Freies Chlor vs. Gesamtchlor vs.
Monochloramin
„Chlor“ in einem Bericht kann verschiedene Dinge bedeuten. Die Messung der falschen chemischen Spezies ist einer der häufigsten Gründe dafür, dass eine Restkonzentration auf dem Papier unauffällig erscheint, das System sich aber anders verhält. Hier folgt eine verständliche Erklärung.
Die vier Begriffe, definiert
Freies Chlor
Das zur Desinfektion verfügbare Chlor – chemisch hypochlorige Säure (HOCl) und Hypochlorit-Ionen (OCl⁻) sowie gelöstes Cl₂. Es ist das schnellste und stärkste Desinfektionsmittel und der Restgehalt, den die meisten mit Chlor behandelten Systeme anstreben.
Gebundenes Chlor
Chlor, das mit Ammoniak oder organischen Stoffen unter Bildung von Chloraminen reagiert hat – Monochloramin, Dichloramin, Trichloramin und organische Chloramine. Es hat immer noch eine gewisse Desinfektionskraft, ist jedoch schwächer als freies Chlor.
Gesamtchlor
Einfach freies Chlor plus gebundenes Chlor — die Summe von allem. Die meisten Analysatoren messen freies Chlor und Gesamtchlor direkt; gebundenes Chlor wird als Differenz beider berechnet.
Monochloramin
Ein spezifisches, genau definiertes Chloramin (NH₂Cl), das absichtlich gebildet wird, wenn ein System Chloraminierung verwendet. In vielen großen chloraminierten Systemen handelt es sich im Wesentlichen um den gesamten Chlorrest, wobei nur sehr wenig freies Chlor vorhanden ist.
Die eine Gleichung, die Sie sich merken sollten
Gesamtchlor = freies Chlor + gebundenes Chlor
Analysatoren messen normalerweise freies und Gesamtchlor direkt und geben dann gebundenes Chlor als Differenz an. In einem chloraminierten System besteht fast das gesamte gebundene Chlor aus Monochloramin. Das Gesamtchlor und nicht das freie Chlor spiegelt also den Rest Ihres Desinfektionsmittels wider.
Knickpunktchlorung kurz erklärt
Wird Chlor zu ammoniakhaltigem Wasser gegeben, entsteht nicht sofort ein freier Restgehalt. Zunächst bilden sich Chloramine, sodass gebundenes Chlor (und Gesamtchlor) zunimmt. Bei weiterer Chlorzugabe werden diese Chloramine schrittweise zerstört — das Gesamtchlor sinkt tatsächlich —, bis der Bedarf am Knickpunkt gedeckt ist. Erst jenseits des Knickpunkts bleibt zusätzliches Chlor als freies Chlor erhalten.
Die praktische Schwierigkeit: Weil die Kurve ansteigt, abfällt und dann wieder ansteigt, kann derselbe Gesamtchlor-Messwert bei drei verschiedenen Chlordosen auftreten. Ein einzelner Wert kann für sich allein nicht zeigen, auf welcher Seite des Breakpoints Sie sich befinden. Deshalb beobachten Betreiber bei der Chloraminierung mehr als einen Parameter.
Welches sollten Sie messen?
Freies Chlor — für Systeme mit freiem Chlor
Kein Ammoniak vorhanden, Desinfektion mit freiem Chlor: freies Chlor direkt messen.
Gesamtchlor oder Monochloramin — für chloraminierte Systeme
Die DPD-Reaktion für freies Chlor spricht kaum auf Monochloramin an, sodass eine Messung von freiem Chlor nahezu null anzeigen würde. Messen Sie Gesamtchlor oder Monochloramin, um Ihren tatsächlichen Restgehalt zu erfassen.
Mehr als eine Spezies — für Nitrifikationsrisiko und Umstellungen
Die gemeinsame Überwachung von freiem Chlor, Gesamtchlor und Monochloramin hilft, Nitrifikation, Abweichungen am Knickpunkt und Restgehaltsverluste im Verteilnetz zu erkennen.
sensorsAlle drei mit einem Sensor messen
Der Halogen MP-TOTAL gibt freies Chlor, Gesamtchlor und Monochloramin sowie pH-Wert, Leitfähigkeit, Temperatur und ORP aus einem einzigen amperometrischen Sensor aus. Dies ist hilfreich, wenn Systeme zwischen freiem Chlor und Chloraminierung wechseln oder auf Nitrifikation überwacht werden müssen.
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen freiem Chlor und Gesamtchlor?
Freies Chlor ist das noch nicht umgesetzte Desinfektionsmittel – hypochlorige Säure und Hypochlorit-Ionen. Gesamtchlor ist freies Chlor zuzüglich gebundenem Chlor (den Chloraminen, die entstehen, wenn Chlor mit Ammoniak oder organischen Stoffen reagiert). Gebundenes Chlor ist die Differenz: Gesamtchlor minus freies Chlor.
Ist Monochloramin dasselbe wie gebundenes Chlor?
Monochloramin ist der wichtigste und erwünschteste Bestandteil des gebundenen Chlors in einem chloraminierten System. Gebundenes Chlor umfasst aber auch Dichloramin, Trichloramin und organische Chloramine. In einem gut betriebenen chloraminierten System dominiert Monochloramin, und die anderen Chloramine werden minimiert.
Was ist Knickpunktchlorung?
Wird Chlor zu ammoniakhaltigem Wasser gegeben, entstehen zunächst Chloramine, wodurch die Konzentration gebundenen Chlors steigt. Weitere Chlorzugabe zerstört diese Chloramine (die Kurve fällt), bis der Bedarf am Knickpunkt gedeckt ist. Jenseits des Knickpunkts bleibt zusätzliches Chlor als freies Restchlor bestehen. Da bei drei verschiedenen Dosierungen derselbe Gesamtchlorwert auftreten kann, ist eine einzelne Gesamtchlormessung während der Chloraminierung möglicherweise mehrdeutig.
Sollte ich freies Chlor oder Gesamtchlor messen?
Wenn Ihr System kein Ammoniak enthält und mit freiem Chlor desinfiziert, messen Sie freies Chlor. Wenn Sie chloraminieren, bildet Gesamtchlor (oder eine direkte Monochloraminmessung) Ihren Restgehalt ab, da die DPD-Reaktion für freies Chlor nicht wesentlich auf Monochloramin anspricht. Die Messung mehrerer Spezies vermittelt ein klareres Bild Ihrer Position auf der Knickpunktkurve.
Warum weisen chloraminierte Systeme nahezu kein freies Chlor auf?
In einem chloraminierten System wird Chlor gezielt als Monochloramin an Ammoniak gebunden, sodass nur sehr wenig freies Chlor verbleibt. Eine Freichlormessung zeigt nahezu null an, obwohl ein erheblicher Desinfektionsmittelrestgehalt als Monochloramin vorhanden ist — deshalb ist der richtige Parameter entscheidend.
Referenzen und Quellen
- 1.Knickpunktchlorierung verstehen – Definitionen von freiem, gebundenem und Gesamtchlor; die Knickpunktkurve und ihre Bereiche — Kuntze USA. https://www.kuntzeusa.com/knowledge/understanding-breakpoint-chlorination
- 2.Chloraminierung und die Breakpoint-Chlorierungskurve – warum Systeme chloraminieren (DBP-Reduktion, länger anhaltender Rückstand) und wie sich Monochloramin bildet — Hach Company. https://www.hach.com/industries/drinking-water/disinfection/chloramination
- 3.MP-TOTAL-Mehrparameter-Chloranalysator — Produktdokumentation (freies Chlor, Gesamtchlor und Monochloramin mit einem amperometrischen Sensor) — Halogen Systems Inc.. https://halogensys.com/products/sensors/mp5-free-chlorine
Weiterführende Leitfäden
Verwandte Vergleiche und Leitfäden
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