Sänka KH med saltsyra

[Claes_A]

Med anledning av en fråga i en granntråd:

Orden 'saltsyra' och 'enkelt' är jag inte man nog att sätta i samma mening. Var får man tag på saltsyra och vad är formeln för att sänka tex 1 dKH / 10l? Är salinitet en variabel?

Jag vidhåller att det är enkelt att sänka KH med saltsyra, men visst är metoden riskfylld för den som inte vet hur saltsyran ska doseras. Eventuella nybörjare som funderar på varför KH-testet ger så pass höga värden ska av denna tråd inte lockas att börja slabba med saltsyra som en första (eller ens femte) åtgärd.

Teori

Saltsyra (HCl) är en stark syra som i en alkalisk lösning som saltvatten omedelbart kommer att neutraliseras till kloridjoner (Cl-) och vatten (H2O):

OH− + HCl → H2O + Cl−

Denna process konsumerar hydroxidjoner (OH-) vilket omedelbart leder till att karbonat (CO32-) och vätekarbonat (HCO3-) kommer att ge ifrån sig koldioxid (CO2) och därmed donera dessa hydroxidjoner. Summa summarum så konsumeras karbonater och koldioxid bildas vid dosering av saltsyra, KH kommer att sjunka och även pH:

CO32- + HCl → Cl- + HCO3-

HCO3- + HCl → Cl- + CO2 + H2O

Dosering

Först och främst, ifrågasätt om du verkligen behöver sänka KH - kan problemet lösas på ett annat sätt? Nästa steg är att fundera på doseringen och läsa på de gamla skolkunskaperna hur man jobbar med starka syror och skyddar sina ögon (och kläder!). Teknisk saltsyra på 30% från färghandeln är för koncentrerad för att dosera på ett säkert sätt. Jag föreslår därför en spädning av saltsyran till 0,3% (100X). Detta görs genom att t ex dosera 10 ml 30% teknisk saltsyra i 1 liter vatten (förslagsvis osmosvatten).

Den utspädda saltsyran om 0,3% har en molaritet på ungefär 95 mM. 1 KH motsvarar en molaritet av karbonat på 0,1783 mM. Jämvikterna ovan visar att det krävs två molekyler saltsyra för att fullständigt neutralisera en karbonatjon, därmed krävs en saltsyrakoncentration på 0,358 mM (2 x 0,1783 mM) för att minska KH med 1 tysk hårdhetsgrad. I doseringssammanhang betyder det att 3,8 dl (ca 4 dl) 0,3% saltsyra som doseras till 100 liter vatten sänker KH med 1 tysk hårdhetsgrad. Lämpligen sker doseringen i sumpen så att saltsyran inte kan komma i kontakt med djur i akvariet. Lämpligen sänker man också KH långsamt i akvarier, t ex genom att tillsätta 1 dl av saltsyran (0,3%) per 100 l akvarievatten per dag (dvs cirka 0,25 dKH per dag i KH-minskning). Blandar man nytt saltvatten i en separat behållare för vattenbyte behöver sådana överväganden naturligtvis inte vara lika strikta.

(Beräkningarna ovan är förenklade och gäller ett rent karbonatbuffertsystem, saltvatten är mer komplext så det hela blir mer en storleksordning än en exekt beräkning.)

[Lasse]

Tack för uträkningen Claes men jag vill understryka att detta är något man inte skall syssla med. Det kan ge mer skada än nytta.

MVH Lasse

[Marko]

Intressant, men jag tror som sagt inte att jag ska ge mig på saltsyra... Min tanke var att om det på ett enkelt (ofarligt) sätt går att justera det nyblandade vattnet till lagom KH eftersom jag upplever att alla salter håller en för hög KH, så hade jag testat det. Självklart vore det trevligt med ett salt som håller NSW värden, men det verkar svårfunnet tycker jag.

[Lasse]

@ Marko. När mäter du KH på vattnet. När det är nyblandat, efter någon dag i blandningskaret eller resulterande KH efter vattenbytet.

MVH Lasse

[Marko]

Mitt nya vatten går med cirkulation och lite luft (kör en gammal skummarpump som blandare) i regel 14-24 timmar. Ibland längre, sällan kortare. När jag testat (vid salt byte) har det alltid varit efter 24-30h från blandning.

Edit: och jag testar alltså det nya vattnet innan jag gör ett vattenbyte.

[Lasse]

@ Marko - skulle du kunna göra så att du först tar Kh i karet före vattenbyte, tar KH i det nyblandade precis innan du byter och sedan tar KH ett dygn senare (efter vattenbytet) i akvariet. Skriver ner detta och hur mycket vatten du bytt. Jag vill nämligen kolla en sak. Jag kommer att göra samma när jag byter på mitt RSM nästa gång. Jag har en liten misstanke om att den alkalinitet (KH) du tar i det nyblandade vattnet till en stor del härrör sig från hydroxidalkalinitet och den brukar vara förbrukad efter något dygn. Vi är igentligen bara intresserade av den alkaliniteten som kommer från karbonaterna men våra alkalinitettester (KH tester) skiljer inte mellan dessa två typer.

Jag kör några tester själv just nu som jag kommer att återkomma till i denna eller en separat tråd.

MVH Lasse

[Marko]

Check. Nu har jag gjort helgens byte men tar dessa tester till nästa gång.

[Claes_A]

Jag har en liten misstanke om att den alkalinitet (KH) du tar i det nyblandade vattnet till en stor del härrör sig från hydroxidalkalinitet och den brukar vara förbrukad efter något dygn. Vi är igentligen bara intresserade av den alkaliniteten som kommer från karbonaterna men våra alkalinitettester (KH tester) skiljer inte mellan dessa två typer.

Nu är jag inte med. Hydroxidalkaliniteten står ju i snabb jämvikt med karbonatalkaliniten så de blir one and the same. Annars skulle t ex kalkvatten aldrig kunna fungera för att upprätthålla KH.

[Lasse]

Se så här Claes. Jag gjorde igår några mätningar av KH

Kl 10 -> pH 7,97, Redox 247 och KH 7,2

Kl 14 -> pH 8,14, Redox 239, KH 7,2.

Kl 17:30 pH 8,31, Redox 230, KH 7,4

Man kan säga att KH låg stabilt fast pH varierade med 0,34 pga den större koldioxidhalten på morgonen. Om vi nu vänder på det så vad händer då? Vid pH 8,31 så består KH av en viss procent hydroxidalkalinitet och en viss karbonatalkalinitet. Ljuset släcks - konsumtionen av koldioxid minskar fast produktionen är konstant. Detta gör att koldioxid (för att behålla jämnvikten) vandrar till att först bil kolsyra - sedan bikarbonat och karbonat. När pH pga av denna reaktion (produktion av koldioxid i akvariet) sjunkit till 7,97 så är fördelningen mellan karbonatalkalinitet och hydroxidalkalinitet ändrad till fördel för mer karbonatalkalinitet eftersom KH har varit konstant under hela tiden (i mitt exempel alltså). Vad jag vill visa är att KH visar alkaliniteten - förmåga att motstå försurade ämnen - men inte andelen karbonatjoner direkt. I kalcifieringsprocessen är bikarbonat/karbonatjoner viktiga. Ett saltvatten som man har höjt KH med hjälp av hydroxider visar ett bra KH men är värdelöst för stenkoraller och kalkalger. Tar du ett vattenprov på ett kalkvatten (helt färskt) så får du ett mycket högt KH men innehållet av karbonater är ringa, först när luftens koldioxid reagerat med det höga PH:t så har du bikarbonat/karbonatjoner i vattnet.

Vad jag vill säga är att nyblandat saltvatten kan mycket väl visa ett högre KH än vad karbonaterna bestämmer om saltblandningen innehåller hydroxider. Ett akvarievatten med de processer som sker där förbrukar snabbt hydroxiderna och det KH du läser av efter någon dag är mer representabelt för innehållet av bikarbonat/karbonat än ett färskt vatten.

Jag kan ta ett exempel från sötvattnets värld. I många kommunala vatten använder man hydroxider för att hålla pH runt 8,2. Tar du KH på detta vatten så får du ofta ett KH på mellan 2 och 4. Detta är ett KH, som om det i första hand bestod av karbonatalkalinitet (dvs innehöll bikarbonat/karbonatjoner) anses som ett mycket stabilt vatten med bra buffringsförmåga. Nu består det av hydroxidalkalinitet och när vattenbyte görs så hålls pH högt någon dag för att sedan rasa ner till det som det var innan. Det är inte ovanligt att man läser av pH 6,5 - byter vatten - tar KH - bra (2-4) - Ph 7,5. Nästa dag - obefintligt KH - pH 6,5 igen. Om man istället hade höjt KH med bikarbonat och fått KH 2-4 så sjunker inte KH direkt och pH hålls mer konstant.

Rekommendationen brukar vara att mäta KH dagen efter vattenbyte - höj med bikarbonat till ca 3 om det behövs. Ett KH som består av hydroxidalkalinitet är också värdelöst för nitrifikation eftersom det saknar karbonatjoner.

Jag har gjort en grej till och det är att jag direkt efter provet 17:30 la i 16 gram av Grotech:s Carbonat Pro. Resultatet blev då att KH steg till 8,3 och pH direkt (det nya provet togs efter en halvtimma) droppade till 8,25. en klar indikation på att Grotech kan skriva bikarbonat på burken också

Nu 9:30 på morgonen tog jag värdena igen och pH var då 8,05 och KH 8,6 (Redox var 240)

Igår hade jag kalcium på 420 - jag la i lite Kalcium Pro på kvällen - idag läste jag 440.

Intressant är här att pH var nästan 0,08 enheter högre nu på morgonen och det kommer jag att följa upp genom att kolla mina pH svängningar.

The bottom line är KH är inte alltid det vi tror det är.

MVH Lasse

[Claes_A]

Vad jag vill visa är att KH visar alkaliniteten - förmåga att motstå försurade ämnen - men inte andelen karbonatjoner direkt. I kalcifieringsprocessen är bikarbonat/karbonatjoner viktiga. Ett saltvatten som man har höjt KH med hjälp av hydroxider visar ett bra KH men är värdelöst för stenkoraller och kalkalger. Tar du ett vattenprov på ett kalkvatten (helt färskt) så får du ett mycket högt KH men innehållet av karbonater är ringa, först när luftens koldioxid reagerat med det höga PH:t så har du bikarbonat/karbonatjoner i vattnet.

Det är här jag inte håller med. Hastigheten för att ställa in jämvikterna mellan karbonat, bikarbonat och kolsyra är närmast omedelbara vid förändring av vätejonkoncentrationen/hydroxidjonkoncentrationen. Tillsätter man kalkvatten så leder det till att pH höjs något vilket ökar halten karbonat på bekostnad av halten bikarbonat och det ökar även halten hydroxidjoner någon. Detta är omedelbara händelser. Det som kan vara begränsande är den hastighet som koldioxid löser sig i vatten (eller skapas biologiskt) eller lämnar vattnet (eller konsumeras biologiskt). I och med detta så kan man se en tillfällig pH-höjning som överstiger den man får genom att höja KH när man tillsätter hydroxidjoner. pH-höjningen representerar bristen på koldioxid till karbonatsystemet och är per definition höjningen av hydroxidjonsalkaliniteten.

Hur stor är då höjningen av hydroxidjonsalkaliniteten när pH stiger från 7,97 till 8,31? (Jag tog dessa exempelsiffror från Lasses inlägg). pH är ett mått på vätejonskoncentrationen och därmed också ett mått på hydroxidjonskoncentrationen.

pH 7,97 motsvarar en hydroxidjonskoncentration på 0,87 mikroM (10^-(14-7,97))

pH 8,31 motsvarar en hydroxidjonskoncentration på 2,0 mikroM (10^-(14-8,31))

Förändringen av hydroxidjonskoncentrationen är därmed 1,1 mikroM. Hur mycket är då detta översatt till KH? Eftersom det krävs 2 hydroxidjoner för att bilda 1 karbonatjon från koldioxid och 1 KH per definition motsvarar halten 0,1786 mM karbonat så betyder det att pH-förändringen motsvarar 1,1 mikroM / 0,1786 mM / 2 = 0,0062 grader dKH. pH-förändringen i exemplet är således så pass liten att den endast utgör en minimal andel av den totala alkaliniteten. Rent generellt så är just hydroxidjonsalkaliniteten i akvarievatten endast en liten andel av den totala alkaliniteten vi mäter med våra kit. Karbonatsystemet dominerar fullständigt.