Prüfen einer Wasseranalyse
Das Prüfen und Interpretieren einer Wasseranalyse gehört zu den Standardaufgaben der Hydrochemie. In diesem Beispiel untersuchen wir ein Wasser, dessen chemische Zusammensetzung im mitgelieferten Beispieldatensatz C9.sol gegeben ist.
Die Vorgehensweise mit aqion wird in vier Teilschritten demonstriert:
| Schritt 1 | Eingabe bzw. Einlesen der Wasseranalyse |
| Schritt 2 | Ladungsbilanzfehler und Ladungsausgleich |
| Schritt 3 | Elementkonzentrationen und Speziierung |
| Schritt 4 | Carbonatsystem und Calcitsättigung |
Ein Beispiel für eine unvollständige Wasseranalyse ist hier.
Schritt 1: Eingabe der Wasseranalyse
Beim Programmstart öffnet sich das Eingabefenster für die Wasseranalyse. Hier kann man die Parameter der Wasseranalyse eingeben.
Alternativ dazu lassen sich schon vorhandene Inputwässer bzw. Wasseranalysen (die man zuvor gespeichert hat) direkt einlesen. Dazu klicken wir auf die Taste Open (links unten) und wählen das File C9.sol aus.
Das eingelesene File/Wasser erscheint wie im Bild rechts. Ganz oben steht der Filename, darunter alle physikalischen und chemischen Parameter.
(Anmerkung: Die Inputwässer von aqion sind im Benutzerverzeichnis unter aqion\INP abgelegt.)
Es gibt zwei Möglichkeiten (zwei Tasten), mit der hydrochemischen Berechnung zu beginnen:
- Start: Ladungsbilanz, chem. Gleichgewicht, Calcitsättigung, etc.
- Reac: Reaktionen, pH-Berechnung, Titrationskurven
Wir klicken auf Start.
Schritt 2: Ladungsbilanzfehler
Als erstes prüft das Programm die Ladungsbilanz und berechnet den Ionenbilanzfehler. Das Ergebnis ist rechts im Bild zu sehen.
Der Fehler von -0.77% wird durch einen kleinen Überschuss an Anionen verursacht.
Der Ladungsausgleich erfolgt, wenn das linke Kontrollkästchen aktiviert ist. Den anzupassenden Parameter wählt man im Listenfeld. Standardmäßig ist es der pH-Wert. In diesem Beispiel jedoch schlägt das Programm den DIC vor (da die Alkalinität anstelle des DIC bei der Wasseranalyse vorgegeben wurde).
Mit dem zweiten Kontrollkästchen “Ionenbilanz nach DIN 38402-62” wird der Bilanzfehler nach der entsprechenden DIN-Vorschrift berechnet. Dies ist eine grobe Näherung, die von den Lösungsalgorithmen moderner Gleichgewichtsprogramme (Speziierung) keinen Gebrauch macht – siehe Beispielrechnung hier.
Die Taste Details bietet eine Entscheidungshilfe zur Auswahl des Parameters, Anion oder Kation, für den Ladungsausgleich.
Die Taste weiter ≫ startet die Gleichgewichtsrechnung mit Ladungsausgleich.
Ladungsausgleich
Zum Ladungsausgleich wurde der gewählte Parameter DIC auf 4.63 mM (vor der Calcitfällung) und 4.56 mM (nach der Calcitfällung) gesetzt. Dazu führt das Programm zwei separate Gleichgewichtsrechnungen durch: Zuerst den Ladungsausgleich als Output 1 (ohne Minerale), danach eine Rechnung mit Einbeziehung der Minerale (Output 2).
Ist das Inputwasser bzgl. einer Mineralphase übersättigt, so fällt das entsprechende Mineral aus (hier Calcit) und verändert den pH-Wert. Dies wird im Schema ganz rechts angezeigt.
Die Taste weiter ≫ öffnet die Ergebnistabellen (Schritt 3).
Schritt 3: Ergebnistabellen (Konzentrationen, Speziierung)
Die Ergebnistabelle rechts im Bild zeigt die wichtigsten Parametern (u.a. pH-Wert, Temperatur, Redoxpotential, Element-Konzentrationen) für drei Wässer:
Input – Wasseranalyse (Inputdaten)
Output 1 – Wasseranalyse nach dem Ladungsausgleich
Output 2 – Wasseranalyse nach Ladungsausgleich und chem. Gleichgewicht mit Mineralen (inkl. Redox-Reaktionen).
In diesem Beispiel führt die Calcitfällung zu einem leichten Absinken der Ca- und DIC-Werte.
Mehr Information zu den berechneten Wässern erhält man mit den oberen Tasten:
- Ionen – Ionen und Komplexe (komplette Speziierung)
- Minerale – ausgefallenen Minerale und Sättigungsindizes
Mit der Taste weiter ≫ gelangt man zur nächsten Ergebnisausgabe (Schritt 4).