Schwerpunktforum: pH-Wert und Gleichgewichtsberechnungen
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Alt 15.03.2019, 14:45   #1   Druckbare Version zeigen
Moselriesling Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
Berechnung des Säurebedarfs zur Neutralisation einer "Betonlösung"

Hallo zusammen,

ich soll berechnen, wieviel HCl ich benötige, um eine "Betonlösung" (hergestellt aus einer verdünnten Betonsuspension) von pH 11 zu neutralisieren.

Ich gehe mal davon aus, dass ich dazu im Prinzip die Henderson-Hasselbalch-Gleichung heranziehen müsste, da ich bei der Lösung von einem Puffersystem ausgehe (bestehend aus "Betonsäure" [BS] und aus "Betonbase" [BB], mal sehr vereinfacht gesagt).

Hätte ich den pKs-Wert von BS, könnte ich, ausgehend von pH 11 (mein Startwert), das dabei vorliegende Verhältnis BS/BB berechnen.
In einer zweiten, analogen, Rechnung könnte ich außerdem das BS/BB-Verhältnis bei pH 7 (mein Zielwert) berechnen.
Daraus könnte ich berechnen, um welchen Faktor ich die Konzentration von BS erhöhen muss, um zu pH 7 bekommen.
Frage 1: ist das theoretisch so weit richtig?

Problem: natürlich habe ich keinen pKs-Wert für BS gefunden.
Frage 2 also: gibt es für dieses Problem eine Antwort von einem der Forenexperten? Kann man da irgendwie "drumherumrechnen"?

Aber auch dann käme ich im Moment nicht weiter. Denn (Frage 3), um dann meinen HCl-Bedarf zu berechnen, müsste ich doch eigentlich die Wertigkeit von BS bzw. BB kennen, um zum HCl-Bedarf zu kommen, oder?

Frage 4: Ist mein grundsätzlicher Ansatz richtig, oder denke ich grad irgendwie falsch?

Frage 5 Gibt es überhaupt eine Lösung, um meine Fragestellung rechnerisch zu lösen?

Ich vermute, dass eine Rechnung wohl nicht zu einem genauen/exakten Ergebnis kommen kann, da wohl schon mein Ausgangsmodell viel zu einfach gestrickt ist (ich gehe nicht in Wirklichkeit davon aus, dass das System einfach aus BS/BB bestehen wird, sondern in Wirklichkeit komplexer zusammengesetzt ist).

Aber wenn es eine Möglichkeit gäbe, das auf diese (oder andere) Art zumindest mal modellmäßig durchzurechnen, wäre mir im Moment wirklich sehr geholfen.
Daher hoffe ich, dass ich ein paar Antworten aus dem Forum erhalten kann, vielen herzlichen Dank (auch für reine/grundsätzliche Denkanstöße)! Auch begründete Aussagen in der Art, dass man das nicht rechnen kann würden mir schon helfen.

Aber, noch mal ganz klar: ich brauche keine mathematisch exakten Ergebnisse. Ich würde sie natürlich gerne nehmen:-).

Schon Abschätzungen wären sehr nützlich, ich weiß aber nicht, auf welcher Basis ich diese vornehmen könnte


LG
Moselriesling
Moselriesling ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.03.2019, 14:51   #2   Druckbare Version zeigen
Cyrion Männlich
Mitglied
Beiträge: 5.880
AW: Berechnung des Säurebedarfs zur Neutralisation einer "Betonlösung"

Als erstes sollte man mal rausfinden, aus welchen pH-aktiven Stoffen der Beton denn so aufgebaut ist. Ohne diese Information ist die Aufgabe schon im Ansatz nicht lösbar.
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Cyrion ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.03.2019, 14:52   #3   Druckbare Version zeigen
Fulvenus Männlich
Mitglied
Beiträge: 21.772
AW: Berechnung des Säurebedarfs zur Neutralisation einer "Betonlösung"

MMn kannst du hier rechnerisch mit üblichen pH- und pKs/pKb-Werten nichts erreichen,da zu viele Unbekannte Faktoren vorliegen.Da könnte man höchstens hoffen,daß schon ähnliche Neutralisationsbedarfe ermittel wurden,wobei auch dort "Betonlösung" zu ungenau ist.
Am besten von der Betonlösung eine kleine,aber homogene(bzgl. der Gesamtlösung!) Probe ziehen und diese mit HCl bekannter Konzentration auf den gewünschten pH-Wert einstellen(Messung z.B. über pH-Elektrode).
Den Verbrauch dann hochrechnen auf das Gesamtvolumen an Betonlösung.

Fulvenus!
Fulvenus ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.03.2019, 15:32   #4   Druckbare Version zeigen
Jonas__  
Mitglied
Beiträge: 327
AW: Berechnung des Säurebedarfs zur Neutralisation einer "Betonlösung"

Hi,
ich sehe bei der Aufgabe möglich Lösungen:
1. Man nimmt an, dass es sich um eine starke Base handelt und der pH 11 eingestellt ist und berechnet die Menge an starker Säure die man bräuchte.


2. Man nimmt an, dass Beton zu X% aus Zement besteht und, dass Zement aus X% aus CaO besteht, darüberhinaus nimmt man an, dass nur das CaO basisch reagiert, damit könntest du auch die Stoffmenge an Base/bzw. der Säure die du zum neutralisieren brauchst ausrechnen. Im zweifel sind bei Wikipedia die Angaben in Massen%.


Du wirst feststellen, dass beide Lösungen um mehrere Dekaten auseinander liegen.
Jonas__ ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.03.2019, 16:57   #5   Druckbare Version zeigen
Cyrion Männlich
Mitglied
Beiträge: 5.880
AW: Berechnung des Säurebedarfs zur Neutralisation einer "Betonlösung"

Und dann hat man noch etwas Kalk drin. Juhuuuu.

Die Aufgabe ist so schlecht, dass die Zeit für das Durchlesen schon Verschwendung ist.
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Alt 15.03.2019, 17:24   #6   Druckbare Version zeigen
Moselriesling Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
AW: Berechnung des Säurebedarfs zur Neutralisation einer "Betonlösung"

Hey, danke für die raschen Antworten!!

Hab ich mir eh gedacht, dass das rechnerisch nix wird:-(

Bzgl. Eigenversuch (würd ich liebend gern machen):
Leider ist es so:
Die Neutralisation ist Teil einer Umweltauflage im Rahmen einer umfangreichen Baumaßnahme.
Diese hat noch nicht begonnen, also ist noch kein Mustermaterial angefallen bis jetzt. Und wenn es dann anfallen würde, muss der Neutralisationsprozess (bzw. die Neutralisationsanlage; deren Dimensionierung war der Grund für die Anfrage nach einer Berechnung des Säurebedarfs) ja schon stehen...
Ein Labor steht mir eh nicht zur Verfügung, um die Sache ganz abzurunden...

Es wird auch keine Lösung anfallen, sondern eine verdünnte Suspension mit einem unbekannten Gehalt an Betonabrieb. Das habe ich in meiner Ursprungsfrage nicht erwähnt, weil das die Sache ja noch mal kompliziert macht. Ich erwarte unter diesen Bedingungen zusätzlichen Säurebedarf durch chemische Reaktionen oder evtl. auch Adsorptionsvorgänge und was sonst noch alles denkbar wäre.
Das Ergebnis einer Berechnung hätte ich dem Kunden auch unter diesen Vorbehalten klar mitgeteilt, aber ich dachte mir eh schon, dass das nicht zu rechnen ist...

Ich denke, dass ich nur so an die Sache rangehen kann, dass ich mir ein "Kompetenzzentrum Beton" raussuchen muss, in der Hoffnung auf ein paar ingenieursmäßige Tipps, wie man so was angehen könnte.
Hat hier jemand vielleicht einen Tipp für mich?
An der TU Graz habe ich schon mal ein Institut für Betonbau gefunden...

Und ich hab schon rausgekriegt, dass es einen industriellen Prozess gibt, bei dem Betonsuspensionen durch Durchblubbern mit CO2 neutralisiert wird.

Ihr habt mich bestärkt, die Sache eher praxisbezogen anstelle rechnerisch anzugehen, vielen Dank dafür! Am Ende gibt es hier vielleicht sogar jemanden, der beruflich mit der Thematik vertraut ist (?)


LG Moselriesling

p. s. Jonas, hab deinen Beitrag grad gelesen, danke dir!

Ich werde nicht ganz schlau daraus: wenn Dekaden zwischen den Ergebnissen deiner beiden Modelle liegen, komme ich in Teufels Küche wenn der aufgrund meiner Modellberechnungen dimensionierte Neutralisationsprozess auch dekadenmäßig falsch ist…
Das hat natürlich nichts mit der evtl. Richtigkeit deiner Antwort zu tunJ

Das mit der starken Base hab ich mir auch als Erstes gedacht, es kam mir aber zu einfach vor… Ich denke auch immer noch dass da die Geschichte mit dem Puffersystem realistischer ist, wenn ich ehrlich bin und da wären wir ja bei deinem Modell 2.
Vom Kunden den Betontyp + Hersteller rauszukriegen, sollte machbar sein, auch wenn ich glaube, dass zwischen meinem Kunden und dem Beton/Zementhersteller noch mind. 1 weitere Zwischenproduzent steckt. Von dem Zementhersteller dann irgendwelche Infos über den Ca-Gehalt zu entlocken, dürfte schon schwerer werden.

Aber in Summe glaube ich, dass ich die Sache besser nicht rechnerisch angehen werde…

Falls jemand also Ideen hat, wer mir bei meinem Problem prozesstechnisch unter die Arme greifen könnte, wäre ich für weiteren Input sehr dankbar!
Moselriesling ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 15.03.2019, 18:32   #7   Druckbare Version zeigen
chemiewolf Männlich
Mitglied
Beiträge: 22.329
AW: Berechnung des Säurebedarfs zur Neutralisation einer "Betonlösung"

wieso ziehst du nicht ein paar Proben um es mit denen herauszufinden?
__________________
The State Senate of Illinois yesterday abandoned its Committee on Efficiency and Economy for reasons of 'efficiency and economy'.
De Moines Tribune, 6 February 1955
chemiewolf ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.03.2019, 23:13   #8   Druckbare Version zeigen
kaliumcyanid Männlich
Mitglied
Beiträge: 19.109
AW: Berechnung des Säurebedarfs zur Neutralisation einer "Betonlösung"

Die Neutralisation von Abwässern ist ja nun keine neue Anforderung... ich würde mich mit den Profis in Verbindung setzen, die es auf dem Markt schon gibt.

Beliebiger Google-Treffer für Abwasserneutralisation:
https://www.mh-wassertechnologie.de/neutralisationsanlagen.html
kaliumcyanid ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 16.03.2019, 08:49   #9   Druckbare Version zeigen
Cyrion Männlich
Mitglied
Beiträge: 5.880
AW: Berechnung des Säurebedarfs zur Neutralisation einer "Betonlösung"

Um welche Mengen und welchen Zeitraum geht es denn?
__________________
Philippus Theophrastus Aureolus Bombastus von Hohenheim: Allein die Dosis machts, daß ein Ding kein Gift sei.

Erfahrung: Wenn es so einfach wäre, hätte es schon längst jemand gemacht
Cyrion ist offline   Mit Zitat antworten
Alt Gestern, 16:48   #10   Druckbare Version zeigen
Moselriesling Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
AW: Berechnung des Säurebedarfs zur Neutralisation einer "Betonlösung"

Hallo zusammen


vielen Dank für eure Hilfe und den Link, ich ruf da spätestens morgen früh mal an.
Cyrion: Zeitraum weiß ich nicht, hab noch zu wenig Infos. Ich muss mit einem Volumenstrom an Suspension von 0,5 l/s, d.h. einem mittleren zweistelligen Kubikmeterbereich/d rechnen


LG
Moselriesling
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