💧 Freies und gesamtes Chlor im Wasser
Bestimmung von freiem und gesamtem Chlor im Wasser mittels DPD-Kolorimetriemethode — Farbreaktion mit N,N-Diethyl-1,4-phenylendiamin, Messung bei 515 nm.
Übersicht
Chlor ist das am häufigsten verwendete Desinfektionsmittel in der Trink- und Badewasseraufbereitung. Es wird zwischen freiem Chlor (HOCl + OCl⁻ — aktive Desinfektionsform) und gebundenem Chlor (Chloramine — NH₂Cl, NHCl₂, NCl₃ — gebildet aus der Reaktion von Chlor mit Ammoniak) unterschieden. Die Summe von freiem und gebundenem Chlor ist das Gesamtchlor.
Die Überwachung der freien Chlorkonzentration ist kritisch: zu wenig — ineffektive Desinfektion (Infektionsrisiko), zu viel — unangenehmer Geschmack/Geruch und Risiko toxischer Desinfektionsnebenprodukte (THM, HAA). Zulässige freie Chlorkonzentration in Trinkwasser in Polen: max. 0,3 mg/L (im Netz) bis 0,5 mg/L (bei Entnahme).
Die DPD-Methode (N,N-Diethyl-1,4-phenylendiamin) nach ISO 7393-2 ist die am weitesten verbreitete Methode zur Chlorkontrolle in Wasser. Es ist eine kolorimetrische Methode für routinemäßige Kontrollzwecke — schnell, einfach und sowohl für Labor- als auch für Feldmessungen geeignet.
Prinzip der Methode
Freies Chlor reagiert direkt mit DPD-Reagenz (N,N-Dialkyl-1,4-phenylendiamin) im pH-Bereich 6,2–6,5 unter Bildung eines rot-rosa Würster-Farbstoffs (semichinonoider Diamin). Die Farbintensität ist proportional zur freien Chlorkonzentration.
HOCl/OCl⁻ + DPD → Würster-Farbstoff (magenta/rosa)
Freie Chlormessung: DPD reagiert sofort mit freiem Chlor (HOCl und OCl⁻).
Gesamtchlormessung: Nach Zugabe von Kaliumjodid (KI) zur Probe mit DPD oxidieren Chloramine (gebundenes Chlor) Jodid zu Jod, das wiederum mit DPD reagiert und zusätzliche Färbung ergibt.
Gesamtchlor = freies Chlor + gebundenes Chlor (nach KI-Zugabe)
Die Absorbanz wird photometrisch bei 515 nm (Filter) oder 510–530 nm (Spektrophotometer) in 1 cm Küvette gemessen. Alternativ wird visueller Farbvergleich mit Scheibenstandard verwendet.
Messbereich: 0,03–5 mg/L Cl₂ (typischerweise 0,02–0,07 mmol/L).
Anwendungen
- Routinekontrolle von freiem Chlor in Trinkwasser
- Desinfektionsüberwachung in Wasseraufbereitungsanlagen
- Kontrolle von Chlor in Badewasser (0,3–0,6 mg/L)
- Überwachung des Wasserverteilungsnetzes (Restchlor)
- Desinfektionskontrolle in Kläranlagen
- Feldmessungen mit tragbaren Photometern
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Messbereich | 0,03–5 mg/L Cl₂ |
| Bestimmungsgrenze | ~0,02 mg/L Cl₂ |
| Wellenlänge | 515 nm (Photometer) oder 510–530 nm (Spektrophotometer) |
| Reaktions-pH | 6,2–6,5 (Phosphatpuffer) |
| Reaktionszeit | Sofort (freies Chlor), 2 min (Gesamtchlor) |
| Wiederholbarkeit | RSD < 3–5% |
Norm
- Normnummer
- PN-EN ISO 7393-2:2018
- Titel (PL)
- Jakość wody — Oznaczanie chloru wolnego i chloru całkowitego — Część 2: Metoda kolorymetryczna z N,N-dialkilem-1,4-fenylenodiaminą, do celów kontroli rutynowej
- Title (EN)
- Water quality — Determination of free chlorine and total chlorine — Part 2: Colorimetric method using N,N-dialkyl-1,4-phenylenediamine, for routine control purposes
Schritt-für-Schritt-Verfahren
1. Probenahme
Probe in Glasbehälter sammeln. SOFORT analysieren — freies Chlor zersetzt sich schnell (Probe innerhalb 15 min nach Entnahme messen!). Nicht konservieren.
2. Freie Chlormessung
Zu trockener Küvette Phosphatpuffer und DPD-Reagenz Nr.1 (oder DPD 1 Tablette) zugeben. 10 mL Probe zugeben. Durch Umkehren mischen. Sofort Absorbanz bei 515 nm messen.
3. Gesamtchlormessung
Zu neuer Küvette Puffer + DPD Nr.1 + Probe (wie oben) zugeben. Dann ca. 1 g KI (oder DPD Nr.3 Tablette) zugeben. Mischen. 2 min warten. Absorbanz messen.
4. Gebundenes Chlor berechnen
Gebundenes Chlor = Gesamtchlor − Freies Chlor. Ergebnis in mg/L Cl₂.
5. Kalibrierung
Chlor-Standardlösungen herstellen (jodometrische Standardisierung): 0; 0,1; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0 mg/L Cl₂. Kalibrierkurve A = f(c) bei 515 nm. Min. monatlich kalibrieren.
6. Qualitätskontrolle
Blindprobe (deionisiertes Wasser + DPD). Kontrollstandard alle 10 Proben. Vergleich mit titrimetrischer Methode (ISO 7393-1) bei Validierung.
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| Photometer/Spektrophotometer | Hach DR300/DR900 (Feld), Hach DR6000 (Labor), Palintest Photometer 7500 | 2 000–15 000 PLN (Feld), 30 000–80 000 PLN (Labor) |
| DPD-Komparator (visuell) | Palintest Pooltester, Lovibond Comparator 2000+ mit Chlorscheiben | 500–2 000 PLN |
| Messküvetten | Glasküvetten 1 cm (Spektrophotometer) oder dediziert für Photometer | 50–300 PLN/Stk. |
| Automatikpipetten | Zum Abmessen von 10 mL Probe und Reagenzien | 800–2 000 PLN |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| DPD-Reagenz Nr.1 (freies Chlor) | — | N,N-Diethyl-1,4-phenylendiamin in Phosphatpuffer pH 6,2–6,5. Tabletten (Palintest, Lovibond) oder Lösung |
| DPD-Reagenz Nr.3 (Gesamtchlor) | — | DPD Nr.1 + Kaliumjodid (KI). Zur Bestimmung von Gesamtchlor (frei + gebunden) |
| Phosphatpufferlösung pH 6,5 | — | Na₂HPO₄/KH₂PO₄ mit EDTA — pH-Pufferung und Metallmaskierung (Fe, Mn) |
| Chlor-Standardlösung | — | Natriumhypochlorit (NaOCl)-Lösung jodometrisch standardisiert. Oder zertifizierte Chlor-CRM |
| Kaliumjodid (KI) | 7681-11-0 | Kristallin, analytische Reinheit. Für DPD Nr.3 Reaktion (Gesamtchlor) |
| DPD-Tabletten (Option) | — | DPD 1 + DPD 3 in Tabletten — bequem für Feldmessungen (Palintest, Lovibond) |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- DPD (N,N-Diethylphenylendiamin) — sensibilisierend, reizt Haut. Nitrilhandschuhe
- Chlorlösungen (NaOCl) — ätzend, oxidierend. Haut- und Augenkontakt vermeiden
- DPD-Tabletten — nicht verschlucken, von Kindern fernhalten
- KI — relativ sicher, aber Augenkontakt vermeiden
- Schutzbrille und Handschuhe beim Herstellen von Reagenzien
- Geringes Gesamtrisiko — eine der sichersten analytischen Methoden