sascha

 

[shooter]

Moin,

hier wird Dir geholfen:

klick

Gruß,

Flo

 

[Wuestenrose]

Hallo Sascha,

bitte sehr.


Grüße
Robert

 

[Erwin]

Hallo Robert,

in diesem Zusammenhang wäre noch die dabei entstehende CO2-Menge interessant.


Warum das ganze?........
Je nachdem, wie groß das Verhältnis von der Enthärtung zur CO2-Menge ist - ein Gedankenspiel:
Mal angenommen, man hat hartes Ausgangswasser zur Verfügung.
Wäre dann damit theoretisch eine (zusätzliche) Co2-Düngung möglich?
Ich weiß, diese Säuren niemals im Becken selbst anwenden.
Aber angenommen, man hätte einen extra Behälter, und man bei Bedarf über eine Dosierpumpe die Säure tropfenweise ins Wasser pumpt und anschließend dieses enthärtete CO2-reiche Wasser über eine Ph-Steuerung langsam ins Becken pumpt.

MfG
Erwin

 

[Wuestenrose]

Hallo Erwin...

in diesem Zusammenhang wäre noch die dabei entstehende CO2-Menge interessant.

Oh, das ist so einfach, daß die Formel jeder selbst noch in das Excel-Dingens einbauen kann:
[tab=30]CO₂ = (Start-KH - End-KH)/2,8 × 44 [mg/l]

Aber angenommen, man hätte einen extra Behälter, und man bei Bedarf über eine Dosierpumpe die Säure tropfenweise ins Wasser pumpt und anschließend dieses enthärtete CO2-reiche Wasser über eine Ph-Steuerung langsam ins Becken pumpt.

Dieses Aquarium hat rund 7 Gramm CO₂ pro Tag geschluckt - dafür müsste ich aber viel Wasser mit Säure behandeln.

Grüße
Robert

 

[Fino]

Hallo Sascha,

eine genaue Rechnung ist gar nicht so einfach, weil man dazu die Angaben für die Dichte benötigt. Habe hierzu auf die Schnelle nur die entsprechende Angaben für Salzsäure gefunden.

Für Salzsäure benötigst du 0,12 ml (Chloridgehalt steigt um 12,3 mg/L).

@Robert
Habe den Eindruck, dass du die Dichte nicht berücksichtigt hast (Veränderungen der Säureprozente scheinen in deiner Rechnung linear zu verlaufen). Bei 10 % kann man das vermutlich vernachlässigen. Bei höheren Säurekonzentrationen dürfte das aber zu nicht vernachlässigbaren Fehlern führen.

Viele Grüße
Klaus

 

[Wuestenrose]

Morgen…

Die Säurekonzentration wird vereinbarungsgemäß als Gewicht-/Gewichts-Prozent angegeben, also Gramm Säure pro Gramm Lösung. Meine Milliter-Angaben sind daher, genau genommen, Gramm-Angaben.

Daß die Dichte mit wachsender Säurekonzentration steigt, berücksichtigt mein Excel-Sheet tatsächlich nicht. Aber wenn ich mir die Dichtetabellen von beispielsweise Salzsäure und Schwefelsäure so ansehe, kann man das bis zu einer Konzentration von rund 10 % bei Schwefel- und bis 20 % bei Salzsäure meines Erachtens vernachlässigen. Höhere Konzentrationen sind meiner Meinung nach eh nicht sinnvoll, weil die benötigte Säuremenge dann klein und schlecht abmeßbar wird.

Grüße
Robert

 

[bocap]

Guten Morgen,

@ Robert
Vielen Dank für das Excelsheet! Das ist echt klasse. Ich habe gestern Abend dann noch viel recherchiert, gelesen und gerechnet, komme aber auf ein anderes Ergebnis von dem ich eigentlich denke, dass es aufgrund meiner Berechnung korrekt sein müsste.

Mein Leitungswasser hat eine KH von 7° und ich möchte diese auf 3° senken.
Das Ganze soll erst mal nur in meinem kleinen Testcube erfolgen mit wöchentlichen Wasserwechsel von 6 Litern.
Dazu werde ich 10%ige Schwefelsäure (H2SO4) verwenden. Die H2SO4 reagiert mit dem CaCO3 zu CaSO4 (Gips), Wasser und CO2. Das entstehende SO4 aus der Reaktion erscheint mir bezogen auf mein Leitungswasser am wenigsten problematisch.

Also hier mal meine Rechnung:

1° dKH = 0,1783 mmol/l CaCO3

Es sollen 4° dKH aus 6 Litern Wasser entfernt werden:
6 x 4 x 0,1783 mmol/l CaCO3 = 4,2792 mmol/l CaCO3

Um 4,2792 mmol CaCO3 in CaSO4 zu überführen werden auch 4,2792 mmol/l H2SO4 benötigt.

CaCO3 hat eine molare Masse von 100.0869 g/mol:
4,2792 / 1000 = 0,004279 mol/l x 100,0869 = 0,428292 g

H2SO4 hat eine molare Masse von 98.07848 g/mol:
4,2792 / 1000 = 0,004279 mol/l x 98,07848 = 0,419678 g

Fazit:
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4° dKH in 6 Litern Wasser enthalten 0,428292 g CaCO3, welche mit 0,419678 g H2SO4 in x g CaSO4, Wasser und CO2 überführt werden.
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H2SO4 hat eine Dichte von 1,84 g/ml, dass heißt es werden
0,419678 g H2SO4 / 1,84 = 0,228086 ml H2SO4 benötigt

Es wird aber eine 10%ige H2SO4 Lösung verwendet:
10% von 50 ml = 5 ml. D.h. 50 ml einer 10%igen H2SO4 Lösung bestehen aus 5 ml H2SO4 und 45 ml dest. Wasser.

Die benötigte Menge von 0,228086 ml H2SO4 ist also in 
0,228086 ml / 0,1 = 2,280860 ml 10%iger H2SO4 Lösung enthalten.

Fazit:
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Um 4° dKH aus 6 Litern Wasser zu entfernen werden ~ 2,3 ml einer 10%igen H2SO4 Lösung benötigt.
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Gegenrechnung:
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Die 50 ml 10%ige H2SO4 Lösung enthalten 5 ml x 1,84 g/ml = 9,2 g H2SO4.
In 2,280860 ml sind demnach 9,2 g / 50 ml * 2,280860 ml = 0,419678 g H2SO4 enthalten.
0,419678 g H2SO4 entspricht der Menge die wir zum entfernen von 4° dKH in 6 Litern Wasser benötigen.
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Jetzt noch sie spannende Frage wie viel CaSO4 (Gips) entsteht durch die Senkung der KH um 4° ?

Wie oben bereits berechnet, enthalten 4° dKH in 6 Litern Wasser 0,428292 g CaCO3.
Der Ca-Anteil im CaCO3 liegt bei 40,043%. 0,428292 g CaCO3 enthalten somit
0,428292 g x 0,40043 = 0,171501 g Ca

Um die 4° dKH aus dem Wasser zu entfernen fügen wir 0,419678 g H2SO4 hinzu.
Der SO4-Anteil im H2SO4 liegtbei 97,944%. 0,419678 g H2SO4 enthalten somit
0,419678 g x 0,97944 = 0,411049 g SO4

CaSO4 besteht zu 29,439% (= 0,171501 g) aus Ca und zu 70,561% (= 0,411049 g) aus SO4
Die 0,171501 g Ca und die 0,411049 g SO4 setzen sich also zu 0,582550 g CaSO4 zusammen.

0,582550 g CaSO4 in 6 Litern Wasser entsprechen
0,582550 g x 1000 / 6 = 97,091667 mg/l CaSO4

Die Löslichkeit von CaSO4 in Wasser beträgt 2.000 mg/l.
Die 97,091667 mg/l CaSO4 lösen sich also komplett im Wasser zu
97,091667 mg/l x 0,29439 = 28,582816 mg/l Ca und
97,091667 mg/l x 0,70561 = 68,508851 mg/l SO4

Ca erhöht die Gesamthärte.
7,144 mg/l Ca = 1° dGH.
28,582816 / 7,144 = 4° dGH

Fazit:
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Um 4° dKH aus 6 Litern Wasser zu entfernen werden ~ 2,3 ml einer 10%igen H2SO4 Lösung benötigt.
Dabei erhöht sich der SO4-Gehalt im Wasser um ~ 68,5 mg/l und die GH steigt um 4°
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Passt das so?? Müsste eigentlich! :smile:
Werde das heute Abend mal testen!

Gruß
Sascha

 

[Wuestenrose]

Hallo Sascha!

Ups… Irgendwo ist mir gestern irgendwo ein Faktor 10 abhanden gekommen, mein Excel-Sheet errechnet um den Faktor 10 zuwenig Säure…

Ich halte Deine Rechnung aber auch für falsch. Bis dahin:

1° dKH = 0,1783 mmol/l CaCO3

Es sollen 4° dKH aus 6 Litern Wasser entfernt werden:
6 x 4 x 0,1783 mmol/l CaCO3 = 4,2792 mmol/l CaCO3

Um 4,2792 mmol CaCO3 in CaSO4 zu überführen werden auch 4,2792 mmol/l H2SO4 benötigt.

stimmt sie noch. Bei der Berechnung der Säuremenge ist sie aber falsch, weil die Dichte der verdünnten Säure nicht linear von der Konzentration abhängt, siehe meine im vorigen Beitrag gezeigte Tabelle. 10-%ige Schwefelsäure besitzt eine Dichte von 1,066, d. h. der Fehler, den man macht, wenn man vereinfacht von Gewicht-/Volumen-Prozent ausgeht, anstatt von Gewicht-/Gewicht-Prozent, liegt nur bei 6 %. Ich rechne daher weiter mit Gewicht-/Volumen-Prozent. 4,2792 mmol H₂SO₄ sind 419,7 mg, also benötigt man 4197 mg einer 10-%-igen Säure, die ich zu 4,2 ml vereinfache - unter Berücksichtigung der Säuredichte wären es eigentlich 4197/1,0661 = 3,94 ml.

Gegenrechnung: 4,2 ml 10-%ige Schwefelsäure enthalten 420 mg Schwefelsäure, das sind 420/98,0768 = 4,28 mmol, also 0,714 mmol/l. Der Umrechnungsfaktor ist 1/0,1783, also entsprechen 0,714 mmol/l 0,714/0,1783 macht 4 Grad Karbonathärte. Q.e.d.

Die Differenz zu meinem Excel-Sheet (nach der Korrektur feifen: ), das errechnet 4,203 ml, liegt daran, daß Du mit 0,1783 mmol Säure pro Grad KH rechnest, ich aber mit 1/2,8 mval. Der Unterschied ist jedoch marginal.

Um 4° dKH aus 6 Litern Wasser zu entfernen werden ~ 2,3 ml einer 10%igen H2SO4 Lösung benötigt.

Nein, es werden rund 4,2 ml benötigt.

Dabei erhöht sich der SO4-Gehalt im Wasser um ~ 68,5 mg/l

Stimmt.

und die GH steigt um 4°

Stimmt nicht. An der Gesamthärte ändert sich bei der Entcarbonisierung mit Mineralsäuren nicht, es werden ja weder Härtebildner hinzugefügt, noch entfernt. Der Gehalt des Wassers an Erdalkalimetallen (= Bildnern der Gesamthärte) bleibt gleich.

Grüße
Robert

 

[Fino]

Hallo Robert,

Ups… Irgendwo ist mir gestern irgendwo ein Faktor 10 abhanden gekommen, mein Excel-Sheet errechnet um den Faktor 10 zuwenig Säure…

Das kann ich bestätigen (siehe mein oben genannter Wert) :wink:

Viele Grüße
Klaus

 

[Wuestenrose]

Mahlzeit…

Ja, es mir auch wirklich peinlich feifen: - glücklicherweise habe ich mich nicht in die schädliche Richtung (zuviel Säure) verrechnet.

Wenn ich viel Zeit habe, baue ich die Dichtetabellen noch in das Sheet ein. Bei kleinen Säurekonzentrationen unter 10 % kann man das aber wirklich vernachlässigen, der Fehler, den wir bei der KH-Bestimmung machen, ist deutlich größer.

Grüße
Robert

 

[bocap]

Hi Robert,

ich unterstelle dir einfach mal mehr Fachwissen als mir! :bier:
Trotzdem bin ich da logisch betrachtet mit der Dichtegeschischte (tolles Wort! :lol: ) nicht ganz einverstanden:

Bei der Berechnung der Säuremenge ist sie aber falsch, weil die Dichte der verdünnten Säure nicht linear von der Konzentration abhängt, siehe meine im vorigen Beitrag gezeigte Tabelle. 10-%ige Schwefelsäure besitzt eine Dichte von 1,066, d. h. der Fehler, den man macht, wenn man vereinfacht von Gewicht-/Volumen-Prozent ausgeht, anstatt von Gewicht-/Gewicht-Prozent, liegt nur bei 6 %. Ich rechne daher weiter mit Gewicht-/Volumen-Prozent. 4,2792 mmol H2SO4 sind 419,7 mg, also benötigt man 4197 mg einer 10-%-igen Säure, die ich zu 4,2 ml vereinfache - unter Berücksichtigung der Säuredichte wären es eigentlich 4197/1,0661 = 3,94 ml.

Es braucht 0,419678 g H2SO4. Soweit so klar. Aber hier ist doch die Rede von theoretisch 100%iger H2SO4?!
Ich habe 96%ige aus der Aphotheke und die hat laut der verlinkten Dichtetabelle eine Dichte von 1,84 g/ml.
Das heißt wenn ich diese Säure unverdünnt auf 6 Liter Wasser gebe, brauche ich davon 0,419678 g / 1,84 = 0,228086 ml also ~ 0,23 ml. Richtig? Richtig!

Wenn ich mir nun 50 ml einer 10%ige Schwefelsäure anmische, dann nehme ich 45 ml dest. Wasser und gebe 5 ml H2SO4 dazu (Reihenfolge ist wichtig, sonst wird's sehr warm! feifen: ). Diese 5 ml 96%iger H2SO4 haben ein Gewicht von: 5 ml x 1,84 = 9,2 g. Richtig? Richtig!

Ich brauche wie oben geschrieben doch 0,419678 g reiner H2SO4.
Jetzt ist es doch einfacher Dreisatz:
In meinen 50 ml 10%iger Schwefelsäure stecken insgesamt 9,2 g H2SO4.
9,2 g / 50 ml = 0,184 g/ml x 2,28086 ml = 0,419678 g

Verstehe nicht was daran falsch sein soll? :?

und die GH steigt um 4°

Stimmt nicht. An der Gesamthärte ändert sich bei der Entcarbonisierung mit Mineralsäuren nicht, es werden ja weder Härtebildner hinzugefügt, noch entfernt. Der Gehalt des Wassers an Erdalkalimetallen (= Bildnern der Gesamthärte) bleibt gleich.

Okay... Wenn ich das richtig verstehe würde das bedeuten, dass das Calciumhydrogencarbonat Ca(HCO3)2 welches wir ja mit dem KH-Test erfassen auch mit dem GH-Test erfasst wird?! Dann gebe ich dir recht, dann steigt die GH nicht.

Gruß
Sascha

 

[bocap]

Robert,

wo kommen eigentlich die 2,8 aus deiner Berechnung in der Exceltabelle her??

Gruß
Sascha