Was ist freies Chlor, aktives Chlor, gesamt verfügbares Chlor, Cyanursäure?

Als freies Chlor bezeichnet man im allgemeinen den Anteil an hypochloriger Säure (HOCl) im Wasser, der durch die Zugabe von Chlor (egal ob flüßig, Tabletten oder per Elektrolyse) entsteht. Die hypochlorige Säure stellt das eigentliche Desinfektionsmittel im Wasser dar. Von entscheidender Bedeutung für die Desinfektion des Schwimmbadwassers ist also, wie viel HOCl aus dem zugegebenen Chlor überhaupt entstehen kann.

Abhängigkeit von zugegebenem Chlor zu freiem Chlor.

1. pH Wert
Wesentlicher Faktor, wieviel HOCl (und somit Desinfektionsmittel) aus dem zugegebenen Chlor entstehen kann, ist der pH Wert. Bei einem pH Wert von 6.5 entstehen etwa 80-90% HOCl, die restlichen 10-20% bilden OCl, die kaum Desinfektionsleistung besitzt. Bei einem pH-Wert von 7.0 entstehen etwa 74% HOCl, bei 7.5 nur noch etwa 50% HOCl und bei einem pH Wert von 8.0 entstehen bereits nur noch weniger als 20% HOCl (das was wir im allgemeinen als freies Chlor bezeichnen).
Dieses Dissoziationsgleichgewicht zw. HOCl und OCl ist reversibel. D.H ändert man den pH Wert eines Wassers in dem sich bereits Chlor befindet, erhöht oder reduziert sich auch der Anteil HOCl im Wasser.

2. Cyanursäure
Nahezu alle langsamlöslichen Chlortabletten und Granulate bestehen aus DiChlor- oder TriChlorisocyanuraten. In diesen Produkten, die als organisches Chlor bezeichnet werden, ist also Cyanursäure enthalten die als "Stabilisator" wirkt. In sehr niedrigen Konzentrationen hilfreich, überstabilisiert Cyanursäure bei Konzentrationen oberhalb 15..20mg/l allerdings das Chlor. Das beudeutet, dass sich dem Poolwasser zugegebenes Chlor teilweise erst an Cyanursäure bindet und somit NICHT zur Bildung von HOCl (freiem Chlor) zur Verfügung steht. Es ist vollständig "inaktiv", da es eben eine anderweitige chemische Verbindung eingegangen ist! Es bildet sich ein sogenanntes Hydrolysegleichgewicht zw. an Cyanursäure gebundenem Chlor und HOCl (freiem Chlor). Die Gesamtmenge an Chlor in cyanursäurehaltigem Poolwasser ist als "gesamt verfügbares Chlor" zu bezeichnen.
Bereits ein Gehalt von 10mg/l Cyanursäure im Wasser bindet etwa 35-40% des zugegebenen Chlores an sich und nur noch 60-65% der Zugabemenge stehen somit zur Verfügung um überhaupt freies Chlor (HOCl) zu bilden. 20mg/l Cyanursäure binden etwa 40-45%, danach flacht die Kurve langsam ab und ab einem Cyanursäuregehalt von über 50mg/l werden etwa 55-60% des Chlores an die Cyanursäure gebunden. Noch höhere Cyanursäure-Werte beeinflussen das Ergebniss dann kaum noch. siehe Grafik.

In Kombination mit einem zu hohen pH-Wert ergeben sich dadurch fatal
niedrige Werte an tasächlich aktiv wirkendem Chlor.
Gibt man also z.B. eine theoretische Menge von 1.0 mg/l Chlor in Poolwasser das 50 mg/l Cyanursäure enthält und beispielsweise einen pH-Wert von 7.4 aufweist, werden in diesem Wasser etwa 60% der Zugabemenge an die Cyanursäure gebunden und aus den restlichen 40% (0.4 mg/l) entstehen durch den zu hohen pH-Wert nur noch etwa 55-60% HOCl. Der tatsächliche Anteil an freiem bzw. aktiv wirkendem Chlor liegt also nur bei etwa 0.20 - 0.25 mg/l!


DPD1 Messung - warum der Test unter diesen Voraussetzungen irreführende Ergebnisse liefert.
Nehmen wir obiges Beispiel-Poolwasser in das man eine theoretische Menge Chlor von 1.0 mg/l zugegeben hat. Wenn man mit einem Tablettentester oder Photometer das freie Chlor mittels DPD1 bestimmen will, misst man nie "Chlor das in irgendeiner Form im Wasser vorhanden ist", sondern man misst tatsächlich nur die hypochlorige Säure (HOCl - freies Chlor). Die Verfärbung der Probeflüssigkeit resultiert dabei aus der Oxidation des Indikators durch die HOCl. Die HOCl wird dabei im Probenwasser vollständig verbraucht! Hier entsteht das Problem: durch das Hydrolysegleichgewicht zw. dem an Cyanursäure gebundenem Chlor und der jetzt verbrauchten HOCl gibt die Cyanursäure das restliche, an sie gebundene Chlor, sofort frei und es entsteht in der Probenkammer direkt neue HOCl, die den Indikator weiter verfärbt. Zudem puffert die DPD1 Tablette die Probelösung auf einen pH-Wert zw. 6.2 und 6.5. Auch hierdurch entsteht mehr HOCl als das tatsächlich in unserem Beispiel-Wasser mit pH 7.4 der Fall ist. Der DPD Test wird also nahezu die zu erwartenden 1.0mg/l freis Chlor anzeigen... obwohl faktisch im Poolwasser zu keiner Zeit mehr als 0.2 bis 0.25 mg/l HOCl vorliegen und wirksam sind.
Selbst bei Cyanursäure-freiem Wasser, das nur einen erhöhten pH-Wert aufweist, wird also der DPD1 Test (da auf pH 6.2 - 6.5 gepuffert) ein höheres Ergebniss an freiem Chlor (HOCl) liefern, als im Becken effektiv zur Desinfektion vorliegt. Eine redoxbasierte Poolsteuerung hat in so einem Fall deutliche Vorteile, da sie nur den aktiv wirkenden Teil des Chlores erfasst und sich das Redoxpotential aus dem Verhältnis diesen Anteiles zu den reduzierenden Verunreinigungen im Wasser ergibt.


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