ПОМОГИТЕ С РАСЧЕТАМИ (МАТЕМАТИЧЕСКО-ХИМИЧЕСКИМ ОБОСНОВАНИЕМ) РЕМИНЕРАЛИЗАЦИИ (Удобрения, идеи и практика)

go to bottom

Форум Аквариумистов » Водные и болотные растения » Удобрения, идеи и практика » Помогите с расчетами (математическо-химическим обоснованием) реминерализации

Создать тему

Ответить

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 4 года	Ответить Помогите с расчетами (математическо-химическим обоснованием) реминерализации
	Всем привет! Сразу оговорюсь, что по образованию инженер, более того, химия в школе была купирована до неприличия, а за давностью лет забыта. На подходе самодельный обратноосмотический фильтр, поэтому вскоре встанет вопрос контролируемой реминерализации осмолята(пермеата). Планирую переход к травнику, часть оборудования для этого либо уже куплена и дожидается своего часа, либо в процессе сборки-тестирования. Итак, целевая жесткость воды 3dHK/5dGH. В наличии мерные цилиндры, платформенные лабораторные весы Ohaus с дискретностью 0.01 г, из химии: CaSO4x2H2O, CaCl2, MgSO4x7H2O, KHCO3 квалификации не ниже ч.д.а, дистиллят. Отсутствует понимание происходящего. Карбонатную жесткость (которая, на самом деле буфер) планирую повышать с помощью бикарбоната калия KHCO3. Известно, что 1 dKH - это 17.8575 мг/л CaCO3. Используя а.е.м. получим долю CO3: 40.078а.е.м.(Ca) + 12.011а.е.м.(C) + 315.9994а.е.м.(О) = 40.078а.е.м.(Ca) + 60.0092а.е.м.(CO3) = 100.0872 а.е.м. Тогда для CO3 будет 17.8575 мг/л 60.0092а.е.м/100.0872а.е.м. = 10.7068 мг/л CO3 на 1 dKH. Заряд Ca 2+, заряд K 1+ (вот тут смутно..). Используя все ту же а.е.м. рассчитаем для KHCO3: 39.0983(K) + 1.0079(H) + 60.0092(CO3) = 100.1152 а.е.м. Зная массу CO3, его роль в карбонатной жесткости, заряд K получим: 60.0092а.е.м./(100.1152а.е.м. * 2) = (10.7068 мг/л по CO3)/x , откуда x: (100.1152а.е.м. * 2 * 10.7068 мг/л)/60.0092а.е.м. = 35.725 мг/л KHCO3 на 1 dKH. Верен ли моя цепочка расчетов?
	2012-03-1515/03/2012 13:45:54 #1593415

Daxel Свой на Aqa.ru, Советник 6319 2007 Краснодар 10 мес.	Ответить
	cz0 Ответ сходится. Примерно 3dKH получается. Только непонятно, зачем Вам КН и рН воды повышать?
	2012-03-1515/03/2012 19:54:13 #1593621

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 4 года	Ответить
	Daxel Был практически уверен в том, что ответите именно Вы Так, к слову. Затем, что бы создать буфер и снизить вероятность провала pH от подачи CO2, по крайней мере до того момента, пока не соберу pH-метр (электрод-операционный усилитель-АЦП) и не научусь его обсчитывать, увязав с помощью микроконтроллера с клапаном, управляющим подачей углекислоты. Я знаю, что трава не берет ничего из карбонатной "жесткости" и не будет использовать углерод из нее по крайней мере пока может извлекать его из воды напрямую. Реактор, который я сделал, позволяет растворить огромное количество углекислого газа со всеми вытекающими (падающими и всплывающими кверху брюхом). Пускай это будет не 3 dKH, а 2 dKH, мне важно понять математико-химический принцип, лежащий под этими расчетами. Только я не понял почему "примерно" получается, а не точно (с учетом, что другого буфера в воде нет, это, пускай, чистый дистиллят, поправку на имеющуюся карбонатную жесткость "осмолята" я сделаю, как только получу первый осмолят и смогу его протестировать). К тому же, почему 3 dKH? Из моих расчетов 35.725 мг/л на каждый градус, для тех, соответственно, 107.175 мг/л. P.S. Точные расчеты до 4 знака после запятой делаю потому, что собираюсь использовать бикарбонат калия для приготовления dKH стандарта для дропчекера. Имеющееся в распоряжение оборудование это позволяет с достаточной точностью.
	2012-03-1515/03/2012 20:08:41 #1593629

Daxel Свой на Aqa.ru, Советник 6319 2007 Краснодар 10 мес.	Ответить
	cz0 Спасибо, но я совсем не химик, и у меня даже нет высшего образования. с учетом, что другого буфера в воде нет Почему нет? Есть фосфаты и продукты разложения органики - гуматы. Они входят в КН и создают буфер. У меня на реминерализованном осмосе КН около 1, хотя я вношу только фосфаты в расчетной концентрации 0,2-0,5 мг/л. И СО2 подаю круглосуточно без контроллеров и ЭМ-клапанов. Получается более-менее стабильный рН при таком же расходе СО2 в сутки. Причем, такие же наблюдения показателей рН при круглосуточной подаче СО2 есть и у других людей, даже на водопроводной воде. Только я не понял почему "примерно" получается, а не точно У меня получилось 2,95dКН. На самом деле такая точность не очень нужна. Но, если очень хочется, то можно посчитать на калькуляторе. Например, на таком: Калькулятор удобрений от Bozhkov Там есть сноска про реминерализацию осмоса. пока не соберу pH-метр (электрод-операционный усилитель-АЦП) и не научусь его обсчитывать ...Имеющееся в распоряжение оборудование это позволяет с достаточной точностью. Зачем? Растворили СО2 до 30 мг/л, а траве хватит и 15 мг/л. Или растворяете до 20 мг/л, а траве нужно 40 мг/л. Это как у Пушкина про алгебру и гармонию. Посчитаете, а расчет не подойдет траве. Тут важнее не расчеты, а наблюдения.
	2012-03-1515/03/2012 21:46:47 #1593724 Нравится cz0

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 4 года	Ответить
	Daxel Говоря, что нет другого буфера я имею ввиду не аквариумную воду, а некую абстракцию. Предположим, что мне нужно поднять карбонатную жесткость растворением KHCO3 в 10и литровом ведре безотносительно аквариума. То, что в запущенном аквариуме буфер есть и без карбонатной жесткости мне известно. Что касается "почти" верно по расчетам предложенного калькулятора - Вы уверены, что он считает, используя туже точность, что и я в своих расчетах? У меня нет Excel'я т.к. я давно поклонник GNU/Linux, не уверен что LibreOffice переварит данную таблицу. Про pH, в данном случае оффтопик, но pH-метр хочу приделать для справки и для контроля обвала, а не для управления подачей углекислоты. Как аварийный рычаг на случай, если уровень pH понизится по каким-то причинам дабы избежать дальнейшего его падения будет отключаться подача углекислоты. Это только планы, тут имеет место еще любовь к искусству схемотехники и микроконтроллерам в чистом виде
	2012-03-1516/03/2012 00:07:40 #1593815

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 4 года	Ответить
	Поясните, пожалуйста, как у Вас получилось 2,95 dKH.
	2012-03-1516/03/2012 00:11:47 #1593816

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 4 года	Ответить
	Нашел источник неточности в своих расчета. Утверждалось, что 1 dKH - это 17,8575 CaCO3. Почему именно эта величина - было неясно. Как оказалось, в 1 dKH содержится столько же атомарного Ca, сколько в 1 dGH, который, как известно, определяется как 10 мг/л CaO, из чего получаем, что Ca там 7.1469 мг/л, из чего в свою очередь получаем, что 1 dKH - это на самом деле 17.8480 мг/л CaCO3. Подставив в приведенные выше расчеты, получим, что для 1 dKH = 35.7061 мг/л KHCO3. Но про 2.95 dKH все еще требуются пояснения.
	2012-03-1616/03/2012 16:28:53 #1594117

Daxel Свой на Aqa.ru, Советник 6319 2007 Краснодар 10 мес.	Ответить
	cz0 Очень Вам советую не абстрагироваться от реальности по отношению к аквариуму и не разделять химические параметры воды. Они слишком тесно связаны друг с другом, поэтому без видения связей между отдельными составляющими Вы не поймете всей картины. У меня уже лет пять линукс Fedora и ОО/LO. Файл калькулятора я открывал вчера, перед отправкой своей ссылки на него. Все работает нормально. КНСО3 состоит на 39,1% - калий, 60,9% - гидрокарбонат-анион. 107.175 мг/л - 39,1% = 65,269575 (мг/л НСО3-) Есть такое уравнение: dКH = [HCO3 в мг/л] / 22. Подставляю 65,269575 мг/л, получая 65,269575 / 22 = 2,966798864 dKH. Не 2,95. Это - моя ошибка после округления. Ваша неточность - в представлении гидрокарбонат-аниона молекулы КНСО3 через катион кальция молекулы СаСО3. Анионы СО3-- и НСО3- к жесткости воды отношения не имеют. Отсюда Вы запутались с градусами жесткости воды. Хотя расчет массы молекулы в виде суммы атомных масс элементов - правильный. Можно посчитать проще, зная нужную величину КН (3dКН) и массу аниона НСО3- по уравнению dКH = [HCO3 в мг/л] / 22 и процентному содержанию НСО3- в молекуле. Получается пропорция с одним неизвестным. Вот еще неплохая ссылка по гидрохимии: http://linago.hotmai...
	2012-03-1616/03/2012 17:29:27 #1594154

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 4 года	Ответить
	Можно ссылку на источник, в котором карбонатная жесткость определяется через массу аниона HCO3 / 22, а не через CaO?
	2012-03-1616/03/2012 19:53:55 #1594221

Daxel Свой на Aqa.ru, Советник 6319 2007 Краснодар 10 мес.	Ответить
	сообщение cz0 Можно ссылку на источник, в котором карбонатная жесткость определяется через массу аниона HCO3 / 22, а не через CaO? Вот тут СТОП! Катионы кальция, магния и других щелочноземельных металлов определяют жесткость воды. А карбонат/гидрокарбонат калия к жесткости воды отношения не имеет, потому что калий - щелочной металл, а не щелочноземельный. Тест на GH показывает концентрацию катионов солей жесткости, а тест на КН - суммарную концентрацию анионов солей слабых кислот и ОН- групп. Если у Вас в воде, к примеру, растворен только гидрокарбонат кальция, то тест на GH определит только концентрацию кальция, а тест на КН - только концентрацию гидрокарбоната. Если в осмосе растворить хлорид кальция, то результат теста на GH будет зависеть от концентрации кальция в воде, а тест на КН покажет ноль. То же и с тестом на КН: если растворить КНСО3 в осмосе, то результат теста на GH будет ноль, а теста на КН - в зависимости от концентрации НСО3-. Эти два теста определяют разно заряженные ионы. Тест на GH - это тест на общую жесткость воды, а тест на КН - на общую щелочность воды. Немецкие градусы - это условные величины. Есть таблицы пересчета разных величин концентрации из одних единиц измерения в другие. Вот, например, http://www.vitawater...
	2012-03-1616/03/2012 20:33:03 #1594257

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 4 года	Ответить
	Daxel Вы дали мне очень много материла для размышления. Т.к. я не химик и большую часть из того, что Вы сказали мне еще предстоит понять, это, вероятно, надолго. P.S. Меня вот что беспокоит. На форуме полно тех, кто содержит травяные банки. Неужели _никто_ не пытался понять что стоит за всыпаемыми ими порошками? Или нечего сказать? Почему только Вы отвечаете в теме? Я задал такой же на форуме The Planted Tank с абсолютно нулевым результатом..
	2012-03-1616/03/2012 22:46:20 #1594359

e99 Свой на Aqa.ru, Советник 2670 810 Рыбинск 17 час.	Ответить
	сообщение cz0 Можно ссылку на источник, в котором карбонатная жесткость определяется через массу аниона HCO3 / 22, а не через CaO? Между нами, линуксоидами Если бы было так, то постоянную и карбонатную жёсткости нельзя было бы складывать арифметически. Да, тест на КН зависит от концентрации НСО3-, однако, чтобы рассчитать истинную (а не тест) карбонатную жёсткость нужно брать концентрацию (в мг-экв) именно ионов Ca++ и Mg++ ассоциированных с НСО3-. Другими словами, например, гидрокарбонат кальция увеличит на одинаковую величину GH и КН, так как это соль жёсткости, а гидрокарбонат натрия — только щелочность, т.е. показания теста на КН, т.к. это не соль постоянной или карбонатной жёсткости. Для справок: 1 мг-экв/л = 20.04 мг/л Ca++ или 12.16 мг/л Mg++, 1 немецкий градус = 7,15 мг/л Са++ или 4,34 мг/л Mg++ Очень рекомендую всем книжку Хомченко И.Г. и др. "Современный аквариум и химия"
	2012-03-1717/03/2012 21:59:27 #1594898

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 4 года	Ответить
	сообщение e99 Если бы было так, то постоянную и карбонатную жёсткости нельзя было бы складывать арифметически. Вы хотите сказать, что мои расчеты верны или?
	2012-03-1818/03/2012 08:42:10 #1595086

Daxel Свой на Aqa.ru, Советник 6319 2007 Краснодар 10 мес.	Ответить
	сообщение e99 Хомченко И.Г. и др. "Современный аквариум и химия" Определение карбонатной (временной) жесткости воды Для определения карбонатной жесткости воды, которое проводится методом титрования воды раствором соляной кислоты... ... Расчет карбонатной жесткости проводится по формуле: dKH = (2804 • VK • CK) / VB (19) где CK — молярная концентрация раствора соляной кислоты (0,05М) , VВ — объем воды, взятой для титрования (50 мл). Для расчета карбонатной жесткости в мг-экв/л надо значение dKH разделить на 2,804. Этот расчет верен, если GH > КН, потому что: Щив Щив = Жо .................. Жк = Жо Щив > Жо .................. Жк = Жо, Щив - Жо = [NaHCO3], Где Жо - общая жесткость воды, Щив - щелочность исходной воды (исходной для водоподготовки), Жк - карбонатная жесткость воды. Источник - Справочник "Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления", - Кострикин, Мещерский, Коровина. Москва, Энергоатомиздат, 1990 год. Щив можно считать общей щелочностью воды, которая определяется тестом на КН или по методике, описанной Хомченко для определения "карбонатной жесткости". Но Хомченко описывает только случай, когда Щив КН. А при определении концентрации НСО3- в растворе КНСО3 в воде нужно пользоваться последней строкой, где Щив > Жо. Потому что в растворе гидрокарбоната калия Жк = Жо = 0. Только вместо Щив - Жо = [NaHCO3] будет Щив - Жо = [КHCO3] или Щив - 0 = [КHCO3]. Соответственно, определять концентрацию НСО3- по катионам солей жесткости не имеет смысла, потому что калий на жесткость не влияет, и тестом на GH не определяется. Зато тестом на КН можно количественно определить концентрацию в воде гидрокарбонат-аниона в растворе КНСО3 в осмотической или дистиллированной воде. Оба эти теста определяются по эквивалентному количеству реактива, вносимого в раствор соли, до полного замещения соответствующих ионов соли "ион на ион": Другими словами, например, гидрокарбонат кальция увеличит на одинаковую величину GH и КН... Потому что число катионов в растворе всегда равно числу анионов. Или, для раствора гидрокарбоната кальция, Щив = Жо (Жк = Жо).
	2012-03-1818/03/2012 13:00:25 #1595244

e99 Свой на Aqa.ru, Советник 2670 810 Рыбинск 17 час.	Ответить
	сообщение cz0 Вы хотите сказать, что мои расчеты верны или? Верны. Только считается всё проще в эквивалентах катиону водорода. Эквивалент равен отношению атомной массы к валентности и для одновалентного калия будет равен 39,0983. Жёсткость определяется так: Ж = Концентрация / Эквивалент Отсюда: Концентрация = Ж * Эквивалент для одного градуса жёсткости имеем: Концентрация = 1 * 39,0983 = 39,0983 мг/л Вот и всё! Если угодно, то переводим для 1-го немецкого градуса: 39,0983 * 0,3566 = 13,9425 мг/л - это концентрация калия Через соотношения а.е.м. получим для : (13,9425 * 100,1155) / 39,0983 = 35,7 - Ваш результат p.s. На всякий случай допишу, что KHCO3 к жёсткости воды (постоянной и временной) никакого отношения не имеет, но будет определяться тестом KH. Изменено 20.3.12 автор e99
	2012-03-1818/03/2012 17:40:33 #1595410 Нравится cz0

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 4 года	Ответить
	Совсем вы, господа, меня запутали. Что же в таком случае определяет временную жесткость? С постоянно понятно Ca++ и Mg++.
	2012-03-1818/03/2012 20:30:40 #1595552

Daxel Свой на Aqa.ru, Советник 6319 2007 Краснодар 10 мес.	Ответить
	сообщение cz0 С постоянно понятно Ca++ и Mg++. И с временной тоже, в основном, Ca++ и Mg++. Катионы щелочноземельных металлов. Соли кальция с магнием и сильных кислот составляют постоянную жесткость воды, а соли кальция с магнием и слабых кислот - временную. Просто бОльшую часть солей временной жесткости в природной воде составляют соединения угольной кислоты и щелочноземельных металлов, поэтому ее часто называют карбонатной жесткостью воды. Почитайте вот это: http://biology.krc.k... станет понятнее.
	2012-03-1818/03/2012 21:57:18 #1595650

e99 Свой на Aqa.ru, Советник 2670 810 Рыбинск 17 час.	Ответить
	cz0 Если не учитывать совсем уж редкие типа стронция щелочноземельные металлы, то можно сказать, что ионы Ca++ и Mg++ определяют жёсткость воды вообще (GH), которую разделяют на две группы: временную (карбонатную) жёсткость, которую определяют только ионы Ca++ и Mg++ гидрокарбонатов и постоянную - ионы Ca++ и Mg++ всех других солей. Таблица для определения содержания СО2 через РН и КН основана именно на карбонатной жесткости в качестве КН. Но вот с измерениями КН есть засада. Тест на КН измеряет не жёсткость, а щелочность (НСО3-), а она может определяться не только гидрокарбонатами кальция и магния, но и целым рядом других хим. соединений. Тест на КН может показать значение даже больше общей жёсткости, как в примере у Daxel: Щив > Жо .................. Жк = Жо, Щив - Жо = [NaHCO3] Здесь представлен гидрокарбонат Na, но может быть и калий с тем же успехом. Внесение в воду этих элементов не отражается на жесткости воды - можете проверить тестом GH, но увеличивает щелочность воды, что и покажет тест на КН. Ну, и книжку ту почитайте, в сети можно скачать, очень полезная. p.s. Зря писал, Daxel уже ответил... Изменено 18.3.12 автор e99 Изменено 19.3.12 автор e99
	2012-03-1818/03/2012 22:45:10 #1595689

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 4 года	Ответить
	Так, отлично. Тогда что именно подразумевается под рекомендуемыми 2-5 dHK в травниках, к примеру, тем же Такаши Амано? Концентрация HCO3, создающая pH буфер или что-то еще?
	2012-03-1919/03/2012 14:34:16 #1595924

e99 Свой на Aqa.ru, Советник 2670 810 Рыбинск 17 час.	Ответить
	сообщение cz0 Так, отлично. Тогда что именно подразумевается под рекомендуемыми 2-5 dHK в травниках, к примеру, тем же Такаши Амано? Концентрация HCO3, создающая pH буфер или что-то еще? Наврал немного. Предыдущий пост поправил. Внесение в воду KHCO3 и NaHCO3 оставляет в силе соотношение СО2-РН-КН, т.к. это тоже гидрокарбонаты. Соотношение СО2-РН-КН выполняться не будет, если в буфере участвуют другие соли (фосфаты, гуматы...). Под рекомендуемыми 2-5 dKH подразумевается щёлочность, в т.ч. и концентрация HCO3(тест КН), а не карбонатная жёсткость. Стоило бы придумать разные единицы измерения, что бы не было путаницы... Рекомендация 2-5 dKH ИМХО достаточно условная, в моих аквариумах ~1. Изменено 19.3.12 автор e99
	2012-03-1919/03/2012 15:01:41 #1595945

Daxel Свой на Aqa.ru, Советник 6319 2007 Краснодар 10 мес.	Ответить
	cz0 Насколько мне известно, у Амано Такаши такая вода из крана течет. Кроме того, грунты ADA, по отзывам, оказывают влияние на рН и КН воды. Сам я этими грунтами не пользуюсь, поэтому что-то конкретное не скажу. Читал, что некоторые грунты ADA подкрашивали воду. Вполне возможно, что в аквариумной воде может быть гуминовый или гуматный буфер. http://aquascaping.f...
	2012-03-1919/03/2012 17:26:51 #1596022

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 4 года	Ответить
	Daxel Я так понимаю, что вода 2 dKH/5dGH - общепринятая практика у тех, кто содержит травники безотносительно к рекомендациям Амано и его грунтам, или я неправ?
	2012-03-1919/03/2012 17:31:21 #1596028

Daxel Свой на Aqa.ru, Советник 6319 2007 Краснодар 10 мес.	Ответить
	cz0 Это, скорее, зависит от видового состава растений. Но подавляющему большинству видов травы такой интервал КН вполне подходит. Главное - поддержка постоянными химических параметров воды.
	2012-03-1919/03/2012 19:11:11 #1596070

cz0 Постоянный посетитель 521 12 Химки 4 года	Ответить
	Daxel А можно ссылку на документ или что-то еще, где, как Вы ранее писали, dKH (пускай, щелочность) определяется через HCO3/22. Мне нужно знать от чего плясать. P.S. Я так понимаю, что про карбонатную/временную жесткость можно забыть и считать dKH в приложении к аквариумистике щелочностью/pH-буфером, состоящим много из чего, и, в том числе, анионов гидрокарбоната?
	2012-03-2020/03/2012 12:17:44 #1596450

Daxel Свой на Aqa.ru, Советник 6319 2007 Краснодар 10 мес.	Ответить
	сообщение cz0 А можно ссылку на документ или что-то еще, где, как Вы ранее писали, dKH (пускай, щелочность) определяется через HCO3/22. Мне нужно знать от чего плясать. http://linago.hotmai... P.S. Я так понимаю, что про карбонатную/временную жесткость можно забыть и считать dKH в приложении к аквариумистике щелочностью/pH-буфером, состоящим много из чего, и, в том числе, анионов гидрокарбоната? Про карбонатную/временную жесткость забывать не нужно. Просто нужно помнить, что КН-тест - тест на общую щелочность воды. И очень часто общая щелочность воды совпадает с ее временной/карбонатной жесткостью.
	2012-03-2020/03/2012 20:03:17 #1596735

Создать тему

Ответить

Польвователь

Польвователь

Польвователь

Польвователь

Польвователь

Польвователь

Польвователь

Польвователь

Польвователь

Польвователь

Польвователь

Top