Bestimmung der Trübung in Wasser

Die Norm GB 13200-1991 „Wasserqualität: Bestimmung der Trübung“ bezieht sich auf die internationale Norm ISO 7027-1984 „Wasserqualität – Bestimmung der Trübung“. Diese Norm beschreibt zwei Methoden zur Trübungsbestimmung in Wasser. Die erste Methode ist die Spektralphotometrie, die für Trinkwasser, natürliches Wasser und Wasser mit hoher Trübung geeignet ist und eine minimale Nachweisgrenze von 3 Grad aufweist. Die zweite Methode ist die visuelle Trübungsmessung, die für Wasser mit niedriger Trübung wie Trinkwasser und Quellwasser geeignet ist und eine minimale Nachweisgrenze von 1 Grad aufweist. Das Wasser darf keine Ablagerungen oder leicht absinkende Partikel enthalten. Unsaubere Messgeräte oder gelöste Luftblasen und Farbstoffe im Wasser können die Bestimmung beeinträchtigen. Hydrazinsulfat und Hexamethylentetramin polymerisieren bei geeigneter Temperatur zu einem weißen, hochmolekularen Polymer, das als Trübungsstandardlösung verwendet und mit der gemessenen Trübung verglichen wird. Trübung der Wasserprobe unter bestimmten Bedingungen.

Die Trübung wird üblicherweise zur Bestimmung der Wasserqualität von natürlichem Wasser, Trinkwasser und einigen industriellen Abwässern herangezogen. Die zu untersuchende Wasserprobe sollte möglichst schnell analysiert werden oder muss bei 4 °C gekühlt und innerhalb von 24 Stunden untersucht werden. Vor der Analyse muss die Wasserprobe kräftig geschüttelt und auf Raumtemperatur gebracht werden.
Das Vorhandensein von Schwebstoffen und Kolloiden im Wasser, wie Schlamm, Sedimente, feine organische und anorganische Stoffe, Plankton usw., kann das Wasser trüben. In der Wasserqualitätsanalyse gilt die Trübung, die durch 1 mg SiO₂ in 1 Liter Wasser entsteht, als Standardtrübungseinheit (1 Grad). Generell gilt: Je höher die Trübung, desto trüber die Lösung.
Da das Wasser suspendierte und kolloidale Partikel enthält, trübt sich das ursprünglich farblose und transparente Wasser ein. Der Grad der Trübung wird als Trübung bezeichnet. Die Einheit der Trübung ist „Grad“, was 1 Grad entspricht, wenn 1 Liter Wasser 1 mg SiO₂ (oder 1 mg ungekrümmtes Kaolin, Kieselgur) enthält. Der resultierende Trübungsgrad beträgt 1 Grad oder Jackson. Die Trübungseinheit ist JTU, 1 JTU = 1 mg/L Kaolinsuspension. Die von modernen Geräten angezeigte Trübung ist die Streutrübungseinheit NTU, auch bekannt als TU. 1 NTU = 1 JTU. International gilt die mit Hexamethylentetramin-Hydrazinsulfat hergestellte Trübungsnorm als gut reproduzierbar und wird daher in vielen Ländern als einheitlicher Standard FTU verwendet. 1 FTU = 1 JTU. Trübung ist ein optischer Effekt, der den Grad der Lichtablenkung beim Durchgang durch eine Wasserschicht beschreibt und somit deren Fähigkeit zur Lichtstreuung und -absorption angibt. Sie hängt nicht nur vom Gehalt an Schwebstoffen ab, sondern auch von der Zusammensetzung, Partikelgröße, -form und dem Oberflächenreflexionsgrad der Verunreinigungen im Wasser. Die Trübungskontrolle ist ein wichtiger Bestandteil der industriellen Wasseraufbereitung und ein wichtiger Indikator für die Wasserqualität. Je nach Verwendungszweck des Wassers gelten unterschiedliche Anforderungen an die Trübung. Die Trübung von Trinkwasser darf 1 NTU nicht überschreiten; die Trübung von Zusatzwasser für die Kühlwasseraufbereitung muss zwischen 2 und 5 Grad liegen; die Trübung von Zulaufwasser (Rohwasser) für die Entsalzung sollte unter 3 Grad liegen; die Trübung von Wasser für die Herstellung von Kunstfasern muss unter 0,3 Grad liegen. Da die suspendierten und kolloidalen Partikel, die die Trübung verursachen, in der Regel stabil sind und meist negativ geladen sind, setzen sie sich ohne chemische Behandlung nicht ab. In der industriellen Wasseraufbereitung werden vor allem Koagulation, Klärung und Filtration eingesetzt, um die Trübung des Wassers zu reduzieren.
Ergänzend sei noch erwähnt, dass die technischen Standards meines Landes an internationale Standards angeglichen wurden. Daher werden der Begriff „Trübung“ und die Einheit „Grad“ in der Wasserwirtschaft praktisch nicht mehr verwendet. Stattdessen kommt der Begriff „Trübung“ in der Einheit „NTU/FNU/FTU“ zum Einsatz.

Trübungsmessung oder Streulichtmethode
Die Trübung kann mittels Turbidimetrie oder Streulichtmessung bestimmt werden. In meinem Land wird die Trübung üblicherweise turbidimetrisch gemessen. Die Wasserprobe wird mit einer auf Kaolin basierenden Trübungsstandardlösung verglichen. Die Trübung ist gering; eine Trübungseinheit entspricht 1 mg Siliciumdioxid pro Liter destilliertem Wasser. Die mit verschiedenen Messmethoden oder Standards ermittelten Trübungswerte stimmen nicht zwangsläufig überein. Der Trübungsgrad gibt im Allgemeinen nicht direkt den Grad der Wasserverschmutzung an, jedoch deutet eine durch menschliche und industrielle Abwässer verursachte Trübungszunahme auf eine Verschlechterung der Wasserqualität hin.
1. Kolorimetrische Methode. Die Kolorimetrie ist eine der gängigen Methoden zur Trübungsmessung. Dabei wird ein Kolorimeter oder Spektralphotometer verwendet, um die Trübung durch Vergleich der Absorptionsdifferenz zwischen der Probe und einer Standardlösung zu bestimmen. Diese Methode eignet sich für Proben mit geringer Trübung (in der Regel unter 100 NTU).
2. Streuverfahren. Das Streuverfahren dient der Trübungsbestimmung durch Messung der Intensität des von Partikeln gestreuten Lichts. Gängige Streuverfahren sind das direkte und das indirekte Streuverfahren. Beim direkten Streuverfahren wird ein Lichtstreugerät oder Streukörper verwendet, um die Intensität des gestreuten Lichts zu messen. Das indirekte Streuverfahren nutzt den Zusammenhang zwischen dem von Partikeln erzeugten Streulicht und der Absorption, um den Trübungswert durch Absorptionsmessung zu ermitteln.

Die Trübung lässt sich auch mit einem Trübungsmesser messen. Dieser sendet Licht aus, leitet es durch einen Teil der Probe und misst, wie viel Licht von den Wasserpartikeln senkrecht zum einfallenden Licht gestreut wird. Dieses Streulichtmessverfahren wird als Streulichtmethode bezeichnet. Jede tatsächliche Trübung muss auf diese Weise gemessen werden.

Die Bedeutung der Trübungsmessung:
1. Bei der Wasseraufbereitung kann die Trübungsmessung zur Bestimmung des Reinigungsgrades beitragen. So spiegeln sich beispielsweise während der Koagulation und Sedimentation Trübungsänderungen in der Bildung und Auflösung von Flocken wider. Auch während der Filtration lässt sich anhand der Trübung die Abscheideleistung des Filterelements beurteilen.
2. Den Wasseraufbereitungsprozess steuern. Durch die Messung der Trübung lassen sich Veränderungen der Wasserqualität jederzeit erkennen, die Parameter des Wasseraufbereitungsprozesses anpassen und die Wasserqualität in einem geeigneten Bereich halten.
3. Vorhersage von Wasserqualitätsänderungen. Durch die kontinuierliche Messung der Trübung lassen sich Trends bei Wasserqualitätsänderungen rechtzeitig erkennen und Maßnahmen zur Verhinderung einer Verschlechterung der Wasserqualität im Voraus ergreifen.