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Konzentration ist alles - die Wirksamkeit von Natriumhypchloritlösungen refraktometrisch bestimmen

Veröffentlicht von Sabrina Mesters-Wöll am 23.02.2021 14:18:59

126485779_sWenn es um die Desinfektion von Pool- und Whirlpoolwasser geht, ist Chlor immer noch das Mittel der ersten Wahl.
Chlor ist ein starkes Oxidationsmittel aus der Gruppe der Halogene. Es ist schon in niedrigen – für den Menschen unbedenklichen - Konzentrationen sehr effektiv und tötet Mikroorganismen in kürzester Zeit zuverlässig ab. Darüber hinaus ist es relativ preiswert und leicht zu erzeugen. So stellt es weltweit den größten Anteil an Desinfektionsmitteln, sei es bei der Entkeimung von Trinkwasser, in der Medizin, in der Gastronomie, bei der Kühlturmdesinfektion, bei der Produktion von Nahrungsmitteln u.v.m. Für die Wasserentkeimung in Schwimmbädern ist es sogar gesetzlich vorgeschrieben und anderen Methoden, wie z.B. UV-Bestrahlung, Membranfiltration oder Ozonbehandlung, in Bezug auf eine Langzeitdesinfektion weit überlegen.

Die Wirksamkeit von Chlor beruht auf der Oxidation der Zellmembranen von Mikroorganismen und damit der Störung ihres Stoffwechsels. Damit eine sichere Desinfektion gewährleistet ist, muss ein bestimmter Anteil an freiem Chlor im Wasser verfügbar sein. In Wasser zugegebenes Chlor dissoziiert – stark vom pH-Wert abhängig – in drei Spezies (s.u.). Die gewünschte, wirksame Spezies ist dabei die Hypochlorige Säure (HCIO). Diese steht mit zwei weiteren Spezies im Gleichgewicht, dem Chlor (Cl2) und dem Hypochlorit (ClO-):

Cl2 + 2 H2O ↔ H3O+ +Cl- + HClO
HClO + H2O ↔ H3O+ + ClO-

Freies Chlor bezeichnet nun die Summe der Stoffkonzentrationen von elementarem Chlor Cl2, der hyperchlorigen Säure HOCl und Hypochlorit OCl -, die nicht an andere Verbindungen gebunden sind. Die Angaben erfolgen in [mg/l] , [g/m³] oder in Gewichts-ppm.

Elementares Chlor ist nur im sauren Bereich unter pH 3 stabil. Bei den in der Regel im Schwimmbadwasser herrschenden pH-Werten zwischen 6,5 und 7,2 liegt Chlor hauptsächlich als die für die Desinfektion verantwortliche Komponente, hypochlorige Säure HOCl, vor. Deren eigentliche Desinfektionsleistung kann durch die Messung des Redoxpotentials bestimmt werden (lesen Sie hierzu auch unseren Artikel "Was hat die Hygiene in Schwimmbädern mit dem Redoxpotential gemein?")BL121-cords_720x720_72_RGB

Unsere Pool-Controller der Serie BL12x überwachen präzise sowohl den pH-Wert als auch das Redoxpotential und gewährleisten eine sichere Dosierung von Poolchemikalien, um die gewünschten Werte einzuhalten – mehr dazu finden Sie hier.

Doch wie wird nun das Chlor in gewünschter Menge dem Schwimmbadwasser zugeführt?

Die Einleitung von elementarem Chlor ins Wasser ist – wegen des gasförmigen Zustands und der gesundheitlichen Risiken (Chlorgas ist stark giftig) – nicht nur wenig praktikabel, sondern auch gefährlich und stellt hohe Anforderungen an Technik und Lagerung.

Chlor kann zwar auch direkt vor Ort durch die Elektrolyse von Kochsalz (NaCl) erzeugt werden, dies erfordert jedoch oftmals eine nicht unerhebliche Investition in entsprechende Geräte.

In der Praxis ist daher die Verwendung von Natriumhypochlorit üblich. Natriumhypochlorit (NaClO) ist das Natriumsalz der Hypochlorigen Säure (HClO). Meist erfolgt die Dosierung in flüssiger Form: als wässrige Natriumhypochlorit-Lösung, sogenanntes „Flüssigchlor“. Auch unsere Geräte der Serie BL12x erfordern diese Art der Zugabe.

Der Richtwert für die optimale Konzentration dieser wässrigen Natriumhypochloritlösung zur Zugabe ins Schwimmbadwasser beträgt in Deutschland 12 %.

Die Natriumhypochloritlösung hat jedoch leider einen unangenehmen Nachteil: Sie zerfällt leicht, durch Erwärmung oder Sonnenlicht begünstigt, in Chlor, Chlorwasserstoff, Chlordioxid und Sauerstoff. Dies bedeutet eine Konzentrationsabnahme, die bei der Lagerung der Lösung berücksichtigt werden muss. In handelsüblichen Produkten wird diesem Zerfall zwar durch entsprechende Zusatzstoffe Sorge getragen, dennoch kann die Konzentration – und damit die Wirksamkeit - von gelagertem Natriumhypochlorit über die Zeit kontinuierlich abnehmen.
Wir von Hanna Instruments haben in eigenen Versuchen eine Konzentrationsabnahme von ca. 0,1 % pro Monat festgestellt.

Die gute Nachricht ist jedoch, dass Sie die Konzentration von gelagertem flüssigen Natriumhypochlorit ganz leicht bestimmen und damit abschätzen können, ob es noch zur wirksamen Desinfektion verwendbar ist. Direkt ließe sich diese Konzentration zwar nur mittels einer Redox-Titration bestimmen, es gibt aber einen signifikanten Zusammenhang zwischen der so ermittelten Konzentration und dem Brechungsindex der Lösung. Wir haben diesen für Sie in der untenstehenden Tabelle dargestellt.

83802362_sDer Brechungsindex einer Lösung (auch „Brechzahl“ genannt) ergibt sich aus dem physikalischen Phänomen, dass ein Lichtstrahl an der Grenzfläche zweier Medien unterschiedlicher Dichte seine Ausbreitungsrichtung ändert. Der Strahl wird gebrochen. Tritt beispielsweise ein Lichtstrahl von Luft in Wasser, so bricht sich das Licht. Die Dichte einer wässrigen Lösung hängt direkt von der Konzentration darin gelöster Stoffe ab. Das heißt, dass Licht beim Übergang von Luft in Wasser nicht so stark gebrochen wird wie beim Übergang von Luft in eine konzentrierte Lösung. Aus dieser Brechung kann man den Brechungsindex einer Lösung ableiten und daraus wiederum die Dichte bzw. die Konzentration des gelösten Stoffes errechnen. 

HI96800-v2Mit unserem digitalen Refraktometer HI96800 ist die Messung des Brechungsindex schnell und einfach. Es bestimmt den Brechungsindex wässriger Lösungen und ist daher zur Bestimmung des Brechungsindex einer wässrigen Natriumhypochloritlösung gut geeignet. Das Gerät ist intuitiv zu bedienen und einfach mit destilliertem Wasser zu kalibrieren. Gegenüber einem analogen Refraktometer bietet es die Vorteile einer genauen und temperaturkompensierten Messung. Nach dem Auftragen nur weniger Tropfen Lösung in die Probenmulde misst das Gerät in Sekundenschnelle den Brechungsindex an der Grenzfläche zwischen dem integrierten Glasprisma und dem aufgetragenen Flüssigkeitsfilm. Der Messwert wird in %Brix angezeigt.

 

Den gemessenen Wert können Sie dann einfach anhand der untenstehenden Tabelle mit der Natriumhypochloritkonzentration Ihrer Lösung in Bezug setzen.

% Natriumhypochlorit

% Brix

15%

32,60%

14%

30,50%

13%

28,70%

12%

27,00%

11%

25,10%

10%

23,20%

9%

21,10%

8%

19,20%

7%

17,30%

6%

13,90%

5%

11,80%

4%

6,90%

3%

4,40%

2%

3,20%

1%

0,70%

0%

0%

(Quelle: Hanna Instruments)

Haben Sie noch Fragen oder möchten Sie weitere Informationen zu unseren Produkten? Kontaktieren Sie uns, unsere Mitarbeiter beraten Sie gern!

 

 

Themen: Redoxpotential, Refraktometer, Pool, Chlor

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