Korrektur der Carbonathärte

Aus Hortipendium
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Auswirkung der Carbonathärte auf den pH-Wert
Einstellung der Carbonathärte

Die Carbonathärte ist der alkalisch wirkende Anteil der Gesamthärte, der den pH-Wertverlauf im Substrat während der Kulturzeit beeinflusst. Mit zunehmender Carbonathärte (hartes Wasser) besteht eine Tendenz zur Erhöhung des pH-Werts, bei abnehmender (weiches Wasser) eine zur Senkung.

Für den Gartenbau stehen mehrere praktikable Möglichkeiten zur Regulation der Carbonathärte zur Verfügung.

  1. Verschneidung mit Regenwasser
  2. Säurezusatz
  3. Ionenaustausch und Umkehrosmose

Da Ionenaustausch und Umkehrosmose Entsorgungsprobleme für das Restwasser bereiten, wird auf diese Verfahren nicht näher eingegangen. Als geeignete Verfahren bleiben das Verschneiden von Brunnen- mit Regenwasser, die Zugabe von Säure und die Auswahl spezieller Dünger, die entweder direkt oder physiologisch die Carbonathärte beeinflussen.

Bezugsgrößen

Die Beherrschung unerwünschter Wasserhärte ist für den Kultivateur nur erfolgreich, wenn zwei wichtige Größen beachtet werden. Das sind die Stickstoffkonzentration in der Nährlösung und die Carbonathärte des Gießwassers. Nur so ist ein Konzept zur Korrektur der Wasserhärte zu entwickeln.
Nach Schenk [1] gehen alle Berechnungswege von der Kenntnis aus, dass bei einer Carbonathärte von 5° dH der pH-Wert im Substrat stabil bleibt, wenn die Stickstoffernährung mit Kalksalpeter durchgeführt wird.
Die notwendige Menge der Verbindungen zur Senkung bzw. Anhebung der Carbonathärte ist weniger vom pH-Wert des Wassers abhängig, sondern im wesentlichen von seiner Härte. Die benötigte Menge kann daher allein aus dem Hydrogencarbonatgehalt berechnet werden. Das Hydrogencarbonat wirkt als pH-Wertpuffer, der bei Absenkung der Härte teilweise zerstört und bei Anhebung zugeführt wird. Daher ist der Verbrauch an diesen Stoffen erheblich höher als es rechnerisch zur Einstellung des pH-Werts allein notwendig wäre. Holländische Empfehlungen besagen, dass dem Wasser eine Resthärte von 0,2 bis 0,7 mmol HCO3 ( das entspricht 0,56 bis 1,96° dHKH) belassen werden soll, um die Pufferfähigkeit des Wassers in einem geringen Ausmaß zu erhalten.
Die restlichen Nährstoffe brauchen für die Berechnung nicht berücksichtigt zu werden. Liegt die Carbonathärte über 5° dH, wird der Überschuss der die Carbonathärte verursachenden Hydrogencarbonationen (HCO3) mit Salpetersäure und/oder Ammonium bzw. durch Verschneiden des Brunnenwassers mit Regenwasser beseitigt. Dafür müssen die Mengen so berechnet werden, dass diese genau die überschüssige Carbonathärte beseitigen, d.h. ein Molekül H+ entfernt ein Molekül HCO3. Ist der Ammoniumgehalt bzw. der Wasserstoffionengehalt aus einer Säure einer Nährlösung dem Hydrogencarbonatgehalt äquivalent, wird über die H-Ionen das HCO3 neutralisiert, d.h. in Wasser und Kohlendioxid umgewandelt.
Damit sinkt mit steigender Carbonathärte der Nitratanteil in der Nährlösung, während der Säure- bzw. Ammoniumanteil zunimmt. Beide Verfahren - auch in Kombination - sind gleichwertig. Während die Säure die Carbonathärte über ihre H+-Ionen direkt absenkt, wirkt Ammonium erst im Substrat. Die zur Beseitigung der Härte notwendigen H+-Ionen werden im Zuge der Nitrifizierung des Ammoniums oder durch Abgabe von H+-Ionen nach Aufnahme von Ammonium durch die Pflanze geliefert.

Kulturtechnisch am einfachsten stellt sich die Verwendung mit Regenwasser, weichem Stadtwasser oder durch die verschiedenen Möglichkeiten enthärtetem Wasser dar. Da bei Carbonathärten unter 5 das Gießwasser keinen nennenswerten Einfluss auf den pH-Wert des Substrats ausübt, kommt als Stickstofform Nitrat in Frage, das als Kalksalpeter ausgebracht wird.
Die entscheidenden Fragen sind, ob vor Kulturbeginn Maßnahmen zur Korrektur der Wasserhärte über Säuren notwendig sind oder ob es ausreicht, während der Kultur durch ein angepasstes Verhältnis der Stickstoffformen konstante pH-Werte zu erreichen.

Verschneiden von Brunnenwasser mit Regenwasser

Wegen der ungleichmäßigen Verteilung der Jahresniederschläge ist es nur in seltenen Fällen einem Betrieb möglich, ganzjährig ausschließlich mit Regenwasser zu gießen. Dann ist ein Verschneiden als Alternative zum Säureeinsatz mit dem zur Verfügung stehenden Gießwasser unumgänglich. Bei der Korrektur der Wasserhärte kann eine Resthärte von 12 bis 15° dHKH belassen werden, da dann mit Ammonium allein auf 5° dHKH enthärtet werden kann. Für diesen Härtebereich stehen auch geeignete Mehrnährstoffdünger zur Verfügung. Besonders im Sommer kann wegen der niedrigeren Nährlösungskonzentrationen der Stickstoffgehalt so niedrig sein, dass trotz alleiniger Stickstoffdüngung mit Ammonium dieses nicht ausreicht, das Hydrogencarbonat zu beseitigen. Dann muss die Härte vor Kulturbeginn entsprechend tiefer abgesenkt werden.
Die gewünschte Carbonathärte des Gießwassers kann am besten über das Mischungskreuz errechnet werden.


Beispiel: Das Brunnenwasser hat eine Carbonathärte von 25° dH, das Regenwasser von 5° dH, die Härte des Gießwassers soll 8° dH betragen.
In welchem Verhältnis müssen die Ausgangswässer gemischt werden?


A 25°dH (Brunnenwasser)
B 5°dH (Regenwasser)
C 8°dH (Gießwasser)


Das Verhältnis A : B beträgt 3 : 17 (→ da 8 - 5 = 3 und 25 - 8 = 3 ist)


Das Verhältnis A : B beträgt 3 : 17, das entspricht 1 : 5,67. Auf einen Liter Wasser mit 25 ° dHKH kommen 5,67 l Wasser mit 5° dHKH, um Wasser mit 8° dHKH zu erhalten. Eine Messung der Carbonathärte der Ausgangswässer und des Gießwassers muss zur Kontrolle durchgeführt werden. Dazu sind Schnelltestmethoden sehr gut geeignet (z.B. Merk 11103).



Neutralisation harten Gießwassers

Neutralisation bedeutet, die Beseitigung einer gewünschten Menge Hydrogencarbonat in mval/l geschieht durch äquivalente Mengen H+-Ionen, die aus Säuren stammen.
Die Normalität einer Säure entspricht einer bestimmten Menge an H+-Ionen, so ist eine 65%ige Salpetersäure 14,5 n, was wiederum 14500 mmol H+-Ionen/l entspricht.
Das Ergebnis von Wasseranalysen gibt die Carbonathärte häufig in ° dHKH an, gebräuchlich sind auch Werte in mval pro l und mg pro l. Alle Werte sind ineinander umzurechnen:

1° dHKH = 0,357 mval HCO3/l
2,8° dHKH = 1,0 mval HCO3/l
1 mval HCO3/l = 61 mg HCO3/l


Beispiel: Eine Wasseranalyse hat als Ergebnis 15° dHKH, dieses soll in mval pro l und mg pro l umgerechnet werden.


A. Berechnung der mval/l HCO3 aus 1° dHKH

2,8° dHKH entsprechen 1 mval HCO3-
1,0° dHKH entspricht x mval HCO3-

x = \frac{1} {2,8} = 0,357 mval HCO3-


B. Berechnung der mval HCO3/l aus 15° dHKH

1° dHKH entspricht 0,357 mval HCO3-
15° dHKH entsprechen x mval HCO3-

x = 15 x 0,357 = 5,355 mval HCO3-

mval/l = \frac{^\circ dHKH} {2,8}


Beispiel: Berechnung des Hydrogencarbonatgehalts in mg pro l aus 15° dHKH


A. Berechnung des Äquivalentgewichts von HCO3

1 mval eines Stoffes ist soviel, wie sein Äquivalentgewicht in mg angibt
eine 1 normale Lösung (1 n) enthält 1 Val des gelösten Stoffes


Äquivalentgewicht = \frac{Molekulargewicht} {Wertigkeit}


HCO3 ist einfach negativ geladen, damit beträgt die Wertigkeit 1. In diesem Fall ist das Äquivalentgewicht gleich dem Molekulargewicht.
Das Molekulargewicht ist die Summe aller Atomgewichte eines Moleküls.
Molekulargewicht von HCO3 = H + C + 3 O
1 + 12 + 48 = 61

Das Äquivalentgewicht beträgt damit ebenfalls 61.


B. Berechnung der mg HCO3 pro l aus 5,355 mval pro l

1 mval HCO3- entspricht 61 mg
5,355 mval HCO3- entsprechen x mg

x = 5,355 x 61 = 326,655 mg HCO3-


mg/l = mval/l x Äquivalentgewicht


Umstellung der Formeln: Berechnung von mval/l aus mg/l


mval/l = \frac{mg/l} {Aequivalentgewicht}


- Berechnung von mg/l aus ° dHKH


mg/l = \frac{^\circ dHKH * Aequivalentgewicht} {2,8}


Enthärtung mit Säuren

Die Säurekapazität des Wassers wird ausgedrückt in mmol H pro l. Beträgt der Hydrogencarbonatgehalt z.B. 2,5 mmol pro l, ist die Menge von 2,5 mmol H pro l zu dessen Beseitigung notwendig. Da das Hydrogencarbonat gleichzeitig die pH-Pufferwirkung des Wassers bewirkt, heißt das für das vorangegangene Beispiel, dass 2,5 mmol HCO3 pro l zur Neutralisation freier H-Ionen und somit zur Pufferung des pH-Werts zur Verfügung stehen. Würde dem Gießwasser bis zu 2,5 mmol H-Ionen pro l in Form von Säure hinzugefügt, würde der pH-Wert relativ stabil bleiben.

Beträgt beispielsweise der pH-Wert nach der Enthärtung 6,5 und es wird ein Wert von 5,5 angestrebt, müssen mehr als 2,5 mmol H pro l zugeführt werden. Die Menge ist zwar errechenbar, kann aber in der Praxis vom Rechenwert abweichen. Die Feineinstellung des pH-Werts erfolgt erst nach dem Messen der Gebrauchslösung. Ist der pH-Wert zu hoch, muss der Säureanteil in der Stammlösung erhöht werden. Ist er zu niedrig, wird Lauge zugegeben und/ oder der Ammoniumgehalt gesenkt. Beim Einsatz einer neuen Standardnährlösung ist es günstig, zuerst kleinere Mengen anzusetzen, um für das verwendete Wasser die geeigneten Werte zu finden. Die tatsächlich benötigte Säure- oder Laugenmenge ist aber letztlich ein Erfahrungswert. Es ist aber zu berücksichtigen, dass die Messung des pH-Werts nach Fertigstellung der Nährlösung höher als berechnet ist, wenn Ammonium für die Enthärtung mit benutzt wird. Erfahrungsgemäß dauert es einige Tage, bis sich der endgültige Wert eingestellt hat.

Oxalsäurebehandlung

Durch Zusatz definierter Mengen Oxalsäure zum Wasser werden Calcium- und Magnesiumionen durch Bildung schwer löslicher Oxalate ausgefällt und somit gleichzeitig eine deutliche Verminderung der Leitfähigkeit des Gießwassers erreicht. Die zugesetzte Oxalsäure wird mit entfernt, so dass es nicht zu Sauerstoffproblemen kommen kann. Je nach Temperatur des Wassers dauert die chemische Reaktion und das Absetzen des Oxalats im Wasserbecken ca. 30 Minuten.
Dieses vergleichsweise aufwändige und wegen des Umgangs mit giftiger Oxalsäure bedenkliche Verfahren wird nur noch selten angewendet. Es ist ein Zweikammerverfahren erforderlich, ein Becken wird für die langsame Ausfällung des Oxalats (Schlammbildung) benötigt. Ein zweites Becken dient zum Umpumpen des entsalzten Wassers. Das Oxalat muss entsorgt werden. Das Verfahren eignet sich nur für kleinere Wassermengen.
Anwendung: 1° dH KH wird durch 22,5 g technische Oxalsäure/m3 beseitigt, bei 20° dH 450 g Säure benötigt. Die H+-Ionen der Säure reagieren mit Hydrogencarbonat zu Kohlendioxid und Wasser, wobei gleichzeitig der pH-Wert des Wassers sinkt.


Salpeter und Phosphorsäure

Wirkungsweise von Säuren bei der Enthärtung

Bei der Düngerzusammensetzung kann ein Teil des Stickstoff- und/oder Phosphatbedarfs über Salpeter- oder Phosphorsäure geliefert werden. Der pH-Wert der Düngerlösung soll nicht unter pH 5,5 absinken. Der Einsatz von z.B. Salpetersäure bedeutet zwar einen zusätzlichen Arbeitsaufwand für die Einspeisung, ist aber bei höheren Wasserhärten empfehlenswert. Auch wenn die vollständige Enthärtung mit Ammonium noch möglich ist, kann es bei empfindlichen Kulturen wie Poinsettien besonders bei Ebbe-/Flutbewässerung wegen der starken Ammoniumanreicherung im unteren Topfdrittel zu pH-Absenkung und schädlicher Nitritbildung kommen. Daher ist es bei sehr hartem Wasser angebracht, es zunächst auf einen mittleren Wert von 12 bis 15° dHKH mit Säure zu enthärten, die Ammoniummenge zum Erreichen einer Resthärte von 5° dHKH zuzusetzen und einen eventuellen Restbedarf mit Nitratstickstoff aufzufüllen.
Der Nährstoffanteil aus den Säuren ist auf die Düngung anzurechnen.


Konzentration und Normalität von Phosphorsäure
 % H3PO4 Dichte g/l Normalität
H3PO4 P2O5 P
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
1,355
1,379
1,426
1,475
1,526
1,579
1,633
1,689
1,746
1,807
667,50
758,54
855,60
959,40
1068,20
1184,25
1306,40
1435,65
1520,10
1704,30
460,58
523,39
590,36
661,99
737,10
817,13
901,42
991,29
1048,87
1175,97
211,15
239,95
270,65
303,48
337,90
374,61
413,25
454,13
480,85
539,11
6,5
7,3
8,3
9,3
10,3
11,5
12,7
13,9
14,7
16,5
Konzentration und Normalität von Salpetersäure
 % HNO3 Dichte g/l Normalität
HNO3 N
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
1,320
1,345
1,375
1,400
1,420
1,440
1,460
1,475
1,490
1,502
669
739
829
912
992
1082
1168
1250
1350
1428
148,67
164,22
184,22
202,67
220,44
240,44
259,56
277,78
300,00
317,33
10,5
11,9
13,1
14,5
15,7
17,6
18,5
19,8
22,0
22,6



Nach der Umrechnung der Carbonathärte in mmol/l bzw. mval/l wird die Menge Säuren ermittelt, um die Carbonathärte zu beseitigen.


Beispiel: Es wurde eine Carbonathärte von 15° dH gemessen. Die gewünschte Resthärte soll 5° dHKH betragen.
Wie viel ml pro m3 Salpetersäure (65 %, 14,5 n, 202,7 g N/l) werden zur Beseitigung benötigt, und welche Stickstoffmenge wird dem Wasser zugeführt?


A. Umrechnung der Carbonathärte von 10° dH in mmol HCO3 pro l

1° dHKH entspricht 0,357 mmol HCO3/l
10 ° dHKH entsprechen x mmol HCO3/l

x = 10 x 0,357 = 3,57 mmol HCO3/l


B. Berechnung der Menge Salpetersäure zur Neutralisation

14500 mmol/l entsprechen 1000 ml Salpetersäure
3,57 mmol/l entsprechen x ml Salpetersäure

x = \frac{3,57*1000} {14500} = 0,246 ml Salpetersäure


C. Berechnung der Menge Nitrat-N in 0,246 ml Salpetersäure

100,000 ml Salpetersäure enthalten 20,27 g N
0,246 ml Salpetersäure enthalten x g N

x = \frac{0,246*20,27} {100} = 0,0498 g Nitrat-N = 49,8 mg Nitrat-N

0,246 ml Salpetersäure in 1 l Wasser liefern 49,8 mg N, das entspricht 246 ml pro m3.


Eine Vereinfachung zur Berechnung bietet folgende Tabelle. Es wird ersichtlich, dass die Säuremenge zur Beseitigung einer gewünschten Carbonathärte von ihrer Konzentration abhängig ist. Für die Senkung der Carbonathärte um 1° dH liefert jede Salpetersäure unabhängig von ihrer Konzentration 5 mg Stickstoff pro Liter.


Salpetersäuremenge für die Beseitigung von 1° dHKH (= 0,357 mmol H+)
Konzentration
[%]
Stickstoffgehalt
[g/l]
Normalität
[val/l]
Säuremenge
[ml/l]
Stickstoffmenge
[mg N/l]
38
53
65
104,43
157,10
202,67
7,455
11,215
14,469
0,0479
0,0318
0,0247
5,00
5,00
5,00


Beispiel:

Ausgangswasser 15° dHKH
gewünscht 5° dHKH
zu beseitigen 10° dHKH


Menge 53%ige Salpetersäure: 0,0318 x 10 = 0,318 ml/l = 318 ml/m3
Stickstoffmenge: 5 x 10 = 50 mg N/l


Enthärtung über Ammonium

Neutralisation des Hydrogencarbonats über Ammonium

Da ein Molekül HCO3 durch ein Molekül NH4 neutralisiert wird, sind die Konzentrationen in mmol/l identisch, und es kann über eine einfache Rechnung die benötigte Menge schwefelsaures Ammoniak pro Liter Wasser in Abhängigkeit von der Carbonathärte ermittelt werden. Bei geringen Abweichungen vom optimalen Verhältnis sorgt die Pufferung des Substrats für konstante pH-Werte. Die benötigte Menge Ammonium-Stickstoff in mg/l wird durch Multiplikation mit dem Atomgewicht von Stickstoff (14) errechnet.


mmol NH4-N/l x 14 = mg NH4-N/l

Beispiel: Es wurde eine Carbonathärte von 15° dH gemessen. Die gewünschte Resthärte soll 5° dHKH betragen.
Wie viel mg pro l schwefelsaures Ammoniak (21% N/l) werden zur Beseitigung benötigt, und welche Stickstoffmenge wird dem Wasser zugeführt?


A. Umrechnung der Carbonathärte von 10° dH in mmol HCO3 pro l

1° dHKH entspricht 0,357 mmol HCO3/l
10° dHKH entsprechen x mmol HCO3/l


x = 10 x 0,357 = 3,57 mmol HCO3/l



B. Berechnung der Menge Ammonium zur Neutralisation

3,57 mmol/l HCO3/l entsprechen 3,57 mmol NH4-N/l

3,57 mmol NH4-N/l entsprechen x 14 = 50,00 mg NH4-N/l


C. Berechnung der Menge schwefelsaures Ammoniak

21,00 mg N in 100 mg schwefelsaurem Ammoniak
50,00 mg N in x mg schwefelsaurem Ammoniak

x = \frac{50*100} {21} = 238,10 mg schwefelsaures Ammoniak


Die folgende Tabelle bietet eine Vereinfachung der Berechnung der erforderlichen Menge schwefelsauren Ammoniaks zur Beseitigung einer gewünschten Carbonathärte.


Beseitigung der Carbonathärte durch Ammonium
zu beseitigende Carbonathärte [° dHKH] Menge schwefelsaures
Ammoniak [mg/l]
Menge NH4-N [mg/l]
2
4
6
8
10
47,62
95,24
142,86
190,48
238,10
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00


1° Carbonathärte wird durch 5 mg Ammonium-Stickstoff = 23,8 mg schwefelsaures Ammoniak entfernt.

Beispiel:

Ausgangswasser 12° dHKH
gewünscht 5° dHKH
zu beseitigen 7° dHKH


Menge NH4-N: 7 x 5 = 35 mg/l


Menge schwefelsaures Ammoniak: \frac{35*100} {21} = 170 mg/l


Korrektur durch spezielle Dünger

Eine weitere Möglichkeit, die pH-Wert verändernde Wirkung des Gießwassers zu kompensieren, bietet die Serie Peters Excel. Die Anwendung der verschiedenen Formulierungen erfolgt in Abhängigkeit von der Wasserhärte.


Einteilung der Dünger nach ihrem Verwendungszweck (Firmenangaben)
weiches Wasser hartes Wasser
0,0 - 1,0 mmol/l HCO3
= 0,0 - 2,8° dHKH
> 1,0 mmol/l HCO3
= > 2,8° dHKH
Peters Excel für weiches Wasser Peters Excel für hartes Wasser


Für hartes Gießwasser sind folgende Formulierungen konzipiert:
13·10·23 + 3 MgO + Spuren
14·10·30 + 1 MgO + Spuren
15·15·25 + 1 MgO + Spuren
18·10·18 + 2 MgO + Spuren
24·10·10 + 1 MgO + Spuren

Diese Dünger enthalten Phosphorsalze, die durch Abgabe von H-Ionen die Carbonathärte teilweise neutralisieren. Die Leistung eines Düngers zeigt folgende Tabelle:


Enthärtende Wirkung von Peters Excel 18·10·18 (Firmenangaben)
HCO3-Gehalt des
Gießwassers [mmol/l]
HCO3-Gehalt nach Einsatz von Peters Excel 18·10·18 [mmol/l]
0,5 g/l 1,0 g/l 1,5 g/l
3,28
4,1
4,92
2,6
3,44
4,26
1,97
2,79
3,61
1,31
2,13
2,95


Die direkte enthärtende Wirkung dieser Dünger über H-Ionen ist begrenzt, da bei einer Düngergabe von 0,5 g/l die Härte um ca. 0,7 mmol (das entspricht ca. 2° dHKH) gesenkt wird. Die tatsächliche Enthärtung ist aber wesentlich höher, da der Ammonium- und Harnstoffgehalt der Dünger zu berücksichtigen ist. Mit der Formulierung mit 18 % N und K2O wird bei einer Stickstoffkonzentration von 100 mg pro Liter eine Enthärtung um ca. 10° Carbonathärte erreicht. Bei sehr hartem Wasser ist ohne Zusatz von Säuren oder Verschneiden mit Regenwasser längerfristig mit einer Erhöhung des pH-Werts im Substrat zu rechnen.
Für weiches Gießwasser sind auf dem Markt:
13·5·20 + 7 CaO + 2 MgO + Spuren
15·5·15 + 7 CaO + 3 MgO + Spuren
24·10·10 + 7 CaO + 2 MgO + Spuren

Die Düngertypen für weiches Wasser enthalten deutlich höhere Nitratgehalte als die bisherigen herkömmlichen Dünger, da es gelungen ist, Kalksalpeter in den Düngern zu verwenden. Die Ausfällung schwer löslicher Calciumphosphate wird verhindert, da die Düngerlösung durch Verwendung von Harnstoff-Phosphat stark sauer ist. Der in diesen Mischungen enthaltene Harnstoff ist wegen seiner geringen Menge völlig unproblematisch und im Hinblick auf den pH-Wert wie Ammoniumnitrat zu bewerten.


Stickstoffgehalt verschiedener Düngertypen für weiches Wasser
Nährstoffverhältnis
N : P2O5 : K2O *
Ammonium-Gehalt
[%]
Nitrat-Gehalt
[%]
Harnstoff-Gehalt
[%]
13·5·20·2
15·5·15·3
20·5·8·2
0
0
5,2
11,15
10,77
12,8
1,85
4,23
2,00


Anhebung der Carbonathärte

Die Verwendung von extrem weichen Wasser wie Regenwasser kann die Anhebung der Carbonathärte erforderlich machen, um die überflüssigen freien H-Ionen zu binden, da der niedrige pH-Wert zu Säureschäden an den Wurzeln führen und auch Chelate zerstören kann. Das wird durch Zugabe von Laugen erreicht. Geeignete Mittel sind Kalilauge und Kalium-hydrogencarbonat. Wird Kalilauge verwendet, werden ca. 13,95 mg K pro Liter geliefert, um die Carbonathärte um 1° dH zu erhöhen.


Konzentration und Normalität von Kalilauge
KOH K2O Dichte g/l Normalität
KOH K2O K
10,86
18,12
25,13
33,59
40,97
47,94
9,13
15,22
21,11
28,22
34,42
40,27
1,10
1,17
1,24
1,33
1,41
1,49
119,50
212,03
311,58
447,75
577,73
714,31
100,38
178,11
261,73
375,98
485,30
600,02
83,32
147,83
217,24
312,02
402,80
498,02
2,13
3,78
5,55
7,98
10,30
12,73


Beispiel: Es wurde eine Carbonathärte von 1,5° dH gemessen. Die gewünschte Resthärte soll 5° dHKH betragen.
Wie viel ml pro m3 Kaliumlauge (28,2% K2O, 7,98 n, 312,02 g K/l) werden zur Anhebung benötigt, und welche Kaliummenge wird dem Wasser zugeführt?


A. Umrechnung der Carbonathärte von 3,5° dH in mmol HCO3 pro l

1,0° dHKH entspricht 0,0357 mmol HCO3/l
3,5° dHKH entsprechen x mmol HCO3/l

x = 3,5 x 0,357 = 1,25 mmol HCO3/l


B. Berechnung der Menge Kalilauge zur Anhebung der Carbonathärte

7980 mmol/l entsprechen 1000 ml Kalilauge
1,25 mmol/l entsprechen x ml Kalilauge

x = \frac{1,25*1000} {7980} = 0,156 ml Kalilauge


C. Berechnung der Kaliummenge in 0,156 ml Kalilauge

1000,000 ml Kalilauge enthalten 312,02 g K/l
0,156 ml Kalilauge enthalten x g K/l

x = \frac{0,156*312,02} {1000} = 0,0487 g K/l = 48,7 mg K/l


Eine Vereinfachung zur Berechnung bietet folgende Tabelle.


Kalilaugemenge zur Anhebung von 1° dHKH (= 0,357 mmol OH-)
Konzentration Kaliumgehalt
[g/l]
Normalität
[val/l]
Laugenmenge
[ml/l]
Kaliummenge
[% K2O] [% KOH] [mg K/l] [mg K2O/l]
15,2
28,2
40,2
18,1
33,7
47,9
147,83
312,02
498,02
3,78
7,98
12,73
0,0944
0,0447
0,0280
13,95
13,95
13,95
16,81
16,81
16,81


Beispiel:

Ausgangswasser 1,5° dHKH
gewünscht 5,0° dHKH
zu erhöhen 3,5° dHKH


Laugenmenge (28,2% K2O): 0,0447 x 3,5 = 0,156 ml/l

Kaliummenge: 13,95 x 3,5 = 48,8 mg K/l x 1,205 = 58,8 mg K2O/l

Eine Alternative zur Kalilauge bietet Kaliumhydrogencarbonat. Die Kaliummenge für die Beseitigung von 1° dHKH beträgt 13,95 mg pro Liter. Für die Anhebung von 2 auf 5° dHKH sind 41,85 mg K notwendig, was 107,29 mg Kaliumhydrogencarbonat pro Liter entspricht.


Anhebung der Carbonathärte über Kaliumhydrogencarbonat
zu beseitigende Carbonathärte [°dHKH]
1 2 3 4 5
mg K/l
mg KHCO3/l
13,95
35,76
27,90
71,53
41,85
107,29
55,35
143,05
69,30
178,81


Substratauswahl

Gut gepufferte Substrate halten ihren pH-Wert auch gegen ungünstige Wasserhärte und nicht angepasste Stickstoffdüngung konstant. Die Pufferfähigkeit steigt mit zunehmendem Anteil an organischen und anorganischen Austauschern. Hohe Pufferkapazität bringen Tonminerale mit pH-Werten oberhalb 6 (in Lehmen und Kompost) und Humus (z.B. Schwarztorf). Geringe Kapazität haben tonhaltige Industrieerden.


Substratkalkung

In begrenztem Umfang bietet die Höhe der Kalkmenge in Substraten und der Vermahlungsgrad des Kalkes eine vorbeugende Maßnahme gegen pH-Wertveränderungen.


Einzelnachweise

  1. M. Schenk:Beurteilung und Verbesserung des Gießwassers.In: TASPO-Praxis 16, S. 68 - 80, 1992


Quelle

Ulrich Harm (2007): Neustadter Heft: Bodenanalyse und Düngung im Zierpflanzenbau. Herausgeber DLR Rheinpfalz. Neustadt an der Weinstraße.