Ionenbilanz und Ladungsausgleich

1.  Ionenbilanz (Standardberechnung)

Die Ionenbilanz ist überhaupt die erste Größe, die in aqion berechnet und angezeigt wird – siehe Bild rechts für das Beispielwasser “ib.sol”.

aqion_ion_balance

Neben der Anzeige des Fehlers ΔIB erscheint hier auch die Summe der Kationen und Anionen.

Zum Ladungsausgleich kann man aus dem nebenstehenden Listenfeld einen von mehreren Parametern aussuchen:1

•  pH-Wert (default)
•  Ca  
•  Mg  
•  Na  
•  K  
•  Fe  
•  SO4 [S(6)]
•  DIC [C(4)]
•  Cl  
•  NO3 [N(5)]
•  NH4 [N(-3)]
•  … etc.  

Im Listenfeld stehen jeweils nur diejenigen Elemente zur Auswahl, die im Inputwasser auch tatsächlich vorhanden sind. (Voreinstellung: pH-Wert.)

Mit der Taste Details öffnet sich eine Entscheidungshilfe zur Auswahl des Ladungsausgleichsparameters bei fehlerhaften Wasseranalysen.

2.  Ionenbilanzabweichung nach DIN 38402-62

Zusätzlich kann man auch die Ionenbilanzabweichung nach E DIN 38402-62:2013-10 anzeigen lassen. Diese basiert

  • auf einer anderen Normierung (Faktor 2)
  • auf Näherungen (keine Speziierung und Komplexbildung)

aqion_ionenbilanzabweichung

Im Idealfall pH-neutraler und sehr stark verdünnter Lösungen ist die Ionenbilanzabweichung genau doppelt so groß wie der in der zweiten Zeile angezeigte ΔIB-Wert. Je mehr Ionen im Spiel sind, desto größer wird jedoch die Diskrepanz zwischen beiden Werten. Für stark saure/alkalische Wässer versagt die DIN-Berechnung völlig; man sollte sie für Extremwässer daher nicht verwenden.

Die DIN-Vorschrift bietet einen Algorithmus für einfache Plausibilitätsprüfungen (Taschen-Rechner, Excel) – nicht mehr und nicht weniger. Im Zweifelsfall sollte man immer auf die “korrekte” Berechnung mit einem Hydrochemieprogramm bzw. Speziierungsmodell zurückgreifen. In unserem Fall ist es der oben, in der zweiten Zeile gezeigte ΔIB-Wert.

Eine Beispielrechnung zum Ionenbilanzfehler ist hier gegeben.

3.  Ladungsausgleich

aqion_ionenbilanzabweichung

Das Beispielwasser “ib” besitzt einen Ionenbilanzfehler ΔIB von -1.89%. Wählt man zum Ladungsausgleich z.B. den Parameter DIC und klickt auf weiter, dann erscheint das rechte Bild.

Der DIC-Wert wird dabei wie folgt gesenkt:2

    5.89 mM   ⇒   5.45 mM

Die Zeile darunter gibt die Stoffmenge in mmol/L an, die vom Analysewert abgezogen wurde (Differenz der oberen Werte):

    ΔDIC = -0.44 mM

Wenn der Δ-Wert positiv (negativ) ist, wird die Stoffmenge der Lösung zugeführt (entzogen). In jedem Fall ist die entstandene Gleichgewichtslösung ladungsneutral.

Diese Übersicht zeigt zudem, dass das Wasser mit den Mineralphasen Calcit und Fe(OH)3 übersättigt ist und beide ausfallen. Dabei sinkt der pH-Wert von 7.00 auf 6.94.

Anmerkungen

  1. In den eckigen Klammern stehen bei den redox-sensitiven Elementen die zugehörigen Valenzzustände.

  2. Im Listenfeld der unteren Zeile lässt sich die Maßeinheit von mM auf mg/L umstellen.

[last modified: 2015-07-05]