DIN 38402-62-2014 German standard methods for the examination of water waste water and sludge - General information (group A) - Part 62 Plausibility check of analytical data by per.pdf

1、Dezember 2014DEUTSCHE NORM DIN-Normenausschuss Wasserwesen (NAW)Preisgruppe 7DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 13.060.60!%;so“2248076www.din.deDDIN 38402-62De

2、utsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- undSchlammuntersuchung Allgemeine Angaben (Gruppe A) Teil 62: Plausibilittskontrolle von Analysendaten durchIonenbilanzierung (A 62)German standard methods for the examination of water, waste water and sludge General information (group A) Part 62: Plau

3、sibility check of analytical data by performing an ion balance (A 62)Mthodes normalises allemandes pour lanalyse des eaux, des eaux rsiduaires et desboues Information gnrales (groupe A) Partie 62: Contrle de plausibilit des donnes analytiques par ltablissement dunebalance ionique (A 62)Alleinverkauf

4、 der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 10 SeitenDIN 38402-62:2014-12 2 Inhalt Seite Vorwort 3 Einleitung .4 1 Anwendungsbereich .5 2 Grundlage des Verfahrens 5 3 Erstellung der Ionenbilanz 5 3.1 Berechnung 5 3.2 Nicht dissoziierte Borsure und Kieselsure .6 3.3 Hum

5、instoffe 6 3.4 Alkalinitt 7 3.5 Eisen(II)-haltige Wsser .7 3.6 Orthophosphat .7 3.7 Saure Wsser .8 4 Bewertung der Ionenbilanzabweichung 8 Anhang A (informativ) Beispiel fr die Berechnung der Ionenbilanzabweichung .9 Literaturhinweise . 10 DIN 38402-62:2014-12 3 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arb

6、eitskreis NA 119-01-03-01-18 AK Ionenbilanz“ des Arbeitsausschusses NA 119-01-03 AA Wasseruntersuchung“ im DIN-Normenausschuss Wasserwesen (NAW) erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN ist nicht dafr verantwortlich

7、, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Es ist erforderlich, bei den Untersuchungen nach dieser Norm Fachleute oder Facheinrichtungen einzuschalten und bestehende Sicherheitsvorschriften zu beachten. Bei Anwendung der Norm ist im Einzelfall je nach Aufgabenstellung zu prfen

8、, ob und inwieweit die Festlegung von zustzlichen Randbedingungen erforderlich ist. Die vorliegende Norm enthlt das vom Normenausschuss Wasserwesen (NAW) im DIN und von der Wasserchemischen Gesellschaft eine Fachgruppe in der Gesellschaft Deutscher Chemiker gemeinsam erarbeitete Deutsche Einheitsver

9、fahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchung: Plausibilittskontrolle von Analysendaten durch Ionenbilanzierung (A 62). Die als DIN-Normen verffentlichten Deutschen Einheitsverfahren sind bei der Beuth Verlag GmbH einzeln oder zusammengefasst erhltlich. Auerdem werden die genormten Deutschen

10、 Einheitsverfahren in der Loseblattsammlung Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchung“ gemeinsam von der Beuth Verlag GmbH und der Wiley-VCH Verlag GmbH j der Index der Anionen; ceqdie quivalentkonzentration. Zwischen der Massenkonzentration i, der Stoffmengenkonzentr

11、ation ciund der quivalentkonzentrationen ceq,ieines Ions i besteht dabei die Beziehung: iiiiiiMzczc=eq,(2) DIN 38402-62:2014-12 6 Dabei ist i der Index der Ionen; zidie Ladungszahl des Ions i; cidie Stoffmengenkonzentration des Ions i; idie Massenkonzentration des Ions i; Midie molare Masse des Ions

12、 i. 3.2 Nicht dissoziierte Borsure und Kieselsure Nicht dissoziierte Borsure und Kieselsure werden in der Ionenbilanz nicht bercksichtigt. 3.3 Huminstoffe Kommen Huminstoffe in Grundwssern oder Oberflchenwssern in erhhten Konzentrationen vor (Indiz: Gelbfrbung, UV-Absorption), kann es erforderlich w

13、erden, die darin enthaltenen Carboxylgruppen ber den gelsten organischen Kohlenstoff (DOC) (hilfsweise kann auch der gesamte organische Kohlenstoff (TOC) verwendet werden) summarisch abzuschtzen und ihre Dissoziation pH-Wert-abhngig in der Ionenbilanz zu bercksichtigen 3. Dies ist bei niedrig minera

14、lisierten, schwach gepufferten Wssern von besonderer Bedeutung. Die durch Carboxylgruppen bedingten Anionenquivalente R knnen nach Gleichung (3) aus der Stoffmengenkonzentration des DOC und dem pH-Wert abgeschtzt werden. pHSSeq10)DOC(01,0)R(+=KcKc (3) mit C)DOC(DOC)Mc= (4) Dabei ist )R(eqc die quiva

15、lentkonzentration der organischen Anionen, in Millimol je Liter (mmol/l); c(DOC) die Stoffmengenkonzentration des gelsten organischen Kohlenstoffs, in Millimol je Liter (mmol/l); KSdie Dissoziationskonstante der organischen Sure; pH der pH-Wert; (DOC) die Massenkonzentration des gelsten organischen

16、Kohlenstoffs, in Milligramm je Liter (mg/l); MCdie molare Masse des Kohlenstoffs (12,011 g/mol). Die Werte der pH-Wert-abhngigen Dissoziationskonstanten KSsind in Tabelle 1 wiedergegeben. DIN 38402-62:2014-12 7 Tabelle 1 Surekonstante zur Abschtzung des Dissoziationsgleichgewichtes huminstoffbrtiger

17、 organischer Anionen in Abhngigkeit vom pH-Wert 3 pH KSpH KS3 4,9 1045,5 1,9 1053,5 2,3 1046 1,1 1054 1,2 1046,5 6,9 1064,5 6,0 1057 4,5 1065 3,3 1053.4 Alkalinitt Bei Wssern mit einem pH-Wert ber 4,3 kann die Gesamtalkalinitt (Hydroxid-Ion, Hydrogencarbonat-Ion, Carbonat-Ion) durch die Surekapazitt

18、 bis zum pH-Wert 4,3 wiedergegeben werden. Fr Wsser mit einer Ionenstrke von weniger als 4 mmol/l hat sich dabei die Korrektur der Surekapazitt nach Gleichung (5) als sinnvoll erwiesen 4, 5. mmol/l 0,05 - = S4,3korr S4,3;KK (5) Dabei ist KS4,3; korrdie korrigierte Surekapazitt bis zum pH-Wert 4,3, i

19、n Millimol je Liter (mmol/l); KS4,3die Surekapazitt bis zum pH-Wert 4,3, in Millimol je Liter (mmol/l). 3.5 Eisen(II)-haltige Wsser Bei Eisen(II)-haltigen Wssern fhrt die als Folge der Oxidation von Fe(II) zu Fe(III) auftretende Ausfllung von Eisen(III)-hydroxid zur Bildung von Wasserstoff-Ionen. Hi

20、eraus resultiert im Allgemeinen ein Minderbefund der Surekapazitt: OH10OHCO8Fe42232+ + H8HCO8Fe(OH)433 223CO8OH8Fe(OH)4 + 3.6 Orthophosphat Orthophosphat liegt in Wssern je nach pH-Wert berwiegend als 42POH -Anionund 24HPO -Anion vor. Bei der Berechnung der quivalentkonzentration kann nherungsweise

21、die molare Masse des 34PO -Ions eingesetzt und die Ladungszahl durch einen Faktor ersetzt werden, der die pH-Wert-Abhngigkeit der Dissoziation bercksichtigt. Dieser Faktor betrgt 1,12 fr Wsser mit pH = 6, 1,5 fr Wsser mit pH = 7 und 1,9 fr Wsser mit pH = 8. Zwischenwerte knnen interpoliert werden. D

22、IN 38402-62:2014-12 8 3.7 Saure Wsser In stark versauerten Wssern mit pH-Werten unter 4,5 liegt Aluminium als +3Al , +2Al(OH) oder +2Al(OH) vor. Im pH-Wert-Bereich zwischen 4,5 und 8,2 ist Aluminium auf Grund des Lslichkeitsproduktes von 3Al(OH) und der damit verbundenen geringen Konzentration an ge

23、lstem Aluminium im Allgemeinen nicht zu bercksichtigen. Im pH-Wert-Bereich ber 8,2 liegt Aluminium als Aluminat )(Al(OH)4vor. 4 Bewertung der Ionenbilanzabweichung Aufgrund der Messunsicherheit der einzelnen Analysendaten ist der Betrag der Ionenbilanzabweichung im Allgemeinen ungleich Null und stei

24、gt mit Abnahme der Gesamtionenkonzentration. Die Gesamtionenkonzentration ist nach Gleichung (6) definiert als die Summe der Stoffmengenkonzentrationen aller bercksichtigten Ionen: =iiccges(6) Dabei ist cgesdie Gesamtionenkonzentration; i der Index der Ionen; cidie Stoffmengenkonzentration des Ions

25、i. Fr Wsser mit einer Gesamtionenkonzentration von 2 mmol/l bis 4 mmol/l kann im Allgemeinen eine Ionenbilanzabweichung von maximal 10 % und fr Wsser mit einer Gesamtionenkonzentration ber 4 mmol/l eine Ionenbilanzabweichung von 5 % toleriert werden. Bei Wssern mit einer Gesamtionenkonzentration unt

26、er 2 mmol/l kann auch eine Ionenbilanzabweichung von ber 10 % toleriert werden 6. Da sich mgliche Fehler gegenseitig kompensieren knnen, ist eine ausgeglichene Ionenbilanz kein strenger Beweis fr eine richtige“ Analyse. Umgekehrt ist hingegen eine nicht ausgeglichene Ionenbilanz ein starkes Indiz fr

27、 eine fehlerhafte oder unvollstndige Analyse. Bei greren Ionenbilanzabweichungen sollte daher zunchst geprft werden, ob alle relevanten Ionen in die Ionenbilanz aufgenommen wurden. Bei bestehenden greren Abweichungen sind die einzelnen Schritte der Analyse und der Probenahme zu prfen. DIN 38402-62:2

28、014-12 9 Anhang A (informativ) Beispiel fr die Berechnung der Ionenbilanzabweichung Tabelle A.1 Analysenergebnisse und Bilanzierung der quivalentkonzentrationen Kationen Massenkonzentration Stoffmengen-konzentration c quivalent-konzentration ceqmg/l mmol/l mmol/l Natrium ( )+Na 22,0 0,957 0,957 Kali

29、um ( )+K 2,8 0,072 0,072 Calcium ( )+2Ca 153,0 3,818 7,635 Magnesium ( )+2Mg 21,0 0,864 1,728 Eisen ( )+2Fe 2,9 0,052 0,104 Mangan ( )+2Mn 1,05 0,019 0,038 Summe der quivalentkonzentrationen der Kationen 10,53 Anionen Massenkonzentration Stoffmengen-konzentration c quivalent-konzentration ceqmg/l mm

30、ol/l mmol/l Nitrat ( )-3NO 68,2 1,100 1,100 Chlorid ( )-Cl 64,0 1,805 1,805 Sulfat -24SO 146,0 1,520 3,040 KS4,34,960 4,960 Summe der quivalentkonzentrationen der Anionen 10,90 Ionenbilanzabweichung: IB = 3,45 % Gesamtionenkonzentration: cges= 15,17 mmol/l Zielwert fr die Tolerierbarkeit der Abweich

31、ung: IB 5 % Die Ionenbilanzabweichung ist tolerierbar. DIN 38402-62:2014-12 10 Literaturhinweise 1 Quentin K.-E.: Trinkwasser, Untersuchung und Beurteilung von Trink- und Schwimmbadwasser; 1988, Springer, Berlin 2 Klle W.: Wasseranalysen richtig beurteilt; 2001, Wiley-VCH, Weinheim 3 Kopacek, J., He

32、jzlar, J., Mosello, R.: Estimation of Organic Acid Anion Concentrations and Evaluation of Charge Balance in Atmospherically Acidified Colored Waters; Wat. Res., 2000, 34, 3598-3606 4 Hll, K.: Wasser, 7. Aufl.; 1986, Walter de Gruyter, Berlin, S. 126-127 5 Sontheimer, Spindler, Rohmann: Wasserchemie fr Ingenieure; DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut der Universitt Karlsruhe (TH), 1980, ZfGW-Verlag, Frankfurt/Main, S. 225 6 Feuerstein, W., Grimm-Strele, J.: Plausibilittstests fr eine routinemige Erfassung von Grundwasserbeschaffenheitsdaten; Vom Wasser, 1989, 73, 375-398