Was ist freies Chlor, gesamt verfügbares Chlor und Cyanursäure?
Als freies Chlor bezeichnet man im Allgemeinen den Anteil an hypochloriger Säure (HOCl) im Wasser, der durch die Zugabe von Chlor (egal ob flüßig, gasförmig, in Tablettenform oder per Elektrolyse) entsteht. Die hypochlorige Säure stellt das eigentliche Desinfektionsmittel im Wasser dar. Von entscheidender Bedeutung für die Desinfektion des Schwimmbadwassers ist also, wie viel HOCl aus dem zugegebenen Chlor überhaupt entstehen kann.
Abhängigkeiten von zugegebenem Chlor zu freiem Chlor.
1. pH Wert
Wesentlicher Faktor, wieviel HOCl (und somit Desinfektionsmittel) aus dem zugegebenen Chlor entstehen kann, ist u.a. der pH Wert. Bei einem pH Wert von 6.5 entstehen etwa 85% HOCl, die restlichen 15% bilden OCl, die kaum Desinfektionsleistung besitzt. Bei einem pH-Wert von 7.0 entstehen etwa 74% HOCl, bei 7.5 nur noch etwa 50% HOCl und bei einem pH Wert von 8.0 entstehen bereits nur noch weniger als 20% HOCl (das was wir im allgemeinen als freies Chlor bezeichnen). Dieses Dissoziationsgleichgewicht zw. HOCl und OCl ist reversibel. D.H ändert man den pH Wert eines Wassers in dem sich bereits HOCl/OCl befindet, erhöht oder reduziert sich auch der Anteil HOCl im Wasser.
2. Cyanursäure
Nahezu alle langsamlöslichen Chlortabletten und Granulate bestehen aus DiChlor- oder TriChlorisocyanuraten. In diesen Produkten, die als organisches Chlor bezeichnet werden, ist Cyanursäure enthalten die als "Stabilisator" wirkt. Das beudeutet, dass sich dem Poolwasser zugegebenes Chlor in großen Teilen an vorhandene Cyanursäure bindet und somit vorerst nicht zur Bildung von HOCl (aktivem Chlor) zur Verfügung steht. Es ist vollständig "inaktiv", da es vorerst eine anderweitige chemische Verbindung eingegangen ist. Es bildet sich ein Hydrolysegleichgewicht zw. an Cyanursäure gebundenem Chlor und HOCl (aktivem Chlor). Die Gesamtmenge an Chlor in cynaursäurehaltigem Poolwasser (DPD1 Test) ist in diesem Fall also eher als "gesamt verfügbares Chlor" zu bezeichnen anstatt als "freies Chlor".
Bereits ein Gehalt von 10mg/l Cyanursäure im Wasser bindet etwa 35-40% des zugegebenen Chlors an sich und nur noch 60-65% der Zugabemenge stehen zur Bildung von freiem Chlor zur Verfügung. 20mg/l Cyanursäure binden etwa 40-45%, danach flacht die Kurve langsam ab und ab einem Cyanursäuregehalt von über 50mg/l werden etwa 55-60% des Chlors an die Cyanursäure gebunden. Noch höhere Cyanursäure-Werte beeinflussen das Ergebniss kaum noch. Folgendes Diagramm veranschaulicht die Gegebenheiten:
In Kombination mit einem zu hohen pH-Wert ergeben sich dadurch teilweise wesentlich zu niedrige Werte an tasächlich aktiv wirkendem Chlor im Schwimmbadwasser.
Gibt man z.B. eine theoretische Menge von 1.0 mg/l Chlor in Poolwasser das 50 mg/l Cyanursäure enthält und beispielsweise einen pH-Wert von 7.4 aufweist, werden in diesem Wasser etwa 55-60% der Zugabemenge an die Cyanursäure gebunden und aus den restlichen 40-45% (0.4 - 0.45 mg/l) entstehen durch den erhöhten pH-Wert nur noch etwa 55-60% HOCl. Der tatsächliche Anteil an freiem bzw. aktiv wirkendem Chlor liegt also nur bei etwa 0.25 mg/l.
Wir stellen hier einen Online-Rechner zur Verfügung, mit dem sich der Anteil aktiv wirksamen Chlors und die notwendigen Dosiermengen zur Anhebung des Chlorgehaltes auf einen bestimmten Wert, annähernd berechnen lassen: Online-Rechner.
DPD1 Messung - warum der Test unter diesen Voraussetzungen irreführende Ergebnisse liefert.
Wenn man mit einem üblichen Tablettentester oder Photometer das "freie Chlor" mittels DPD1 bestimmen will, reagiert der DPD1 Indikator im ersten Moment nur auf die vorhandene hypochlorige Säure (HOCl) und das hypochlorit anion (OCl). Die Verfärbung der Probeflüssigkeit resultiert dabei aus der Oxidation des Indikators durch die HOCl. Die HOCl wird dabei im Probenwasser vollständig verbraucht. Durch das Hydrolysegleichgewicht zw. dem an Cyanursäure gebundenem Chlor und der jetzt verbrauchten HOCl gibt die Cyanursäure das restliche, an sie gebundene Chlor, frei und es entsteht in der Probenkammer neue hypochlorige Säure, die den DPD Indikator weiter verfärbt. Des weiteren puffert die DPD1 Tablette die Probelösung auf einen pH-Wert zw. 6.2 und 6.5. Auch hierdurch entsteht mehr HOCl als das tatsächlich in unserem Beckenwasser aus obigem Beispiel mit pH 7.4 der Fall ist. Der DPD Test wird also nahezu die zu erwartenden 1.0mg/l freis Chlor anzeigen -> obwohl faktisch im Poolwasser zu keiner Zeit mehr als 0.2 bis 0.25 mg/l HOCl vorliegen und wirksam sind.
Selbst bei Cyanursäure-freiem Wasser, das nur einen erhöhten pH-Wert aufweist, wird der DPD1 Test (da die Probe auf pH 6.2 - 6.5 gepuffert wird) ein etwas höheres Ergebniss an freiem Chlor (HOCl) liefern, als im Becken effektiv zur Desinfektion vorliegt.