Перейти к содержимому

Приветствуем на форуме о растительной аквариумистике!

Необходимо зарегистрироваться для того, чтобы задать свой вопрос,
получить доступ к закрытым разделам форума и просматривать результаты опросов.

Фото

Как повысить точность определения концентрации СО2 в аквариуме?

СО2 концентраци точност Повышени поправка аквариум определение углекислота измерен

  • Войдите, чтобы ответить

#1
Anatoly58

Отправлено 16 Декабрь 2016 - 03:25

Anatoly58

    Интересующийся

  • Участники
  • 25 сообщений
  • ГородХерсон

Доброго всем, человеки думающие!

(целью этой темы является попытка общими силами найти некое очень важное значение, доселе никем не найдено).

 

      Есть много способов определения концентрации CO2. Все они, начиная от 'расчетного способа' и заканчивая 'поведением креветок', работают, и как ни странно, большинство людей эти способы используют и они их вполне устраивают. Даже придуман генеральный план, как точнее определить содержание (держитесь): использовать несколько способов (ну это к примеру, по соотношению - 6.2 , по дпорчекеру - зеленый, по креветкам - "половины из них не видно" то в результате получим сколько = ????). 

 

- Ответ вас устраивает?

- Вот и меня тоже нет.

 

Я злостный экспериментатор и истина для меня важнее всего (уверен - таких большинство), и должен точно знать, что хочу, и что у меня получается в результате. А если у меня креветок никогда не было, а мой "точнаучприбор" под названием дропчекер  "зимой и летом - одним цветом"?. Что тогда?.

 

Единственным приемлемым более-менее точным способом считаю соотношение рН и КН. Значения "Таблицы определения CO2 путем соотношения рН и КН" расчитываются по формуле, это не сложно - вот с Амании: 

 

"Для определения концентрации CO2 в воде достаточно измерить KH воды и ее pH, а затем рассчитать по одной из формул: 

[CO2] = 3.0 * KH (в градусах) * 10^(7.00 - pH) 

или 

[CO2] = KH/2.8 x 10 ^ (7.9 - pH)

или 

[CO2] = (44/2,8) x KH x 10^ (6,26-pH) 
Последние две формулы одно и то же математическое выражение, только записанное по разному. Разброс результатов не более 1,0 мг/л. По этим расчетам можно составить таблицу или график определения концентрации CO2."

 

 Но вон незадача - один из участников этого соотношения, а именно рН, оказывается "прихрамывает": 

 

"основным фактором влияющим на показатель рН – это концентрация СО2. Чем больше концентрация СО2, тем меньше рН. Но нужно учесть еще один немаловажный момент. Со временем в аквариуме могут накапливаться и другие кислоты как следствие естественных биохимических процессов (нитрификация и др.). Поэтому, не смотря на концентрацию СО2, рН в аквариуме со временем уменьшается." 

           (статья  С. Ермолаева "Вода в аквариуме с растениями" http://aquascape-promotion.com/voda-akvariume)

 

Вот не плохо было бы теперь отсечь от общей кислотности тестового раствора рН все лишние кислоты (естественно не химическим путем, а условным расчетным), а оставить исключительно CO2, точнее угольную кислоту. Одним словом, для этой формулы нужна, как говорят баллистики,  "поправка на ветер". 

 

Но как? 

 

Думал я, думал, и тут синька упала мне на голову: ведь дуют-же люди ради своего, почему бы и нам ради нашего не подуть? 

 

Опять фрагмент с той же Амании:

 

"Расчет оптимального* pH по методу Krause.

Обычно сколько подавать CO2 мы определяем по kH воды до подачи CO2. Оптимальной считается концентрация CO2=30 мг/л при pH=6.8-7.0. Но pH воды зависит не только от kH+CO2, а и от массы других соединений образующих буфер (щелочной + кислотный) в аквариуме. Приводится метод Krause (описанный в его книге об аквариумной воде) определения оптимального значения pH для воды в конкретном аквариуме который будет учитывать общий буфер. (Прим.: с точки зрения стабильности pH, а не оптимального pH + концентрация CO2 для роста растений) Нужно взять тест pH, влить в мензурку воды по инструкции и добавить указанный реактив. Не меняя образец аквариумной воды проаэрировать его несколько минут до полного выветривания CO2. Концентрация CO2 в воде прийдет в равновесие с концентрацией CO2 в окружающем воздухе (около 0.6 мг/л). Проба воды изменит цвет - определите pH по цветной шкале теста, это будет значение X. 
Теперь взять шланг и продуть образец воздухом изо рта - уровень CO2 станет 60 мг/л, проба воды изменит цвет - определите по цветной шкале теста pH, это будет значение Y. 

Оптимальное значение pH рассчитать по формуле: pH opt. = X + 0.67 x (Y-X).

Krause говорит что это срабатывает даже в буферизированной воде, а это то что нам нужно. Теперь можно настроить подачу CO2 так чтобы получить оптимальный pH, разумеется следя за концентрацией CO2 по дропчекеру с RS. 

* здесь имеется в виду максимальная стабильность pH 

"

Честно говоря, я здесь ничего не понял, но можно попробовать использовать этот метод в качестве наводящего  для нахождения той самой нужной нам поправки на лишние кислоты, чтобы каким то образом исключить их из общей кислотности.

Все, что я предполагаю, зная содержание CO2 в атмосферном воздухе, воздухе изо рта (и еще откуда-то) нужно куда-то подуть, откуда-то чего-то там выдуть и "ваще" я так замутил, что дальше уже не соображаю. 

 

Одним словом, помогите разобраться, можно ли вообще решить этот вопрос, или сливать воду и сушить весла?

 

Осознаю, что задача не простая, но вдруг она окажется посильной - как знать?!

 

Призываю всех, кому не лень думать, поделиться своими соображениями.

 

Спасибо.

 

 

 

 


  • PSH и Tetiana это понравилось

#2
epifran

Отправлено 16 Декабрь 2016 - 19:44

epifran
  • ГородМинская обл., г. Жодино

Я предпочитаю "дуть" газ по максимуму (возможный для данных обитателей), и не заморачиваться. Дропчеккер - всегда салатовый. Растениям излишки газа по вкусу, рыбе и крилю не вредит. 

При содержании "капризуль" - кристаллов и им капризулеподобным - держал бы максимально допустимый СО2 для их уже комфортной жизни и т.д.



#3
PSH

Отправлено 16 Декабрь 2016 - 21:03

PSH

    Интересующийся

  • Участники
  • 41 сообщений
  • ГородМариуполь

Призываю всех, кому не лень думать, поделиться своими соображениями.

Я так понимаю, речь идёт о точном определении концентрации СО2 в домашних условиях и доступными средствами. Сомневаюсь, что без углубления в теорию и без специального оборудования это вообще возможно. Здесь автор говорит, что если вода в аквариуме бесцветна или окрашена только чуть-чуть, то содержанием гуминовых и прочих органических кислот можно пренебречь (или, другими словами, можно не заморачиваться). Так я подумал сначала.

 

А потом вспомнил, что капельные тесты KH дают завышенные показания, реагируя на те самые гуминовых и прочие органические кислоты. Если вывести формулу расчета значения KH (по известному значению pH и СО2, используя метод Krause), то разность между расчетным и фактическим (измеренным) значениями КН и будет той самой искомой "поправкой на ветер" :)


  • Anatoly58 поблагодарил за это сообщение

#4
PSH

Отправлено 19 Декабрь 2016 - 11:09

PSH

    Интересующийся

  • Участники
  • 41 сообщений
  • ГородМариуполь

P.S.

Основательно погуглил* эту тему и пришел к таким выводам:

 

1. Действительно, гуматы (натриевые и калийные соли гуминовых кислот) дают завышенные показания теста КН, но эта погрешность не так велика, как в случае тестов рН. Поэтому для более точных результатов лучше принять за (условную) константу именно значение КН, а не рН (как я предлагал выше).

2. Таблица (или калькулятор) определения концентрации СО2 по значениям КН и рН показывает содержание СО2, исходя из предположения, что угольная кислота (H2CO3) – это единственная кислота в воде аквариума, а гидрокарбонатный ион (HCO3-) – единственный фактор буферности воды. На самом деле в воде аквариума есть и другие кислоты и другие буферные системы, поэтому результат получается неточным.

 

Для более точного определения концентрации СО2 потребуется точный тест рН (с малым диапазоном значений) и, например, онлайн-калькулятор, выдающий десятичные значения. Для вычисления "поправки на ветер" частично используем метод товарища Krause.

 

Проделаем мысленный эксперимент.

 

-- Тестим воду. Допустим, KH=3 (неизменное значение); рН=6,5 (начальное значение), что соответствует 33,45 мг/л СО2 (по калькулятору).

-- Далее аэрируем образец воды с тестом рН в течение нескольких минут до выравнивания концентрации СО2 в образце и в атмосферном воздухе. Можно не аэрировать, а просто взбалтывать образец.

-- По мере аэрирования (взбалтывания) образца, в нём будет уменьшаться концентрация СО2; образец будет менять цвет; рН будет расти. Когда цвет образца перестанет меняться, фиксируем значение рН. Допустим, конечное значение рН=7,0; что соответствует 10,58 мг/л СО2 (по калькулятору).

-- В комнатных условиях, в равновесной системе "вода - атмосферный воздух" концентрация составляет ~1,5-2 мг/л СО2.

10,58 мг/л - 2 мг/л = 8,58 мг/л - это мнимое содержание углекислоты, та самая искомая "поправка на ветер" :))

-- 33,45 мг/л (первоначальное расчетное значение) - 8,58 мг/л ("поправка на ветер") = 24,87 мг/л (более точное значение, близкое к реальному).

 

 

* спасибо авторам статей, которые я нагуглил, мне - не за что ;)


  • Anatoly58 и Torin это понравилось

#5
Anatoly58

Отправлено 19 Декабрь 2016 - 16:08

Anatoly58

    Интересующийся

  • Участники
  • 25 сообщений
  • ГородХерсон

-- В комнатных условиях, в равновесной системе "вода - атмосферный воздух" концентрация составляет ~1,5-2 мг/л СО2.

10,58 мг/л - 2 мг/л = 8,58 мг/л - это мнимое содержание углекислоты, та самая искомая "поправка на ветер" :))

Спасибо.

На сколько известно, концентрация в окружающем воздухе около 0.3 - 0.6 мг/л. 

Ну сама арифметическая часть понятна. А вот при аэрировании, к примеру, что мы находим? Не понятно. Это все надо осмыслить, чтобы идти дальше. 

 

Более предметно можно, что нагуглил - в студию?



#6
PSH

Отправлено 20 Декабрь 2016 - 00:55

PSH

    Интересующийся

  • Участники
  • 41 сообщений
  • ГородМариуполь

Ну сама арифметическая часть понятна. А вот при аэрировании, к примеру, что мы находим? Не понятно. Это все надо осмыслить, чтобы идти дальше.

При аэрировании (или при инсенсивном взбалтывании) пробы мы доводим концентрацию СО2 в воде до равновесного состояния с концентрацией СО2 в окружающем воздухе. Т.е., другими словами, насыщая воду воздухом, мы удаляем из неё (выветриваем) излишки СО2. При этом следим за полученным значением рН по изменению цвета пробы. Чем точнее тест рН (его разрешающая способность), тем точнее можно будет определить "поправку на ветер". После выветривания из пробы излишков СО2, и зная новое значение рН, смотрим таблицу (а лучше вводим новое значение рН в калькулятор - будет точнее) и увидим завышенное значение концентрации СО2, потому что в воде кроме СО2 присутствуют и другие кислоты и буферные системы, которые нам и нужно вычесть. Полученная "поправка на ветер" НЕ универсальная, она будет разной для каждого конкретного аквариума.

 

В моём представлении идти дальше - значит изучать химию. И довольно серьёзно. Очень жаль, что Сергей Ермолаев (впрочем, и многие другие форумчане) не проявил интереса к этой теме. Кандидату химических наук эта задачка - семечки :)

 

 

На сколько известно, концентрация в окружающем воздухе около 0.3 - 0.6 мг/л.

Это очень интересный вопрос.

 

Давайте попробуем разобраться, откуда взялись цифры 0,3-0,6 мг/л и 1,5-2 мг/л и почему такая большая разница. Я думаю (возможно, ошибаюсь), что в заблуждение вводят единицы измерения, кочующие из ресурса в ресурс и иногда неверно используемые.

Например, на этом сайте автор пишет: "Согласно закону Генри содержание газа воздушной смеси в воде пропорционально его доле в воздухе (парциальному давлению) и коэффициенту абсорбции. Воздух содержит до 0,04% СО2, что соответствует его концентрации до 0,4 мл/л. Коэффициент абсорбции СО2 водой=12,7. Тогда 1 литр воды может растворить 0,6 – 0,7 мл СО2". При этом автор указывает не путать (!) мл/л и мг/л. Для перевода мл/л в мг/л нужно учитывать в расчете плотность, удельную массу СО2 и условия окружающей среды (температуру, давление). Это к слову о 0,3-0,6 (по другим источникам 0,6-0,7) мл/л, но никак не мг/л.

Дальше. Откуда взялись цифры 1,5-2 мг/л? "Допустимое приемлемое значение содержания углекислого газа в помещениях с пребыванием людей было установлено гигиенистами и принято на уровне 1000 ppm или 1958 мг/м3" или 1,958 мг/л (источник). Принято считать, что концентрация СО2 в жилых помещениях городских домов составляет 1,5-2 мг/л (по другим источникам - до 3 мг/л).

 

Но не всё так просто, как может показаться на первый взгляд. Ведь, делая тесты воды, мы косвенно (а не прямо) определяем концентрацию диоксида углерода (СО2) по наличию углекислоты (Н2СО3). Поэтому погрешность таки может присутствовать даже в этом (по идее, более точном) методе.







Читать еще на тему: СО2, концентраци, точност, Повышени, поправка, аквариум, определение, углекислота, измерен

0 посетителей читают эту тему

0 пользователей, 0 гостей, 0 скрытых