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 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 nur 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

  1. Die DIN 38404-C10R3 (1995) ist seit Dezember 2012 nicht mehr gültig. Sie wurde durch die DIN-38404-10:2012-12 abgelöst. 2

  2. 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.

  3. 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).

  4. Die Bewertungstemperatur Tb wird im Eingabefenster separat vorgegeben.

[last modified: 2016-05-01]