Kationentauscher und CO2

[Fino]

Hallo Helmut,

Dann könnte der CO2 Test wenn der genaue pH-wert bekannt ist zum messen kleinster mengen KH verwendet werden?

Unsere aquaristischen Tests sind nicht wirklich für die Messung sehr kleiner KH-Werte ausgelegt. Man kann sich aber behelfen, in dem man beim Testen z.B. die dreifache Wassermenge nimmt, also statt 5 ml dann 15 ml. Wenn der Umschlag dann bereits nach einem Tropfen erfolgt, weiß man zumindest, dass die KH irgendwo zwischen 0° und 0,33° dH liegt. Ansonsten hilft nur Titrieren. Da nimmt man in der Regel ein Prüfvolumen von 50 ml oder 100 ml und kann auch sehr sehr kleine KH-Werte bestimmen. Für den CO2-Test gilt das in gleicher Weise.

Zur Leitfähigkeit von CO2/H2CO3 hatte Markus ja schon geschrieben.

Viele Grüße
Klaus

 

[Kejoro]

Hey Markus,

schon ein wenig arg, wie du da rangehs?
Die 0,1% kann ich pauschal nicht so stehen lassen. Ich hol mal weiter aus, das könnte fürs Verständnis hilfreich sein.

CO2 in Wasser gelöst reagiert zu 0,1% zur Kohlensäure H2CO3

Es reagiert wirklich nur ein kleiner Teil im Mittel zur Kohlensäure. Ein Teil zerfällt wieder in die Edukte, ein anderer Teil reagiert zum Hydrogenkarbonat und ist damit stabil. Wenn CO₂ nun im "Überfluss" vorhanden ist, reagiert wieder der gleiche Teil zum HCO₃^-. Das geht so lange, bis der Gleichgewichtszustand erreicht ist. D.h. es gibt nur einen kleinen Teil an Kohlensäure, dieser reagiert und wird nachgebildet. Unterm Strich kann aber weitaus mehr als 1 Promille an CO₂ zum Hydrogenkarbonat wegreagieren.
Das hängt vom pH-Wert ab. 0,1% = 10^-3, das entspricht beim Nachfolgenden Hägg Diagramm grob pH=4.
Wiki zeigt das entsprechende Hägg-Diagramm. Bei pH 6,5 ist gleich viel H₂CO₃/CO₂ wie HCO₃^- im Wasser vorhanden. Führt man jetzt mehr CO₂ zu, oh, wer hätt's gedacht, sinkt der pH, aber ein Teil der Kohlensäure wird wieder zum HCO₃^-. Die KH steigt.
Das dabei entstehende Puffersystem mit dem Nachbilden und Abbauen von KH funktioniert sehr gut. Du bist der lebende Beweis Die Wechselwirkung lässt sich auch hier nachlesen.

Aber ja, Helmuts Vergleich mit dem Kohlefaden hinkt. Einerseits ist es eine ionische Stromleitung (HCO₃^-/H⁺) und im Kohlefadenfall weiß ich es auch nicht genau Jedenfalls ist da nichts flüssig und irgendwo gibt es freie Elektronen.

Aber Helmut,

ich finde es toll, dass du dich intensiver mit der Materie beschäftigst und auch gute Fragen stellst. Da lernt man doch noch einiges dazu beim (mit)Überlegen :bier:

Ich grübel immernoch an Kalkgebieten mit prächtigem Pflanzenwuchs und ich kann mir nur einen Zusammenhang mit Säuren und CO2 vorstellen. Das ist der Versuch dazu.

Könnte man nicht auch ein Aquarium aufsetzen und dort die KH gegen 20°dH drücken? Bei KH=10°dH muss ich sagen, wachsen einige Pflanzen bei mir ganz gut, während sie bei KH nahe 0 mehr Schwierigkeiten haben, P. helferi als Beispiel. Oder anders gefragt, wieso sollten Pflanzen in Kalkgebieten nicht/weniger wachsen?

Schöne Grüße
Kevin

 

[moskal]

Hallo,

Unsere aquaristischen Tests sind nicht wirklich für die Messung sehr kleiner KH-Werte ausgelegt. Man kann sich aber behelfen, in dem man beim Testen z.B. die dreifache Wassermenge nimmt, also statt 5 ml dann 15 ml. Wenn der Umschlag dann bereits nach einem Tropfen erfolgt, weiß man zumindest, dass die KH irgendwo zwischen 0° und 0,33° dH liegt. Ansonsten hilft nur Titrieren. Da nimmt man in der Regel ein Prüfvolumen von 50 ml oder 100 ml und kann auch sehr sehr kleine KH-Werte bestimmen. Für den CO2-Test gilt das in gleicher Weise.

schon geschehen und soweit auch bekannt: Unter 0,5. Weiter verdünnt färbt der Test nicht genug. Aber nach dem du 15ml vorgeschlagen hast hatte ich das auch versucht, da will ich mich auf kein Ergebnis festlegen. Halb geraten eher auch unter 0,33.

pH lässt sich genau messen, im Bekanntenkreiß gibt es Schottelektrodenbesitzer die damit umgehen können, ich vermute mit dem Tröpfchentest messbare Mengen CO2 zu finden, dann sollte doch die CO2/KH/pH Formel nach KH umgestellt auch Aufschluß geben? Vorerst reicht es mir aber den CO2-Gehalt zu kennen.

Zur Leitfähigkeit von CO2/H2CO3 hatte Markus ja schon geschrieben.

Ich erwähnte daß ich mich jetzt erst mal mit Basis beschäftigen muß, was bedeutet, daß ich das gepostete vorerst nicht verstehe und nein, ich habe das nie auf einer Schule gelernt. Dann kommt das:

Dissoziierte Säuren erhöhen mächtig die el. Leitfähigkeit. Da braucht es keinen aus dem Stein gelösten Kalk.

die Leitfähigkeit ist von 10µS/cm auf 36µS/cm gesprungen, für mich als Aquarianer ist das nicht mächtig während ich den pH-Rutsch bei annähernd gleicher Leitfähigkeit schon als mächtig einstufen würde. Ich hätte gedacht daß da auch in ungepuffertem Wasser eine größere Veränderung der Leitfähigkeit zu beobachten wäre, zumahl sich der pH-wert ganz gut über Durchflussrate regulieren lässt, während die Leitfähigkeit fast gleich bleibt. Noch mal kurz: Das Aquarium beinhaltet einen Luftheber, es wird also ständig CO2 ausgetrieben.
Naja, ich hatte schon geschrieben, daß ich mir über die relevanten Größenordnungen nicht im klaren bin und hier passt obendrein einiges nicht (zumindest für mich nicht erkennbar) zu dem was ich sonst so gemessen habe.

Aber ja, Helmuts Vergleich mit dem Kohlefaden hinkt. Einerseits ist es eine ionische Stromleitung (HCO3-/H+) und im Kohlefadenfall weiß ich es auch nicht genau Jedenfalls ist da nichts flüssig und irgendwo gibt es freie Elektronen.

Das war in der Tat ein wenig blöd.

Ich finde es toll, dass du dich intensiver mit der Materie beschäftigst und auch gute Fragen stellst. Da lernt man doch noch einiges dazu beim (mit)Überlegen :bier:

danke

Könnte man nicht auch ein Aquarium aufsetzen und dort die KH gegen 20°dH drücken? Bei KH=10°dH muss ich sagen, wachsen einige Pflanzen bei mir ganz gut, während sie bei KH nahe 0 mehr Schwierigkeiten haben, P. helferi als Beispiel. Oder anders gefragt, wieso sollten Pflanzen in Kalkgebieten nicht/weniger wachsen?

Das Thema treibt mich schon ein Weilchen um. Ich habe da mal ein Thema dazu gestartet:
https://www.flowgrow.de/naehrstoffe/gedanken-zur-wasserharte-t48145.html
Kurz gesagt hätte ich gedacht, daß Hydrogencarbonat vor allem Aufwand für die Pflanzen bedeutet, innerhalb der Zellen findet sich das ja nicht und zu den Nährstoffen gehöhrt es meiner Meinung nach auch nicht. Trotzdem findet sich in Beisein von Kalk meist sogar eine höher Artenvielfalt mit größeren Beständen als im kalkfreiem Milieu. Ich kann mir nur vorstellen, daß es mit Kohlensäure/Kohlendioxid in Kombination mit sonstigen Nährstoffen die aus den Steinen frei werden zu tun hat. die Pflanzen wachsen nicht in jedem Kalkquellgebiet gleich üppig, in manchen überhaupt nicht. Deshalb schätze ich, daß auch die sonstigen Inhaltsstoffe des Gesteins von Bedeutung sind.
Das hier ist ein Versuch dazu. Mir gehts dabei ganz besonders um Cryptocorynen die in der Natur submers in Kalksteingegenden vorkommen, dem Foto oben recht ähnlich, die sehr schwierig in der submersen Kultur sind.

Gruß, helmut

 

[Fino]

Hallo Helmut,

ich vermute mit dem Tröpfchentest messbare Mengen CO2 zu finden, dann sollte doch die CO2/KH/pH Formel nach KH umgestellt auch Aufschluß geben?

Die Formel kann beliebig umgestellt werden. Bei Kenntnis zweier Größen kann man die dritte Größe berechnen. Bei Umstellung nach KH musst du also wissen, wie hoch pH und CO2 sind. Für brauchbare Ergebnisse benötigt man aber (halbwegs) genaue Werte. Daran scheitert es zumeist in der aquaristischen Praxis, so dass die CO2/KH/pH dann oft unsinnige Ergebnisse liefert.

die Leitfähigkeit ist von 10µS/cm auf 36µS/cm gesprungen, für mich als Aquarianer ist das nicht mächtig während ich den pH-Rutsch bei annähernd gleicher Leitfähigkeit schon als mächtig einstufen würde. Ich hätte gedacht daß da auch in ungepuffertem Wasser eine größere Veränderung der Leitfähigkeit zu beobachten wäre, zumahl sich der pH-wert ganz gut über Durchflussrate regulieren lässt, während die Leitfähigkeit fast gleich bleibt. Noch mal kurz: Das Aquarium beinhaltet einen Luftheber, es wird also ständig CO2 ausgetrieben.
Naja, ich hatte schon geschrieben, daß ich mir über die relevanten Größenordnungen nicht im klaren bin und hier passt obendrein einiges nicht (zumindest für mich nicht erkennbar) zu dem was ich sonst so gemessen habe.

Veränderungen der Leitfähigkeit lassen sich bei einzelnen Maßnahmen grundsätzlich schon nachvollziehen. Dies setzt aber genauere Kenntnis der Menge der eingebrachten Stoffe voraus. Ist im vorliegenden Fall allerdings schwierig, da ja z.B. nicht bekannt ist, wie viel Säurereste durch die Regenerierung eingebracht wurden.

Viele Grüße
Klaus

 

[moskal]

Hallo,

es gibt ein paar Veränderungen:
1.: Mir ist gedämmert, warum die KH/pH/CO2 Formel trotz dem Logarithmus pH der von einer Konstante abgezogen wird sinvolle Ergebnisse liefern kann: Konstante und pH sind Teil einer Potenz. Irgendwann in ferner Zukunft kann ich vielleicht Mathe außerhalb von Dreiecken und purer Anwendung...

2.: Habe 95% Wasserwechsel mit Leitungswasser (KH 4, gH 9, 196µS/cm) gemacht. Jetzt hat es zwar 100µS/cm im Wasser aber immernoch pH magenta. Kaum und bestenfalls in Spuren vorhandenes Hydrogencarbonat eben. An Salzsäurereste nach tagelanger Spülung und fast komplettwasserwechsel glaube ich nicht.
Hier ein Foto vom Versuchsaufbau:

Das Wasser wird per Luftheber in den Becher mit dem Harz befördert, darunter eine Schicht Filterschwamm und auf den letzten 2cm des Bechers sind Löcher durch die das getauschte Wasser wieder ausfließt. Durchflussmenge ist wenn überhaupt 0,5l/h. Im Aquarium finden sich ein paar Kalksteine.
Den Filterschwamm werde ich durch Kalkkieß ersetzen, dann komme ich auch dem von Robert vorgeschlagenem Kalkreaktor ein wenig näher. Gefühlt hätte ich gedacht, daß die Steine im Aquarium bei den geringen Durchflussmengen reichen. Dem ist nicht so.

Der grüne Bewuchs auf einem von den Steinen scheint hart im nehmen zu sein, hier noch ein Bild vom pH-test:

Gruß, helmut

 

[uruguayensis]

Hallo Helmut, ähnliches Ergebnis hatte ich auch an meinen Experiment vor 1 Monat mit Lewatit HD 50. Ich wollte Soil nachstellen mit Kies bzw. KH u. pH permanent senken durch Ionenaustausch mit dem Lewatit HD 50. Hat auch geklappt mit dem KH u. pH senken. Dazu habe ich ein 12 L Aquarium genommen auf die Bodengrundscheibe etwas Lewatit HD 50 gestreut und mit Kies abgedeckt. Nano Eck Filter rein und Wasser mit einer KH von 4 u. GH von 5 eingefüllt. Am nächsten Tag war die KH auf 2 runter PH war auf 6. Übermorgen war die KH auf 0 und pH rot wie bei Dir 3-4 pH. Das Lewatit hat auch Nährstoffe abgegeben und die Pflanzen ernährt. Weil es nicht wie beim Soil gepuffert war mit Humin u. Fulvosäuren ist es zu sauer geworden für aquaristische Zwecke. Dann habe ich Kalkstein, asiatisches Lochgestein in das Aquarium hineingetan. Bei so einen Sauren Milieu dachte ich mir das am nächsten Tag die KH u. auch der pH wieder einsteigen würde. Dem war aber nicht so. KH 0 u. pH war immer noch bei 3-4. Die Ionenaustauschkapazität ist größer u. kräftiger als der Prozess mit dem Kalklösen vom Stein. Wenn was gelöst wird, wird es sofort von den Ionenaustauschern absorbiert. Dann habe ich das Experiment abgebrochen, weil zu sauer. Als ich das Sicherheitsdatenblatt von Lewatit HD 50 gelesen hatte, habe ich mich zu dem Experiment überreden lassen, da von keinen negativen Auswirkungen die rede war. Aber ich denke auch bei Deinem Experiment, dass die von Kalkstein gelösten Stoffe sofort wieder aufgenommen werden von dem Kationenaustauscher. MfG Emrah

 

[moskal]

Hallo Emrah,

habe heute einen Test mit 15min sehr gering durchspülen, 45min Pause, 15min durchspülen... KH ist nun nach 5 Std auf irgendwas über 0,33 und unter 0,5, pH grob bei 5,5. Damit komme ich auf knapp 40mg/l CO2. Leitfähigkeit ist auch um grob 20µS/cm gestiegen. Da ist noch ein wenig Feintuning nötig aber ich bin zuversichtlich. Mal schauen, wie es morgen aussieht, über Nacht wird nich durchspült.
Aber insgesammt bin ich erstaunt wie das ganze arbeitet, bei mir sind das 60l, das bedeutet daß es ohne Pausen 1,25 Tage brauchen würde, bis das Wasser einmal durch den Tauscher ist.

Gruß, helmut

 

[moskal]

Hallo,

heute früh nach einer Nacht ohne durchspülten Kationentauscher: pH 6, KH etwa 0,4 und Leitfähigkeit 59µS/cm. Also CO2 12mg/l im Gegensatz zu durchspült mit 38mg/l. Also erhöht ein mg CO2 die Leitfähigkeit rechnerisch um 1,58µS/cm.

Gruß, helmut

 

[uruguayensis]

Hallo Helmut, ich frage mich auch wie sich Urgesteinsmehl in dem System verhalten würde. Vielleicht würden sich ausser Calcium, Magnesium und Carbonaten vom dem Stein auch oxidierte Spurenlemente aus dem Gesteinsmehl wie Eisen, Kupfer, Bor, Molybdän usw. im Wasser lösen durch den sauren pH Wert nach inbetriebnahme des Filters. Mit einem Eisentest könnte man das eventuell auch prüfen ob sich Eisen gelöst hat bzw. wieder zweiwertig geworden ist und damit alle anderen Spurenelemente auch, wer weiß. MfG Emrah

 

[Fino]

Hallo Helmut,

pH 6, KH etwa 0,4 und Leitfähigkeit 59µS/cm. Also CO2 12mg/l im Gegensatz zu durchspült mit 38mg/l.lso erhöht ein mg CO2 die Leitfähigkeit rechnerisch um 1,58µS/cm.

Rechnerisch möglicherweise ja. Man muss sich aber bewusst sein, dass der von dir rechnerisch ermittelte Wert von 1,58µS/cm stark fehlerbehaftet sein kann. Wie bereits geschrieben, ist die rechnerische Ermittlung (halbwegs) korrekter CO2-Werte in der aquaristischen Praxis schwierig. Die CO2-Werte unterliegen hohen Unsicherheiten. Wie stark das schwankt, siehst du wenn du bei der CO2-Ermittlung deine „KH etwa 0,4“ mal um plus/minus 0,1 - 0,2 KH-Einheiten variierst. Ähnliches gilt für den pH-Wert. Hinzu kommt, dass die Genauigkeit der aquaristischen LF-Messgeräte zumeist nicht besonders hoch ist.

Viele Grüße
Klaus

 

[moskal]

Hallo,

klar, mit Wissenschaft hat das nichts zu tun und mit meinem Leitfähigkeitsmessgerät kann man wohl eher Tendenzen als genaue Werte ablesen. KH habe ich mit mehreren Methoden langsam eingekreist aber ob das wirklich der Realität entspricht, was solls. Den pH kann ich auch nur mit größer als und kleiner wie ungefähr betiteln.
Allerdings messe ich je nach Tageszeit das gleiche wie am Vortag. Morgens bevor die Pumpe losgeht 70µS/cm, abends 100µS/cm. pH morgens ein wenig über 6,5, abends knapp unter 6.

Gruß, helmut

 

[Julian-Bauer]

Hallo Helmut,

Kannst du nicht zB 1000ml in einem Glaskolben kochen bis noch 250ml übrig sind, die gemessene KH ist dann in diesem Fall 1/4
Oder verändert sich hierdurch die KH durch das auskochen?

 

[moskal]

Hallo,

ich meine da war was mit Carbonathärte und kochen. Die fällt wohl aus.

Gruß, helmut

 

[Wuestenrose]

'N Abend…

Tut sie auch: Kesselstein


Grüße
Robert

 

[Kejoro]

Hallo,

man kann die Ausfällungen ja wieder mit CO₂ rücklösen.

Grüße
Kevin