DIN-38404-10:1995-04 -- Beispielrechnungen
Fünf Beispielwässer (Input)
Die DIN 38404-C10R31 (Tabelle 6) enthält fünf Beispiele zur Calcitsättigung. Alle fünf Beispielwässer sind aqion beigefügt als BspC1, BspC2, BspC3, BspC4 und BspC5:
| BspC1 | BspC2 | BspC3 | BspC4 | BspC5 | ||
| pH_0 | 6.90 | 8.20 | 7.90 | 8.40 | 8.90 | |
| T | °C | 20.0 | 15.0 | 20.0 | 17.0 | 20.0 |
| Tb | °C | 10.0 | 11.0 | 5.5 | 12.0 | 10.0 |
| DIC23 | mM | 6.680 | 1.661 | 2.456 | 0.941 | 0.329 |
| Ca | mM | 3.50 | 1.24 | 1.22 | 0.57 | 0.30 |
| Mg | mM | 0.75 | 0.41 | 0.35 | 0.10 | 0.15 |
| Na | mM | 2.05 | 0.90 | 0.15 | 0.21 | 0.30 |
| K | mM | 0.15 | 0.07 | 0.05 | 0.02 | 0.05 |
| Cl | mM | 2.50 | 0.90 | 0.16 | 0.34 | 0.30 |
| NO3 | mM | 0.50 | 0.55 | 0.07 | 0.08 | 0.20 |
| SO4 | mM | 1.20 | 0.58 | 0.35 | 0.10 | 0.20 |
Die Abkürzungen bedeuten:
| pH_0 | pH-Wert des Wassers bei der Messtemperatur T |
| T | Messtemperatur in °C |
| Tb | Bewertungstemperatur4 in °C |
| DIC | gelöster anorganischer Kohlenstoff (Dissolved Inorganic Carbon) |
Man kann die Beispielwässer in aqion öffnen (Taste Open) und nacheinander die Berechnungen ausführen (Taste Start). Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben.
Ergebnisvergleich: aqion vs. DIN
Die folgende Tabelle vergleicht die Ergebnisse von aqion mit den Berechnungsbeispielen aus Tabelle 6 der DIN 38404-C10R3 (April 1995).
| Beispiel 1 | Beispiel 2 | Beispiel 3 | Beispiel 4 | Beispiel 5 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DIN | aqion | DIN | aqion | DIN | aqion | DIN | aqion | DIN | aqion | |
| pH | 6.98 | 6.98 | 8.25 | 8.23 | 8.05 | 8.04 | 8.47 | 8.46 | 9.08 | 9.06 |
| pH_C | 7.07 | 7.07 | 8.00 | 7.98 | 7.90 | 7.89 | 8.46 | 8.45 | 9.22 | 9.21 |
| SI | -0.15 | -0.13 | 0.27 | 0.26 | 0.17 | 0.17 | 0.01 | 0.00 | -0.15 | -0.16 |
| D [mM] | 0.20 | 0.17 | -0.03 | -0.03 | -0.03 | -0.03 | 0.00 | 0.00 | 0.01 | 0.01 |
| Zustand | lösend | lösend | absch | absch | absch | absch | gesätt | gesätt | lösend | lösend |
Die Abkürzungen bedeuten:
| pH | pH-Wert des Wassers bei der Bewertungstemperatur Tb (pHTb) |
| pH_C | pH-Wert bei Calcitsättigung (pHC) |
| SI | Sättigungsindex von Calcit |
| D | Calcitlöse- bzw. Calcitabscheidekapazität in mmol/L (DTb) |
In der unteren Tabellenzeile ist der Zustand des Wassers angegeben: calcitlösend, calcitgesättigt oder calcitabscheidend. Das dazugehörige Ausgabefenster ist hier.
Die berechneten Ergebnisse stimmen mit den DIN-Vorgaben sehr gut überein. Man beachte: Die Ergebnisse nach dem DIN-Rechenverfahren basieren auf einer Untermenge, der in aqion enthaltenen thermodynamischen Daten – siehe nachfolgenden Programmvergleich.
Programmvergleich: aqion vs. DIN
Das Programm aqion unterscheidet sich vom Rechenverfahrens der DIN 38404-C10R3 (April 1995)1 zum Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht in folgender Hinsicht:
-
Die numerische Lösung der thermodynamischen Gleichungen (Massenwirkungsgesetz, Ionenaktivitätskorrektur, etc.) erfolgt in aqion mittels der Newton-Raphson-Methode (enthalten im PhreeqC-Solver). Die Anzahl der Gleichungen und Spezies ist quasi unlimitiert und richtet sich nach der Zahl der Elemente in der Wasseranalyse.
-
Die thermodynamischen Daten (Reaktionsgleichungen, Gleichgewichtskonstanten, Enthalpien etc.) entnimmt aqion aus der Datenbank wateq4f, die Hunderte an anorganischen Wasserinhaltsstoffen (Elemente, Ionen, Komplexe, Minerale) umfasst.
Der Unterschied zwischen dem Rechenverfahren 3 nach DIN 38404-C10R3 (April 1995) und aqion lässt sich wie folgt zusammenfassen:
| Rechenverfahren nach DIN (gilt für Trinkwasser) | Programm aqion (gilt für beliebige Wässer) | |
| Kationen | Ca, Mg, Na, K | Ca, Mg, Na, K, Fe(2), Fe(3), Al, Mn, Ammonium, P, Si, As, Sr, … |
| Anionen | Sulfat, Nitrat, Chlorid | Sulfat, Nitrat, Chlorid, B, F, Br, … |
| Ionen & Komplexe | Ca+2, CaHCO3+, CaCO3, CaSO4, Mg+2, MgHCO3+, MgCO3, MgSO4 | Ca+2, CaHCO3+, CaCO3, CaSO4, Mg+2, MgHCO3+, MgCO3, MgSO4, NaHCO3, NaCO3-, NaSO4-, CaOH+, SO4-2, HSO4-, … |
| Ionen-Aktivität | Davies-Gleichung | Davies-Gleichung und andere |
| Minerale | Calcit | Calcit, Gips, Siderit, Brucit, Fe- und Al-Hydroxide, … |
| Redox-Reaktionen | nein | ja |
Resümee. Für einfache Wässer (mit geringen Konzentrationen an Mg, Sulfat, Eisen, Mangan, Aluminium, etc.) liefern beide Verfahren dieselben Ergebnisse zum Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht – siehe Beispielrechnungen oben.
Anmerkungen
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Die DIN 38404-C10R3 (1995) ist seit Dezember 2012 nicht mehr gültig. Sie wurde durch die DIN-38404-10:2012-12 abgelöst. ↩ ↩2
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Neben dem DIC enthält die DIN zusätzlich auch Angaben zur Pufferkapazität KS43 (Alkalinität) für jedes der 5 Beispielwässer. Um das System vollständig zu beschreiben, reicht allerdings die Vorgabe einer der beiden Größen aus. ↩
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Aus mathematisch-theoretischer Sicht ist der DIC (als Stoffmenge an C(4)) die fundamentalere Größe, wohingegen aus praktischer bzw. labortechnischer Sicht der KS43-Wert vorzuziehen ist. Im vorliegenden Fall nutzen wir den DIC-Wert (genauso gut könnte man in aqion aber auch den KS43-Wert als Alkalinität eingeben). ↩
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Die Bewertungstemperatur Tb wird im Eingabefenster separat vorgegeben. ↩