Modifizierte pH-Elektrode
Wozu sollte man irgend etwas an einem CO2-Controller ändern? Der ist doch in Ordnung und tut was er soll!
Diese Antwort stimmt. Allerdings nur so lange, bis sich irgendwas am Wasser verändert. Und das kann öfter vorkommen als man glaubt. Mehr über die Hintergründe und Folgen kann man in meinem Text CO2 richtig dosieren nachlesen.
Themen
1. Wie funktioniert die CO2-Dosierung mit einem Controller überhaupt?
2. Wo soll da ein Problem sein?
3. Wie könnte man den Controller verbessern?
4. Welche Idee liegt zugrunde?
5. Wie muss man die pH-Elektrode verändern?
6. Was gibt es zu beachten?
7. Und das funktioniert?
8. Was ergaben die Praxistests?
9. Optimierungen
10. Wartungsarbeiten
11. Erfahrungen mit den Prototypen
12. Aktueller Stand
13. Externe Entwicklungen
14. Ergänzung und Hinweise
15. Haftungsausschluß
1. Wie funktioniert die CO2-Dosierung mit einem Controller überhaupt?
Eigentlich ist so ein Controller nichts anderes als ein pH-Messgerät, weil er mit Hilfe der pH-Elektrode den aktuellen pH-Wert im Aquarium ermittelt. Ist dieser höher als der eingestellte Vorgabewert, dann wird über eine Schaltsteckdose das Magnetventil geöffnet. Jetzt wird CO2 eingeleitet. Wenn sich CO2 im Wasser löst, geschieht (vereinfacht) folgendes:
CO2 + H2O → H+ + HCO3–
Das gelöste CO2 verursacht also eine saure Reaktion im Wasser. Dadurch sinkt der pH-Wert. Sobald der Vorgabewert des Controllers erreicht ist, wird das Magnetventil geschlossen und die CO2-Einleitung stoppt.
2. Wo soll da ein Problem sein?
Fangen wir mit etwas Harmlosen an: Es wird beispielsweise über Torf gefiltert. Dadurch sinkt der pH-Wert. Der Controller deaktiviert die CO2-Einleitung, weil er das registriert. Resultat: saures Wasser, aber kein CO2 darin. Ähnliches passiert bei Zugabe von pH-Minus oder KH-Minus und auch (in abgeschwächter Form) durch die Zugabe von Eichenlaub oder neuem Moorkienholz.
Wesentlich kritischer: Wenn in einem Becken mit weichem Wasser ein Wasserwechsel mit härterem Wasser durchgeführt wird. Härteres Wasser enthält eine höhere Karbonatkonzentration. Es passiert folgendes:
CO32- + H+ → HCO3–
Durch den Verbrauch an H+-Ionen steigt der pH-Wert. Der Controller beginnt die Einleitung von CO2, weil er versucht, den Vorgabewert wieder herzustellen. Dazu benötigt er bei einer höheren Karbonathärte eine höhere CO2-Konzentration im Wasser. Möglicherweise tödlich für die Beckeninsassen.
Daher muss bei jeder Änderung der Karbonathärte zwingend auch der Vorgabewert für den Controller angepasst werden. Denn sonst kommt es bei einem Absinken der Karbonathärte zu einer Unterversorgung mit CO2 und bei einem Anstieg der Karbonathärte zu einer Überdosierung.
Leider kommen die beschriebenen Schwankungen im pH-Wert und in der Karbonathärte im Alltag häufiger vor, als man es wahr haben will.
3. Wie könnte man den Controller verbessern?
Ganz einfach: Statt über den Umweg des pH-Wertes eine errechnete CO2-Konzentration zu postulieren, müsste die CO2-Konzentration direkt gemessen werden. Mit einem CO2-Sensor. Dummerweise konnte ich nirgends ein Gerät auftreiben, das einen vertretbaren Preis kostete und für die Aquarienanwendung tauglich wäre. Also hab’ ich weitergegrübelt.
4. Welche Idee liegt zugrunde?
Ich kam auf den Gedanken, vom Prinzip her einen CO2-Dauertest mit einer pH-Elektrode zu verquicken. Denn ein Dauertest zeigt immer die CO2-Konzentration an, unabhängig vom pH-Wert des Aquarienwassers. Das kann er, weil sein Meßreagenz keine andere Verbindung zum Aquarienwasser hat außer dem Luftraum im Behälter. In diesem Luftraum stellt sich ein Gleichgewicht aller im Wasser gelöster Gase ein, also auch CO2. Daher steht das Aquarienwasser im Gleichgewicht mit dem Luftraum des Behälters und der Luftraum mit dem Meßreagenz. Also wird sich die CO2-Konzentration im Aquarienwasser mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung auch im Meßreagenz wiederfinden. Denn ein Ansteigen der CO2-Konzentration senkt den pH-Wert im Meßreagenz, ein Absinken hebt den pH-Wert. Völlig unbeeinflusst vom pH-Wert im Aquarienwasser.
Das Meßreagenz selbst besteht aus einer wässrigen Lösung von Bromthymolblau als Indikator und hat eine ziemlich genau eingestellte Karbonathärte von 3 KH. Der Indikator zeigt die bekannte Grünfärbung bei einem pH-Wert von 6,6. Das entspricht dann einer CO2-Konzentration von 20 mg/l im Aquarium. Denn ein Reagenz mit einer KH von 4 hat den pH von 6,6 (und damit die Grünfärbung) bei einer CO2-Konzentration von 30 mg/l.
Genau genommen wird das Bromthymolblau überhaupt nicht für mein Vorhaben benötigt. Die Farbe ist dafür völlig wurscht. Ich brauche dazu lediglich ein eingestelltes Meßreagenz mit KH 3.
Wenn wir jetzt die pH-Elektrode unseres Controllers in das Meßreagenz halten und den Controller auf pH 6,6 einstellen, dann wird die CO2-Konzentration auf 20 mg/l geregelt. Völlig unabhängig von pH und/oder KH des Aquarienwassers.
5. Wie muss man die pH-Elektrode verändern?
Zum Glück hält sich der Umbau in überschaubaren Grenzen. Der von mir fabrizierte Prototyp bestand aus zwei Hälften. Die untere Hälfte war nichts anderes als ein Reagenzglas, welches ich mit Aquariensilikon auf einen Streifen Aluminium geklebt hatte. Der Alustreifen diente gleichzeitig als Halterung, womit alles am Mattenfilter befestigt werden konnte. Das Reagenzglas wurde so hoch mit der Dauertestlösung gefüllt, dass die pH-Elektrode etwa 1-2 cm tief eintauchte. Nicht mehr.
Die obere Hälfte bestand aus einem Stück (transparenten) PVC-Rohr mit einer festgeklebten Abschlusskappe oben drauf. So eine Art Luftglocke. In der Kappe ist ein Loch, in welches die pH-Elektrode gesteckt und mit Aquariensilikon dicht verklebt wurde. Die Elektrode mit der daran befestigten Luftglocke wurde in das Reagenzglas gesteckt und die gesamte Vorrichtung am Mattenfilter aufgehängt. Fertig.
6. Was gibt es zu beachten?
Bei der Festlegung von PVC-Rohr und Eintauchtiefe der Elektrode in das Reagenzglas ist zu beachten, dass die Abschlusskappe auf gar keinen Fall auf dem Reagenzglasrand aufliegen darf. Zwischen Reagenzglasrand und Abschlusskappe muss unbedingt ein ausreichend großer Abstand vorhanden sein, weil nur so die problemlose Gasdiffusion ermöglicht wird. Etwa ein Zentimeter ist ein guter Wert.
Die korrekte Eintauchtiefe der Elektrode in das Reagenzglas wird bei meinem Entwurf durch den Alustreifen und das transparente PVC-Rohr sicher gestellt. Das PVC-Rohr setzt sich im montierten Zustand einfach bis zum Anschlag darauf. Bei der Version 2.0 wird die Einbauposition dadurch vorgegeben, dass die Elektrode auf dem Boden des Reagenzglases aufsitzt.
Bei allen Versionen ist es unbedingt erforderlich, dass der obere Rand des Reagenzglases nach erfolgter Montage weit genug oberhalb des Wasserspiegels zu liegen kommt. Weil nur so ein Hereinschwappen von Aquarienwasser in das Dauertestreagenz verhindert werden kann.
7. Und das funktioniert?
Ja, denn die Vorgänge im Reagenzglas und dem darüber befindlichen Luftraum sind identisch mit den Abläufen in einem beliebigen CO2-Dauertest. Der einzige Unterschied ist der, dass der pH-Wert der Testflüssigkeit gemessen wird. Wenn sich die CO2-Konzentration des Aquarienwassers ändert, verändert sich auch die CO2-Konzentration im eingeschlossenen Luftraum und ebenfalls im Testreagenz. Dadurch verändert sich auch der pH-Wert im Reagenz. Während Farbänderungen der Lösung bei kleinen Änderungen noch gar nicht so richtig auffallen, ist die pH-Wertänderung über die Elektrode recht feinfühlig nachweisbar.
Der Indikatorfarbstoff wird für die Messung überhaupt nicht benötigt, beeinflusst sie allerdings auch nicht. Wichtig ist nur, dass das Meßreagenz die KH 3 aufweist. Wenn der Controller jetzt auf den Regelwert pH 6,6 eingestellt wird, dann ist die gesamte Vorrichtung in der Lage eine CO2-Konzentration von 20 mg/l im Aquarienwasser konstant zu halten. (Siehe hierzu auch Punkt 12: Ergänzungen und Erfahrungen) Analog dazu erhält man mit einer KH 4 und pH 6,6 eine CO2-Konzentration von 30 mg/l. Völlig unabhängig davon, welchen pH-Wert das Aquarienwasser hat.
Leider hat dieses Meßverfahren auch einen Nachteil, denn CO2-Dauertests sind nicht gerade reaktionsschnell. Deshalb muss man üblicherweise ohne weiteres 1-2 Stunden warten, bis eine erkennbare Farbänderung auftritt. Die Konstruktion für die modifizierte Messung macht da keinen Unterschied. Glücklicherweise sind die Veränderungen im pH-Wert der Lösung deutlich schneller messbar. Das liegt daran, dass eine Änderung von 0,1 pH in der Bromthymol-Lösung eine fast noch nicht erkennbare Farbänderung verursacht, die meisten handelsüblichen Controller aber bereits zu einem Schaltvorgang veranlasst. Die Reaktionszeit wird dadurch deutlich verkürzt, ist aber immer noch länger als bei einer “unbewaffneten” Elektrode.
8. Was ergaben die Praxistests?
Zunächst habe ich die Elektrode mehrere Wochen in einem unbelebten Behälter getestet. Dazu wurde ein 90 Liter fassender PVC-Mörtelkübel mit einem alten Außenfilter mit Heizung (Eheim 2380) ausgestattet. An den Außenfilter wurde ein alter CO2-Reaktor angeschlossen. Die modifizierte Elektrode wurde an einem Controller (Dennerle 588) angeschlossen und neu kalibriert. Die CO2-Versorgung erfolgte aus einer 2 kg Druckflasche über ein Magnetventil. Zusätzlich wurde zur Kontrolle noch ein handelsüblicher CO2-Dauertest montiert. Dummerweise habe ich versäumt, vom Versuchsaufbau ein Foto zu machen.
Vor der Inbetriebnahme der Regeleinheit habe ich dem Elektrodenkonstrukt 24 Stunden Zeit gegeben, dass sich das notwendige Konzentrationsgleichgewicht zwischen Behälterwasser, Kammerluft und Indikatorlösung einstellt. Nach mehreren Tagen Probelauf, in denen das System die CO2-Konzentration konstant auf 20 mg/l hielt, begann ich mit “Störmanövern”, weil ich die Regelfähigkeit austesten wolte. Die CO2-Konzentration wurde zwischen den einzelnen Versuchen immer wieder mit einem handelsüblichen Tropftest überprüft.
Folgende Versuche wurden durchgeführt:
1. Absenken der Karbonathärte auf KH 0 durch Zugabe von KH-Minus.
2. Ansäuern mit Salzsäure auf pH 4. (Fast identisch zum ersten Versuch)
3. Anheben des pH-Werts bis pH 10 durch Zugabe von Natronlauge.
4. Absenken der KH (und GH) durch Wasserwechsel mit Osmosewasser.
5. Anheben der KH (und GH) durch Zugabe von Zementpulver. (Anschließend an Versuch 4)
Nach manchen Versuchen wurde die komplette Behälterfüllung gegen unser hartes Leitungswasser (GH 17 und KH 10) getauscht. Die Leitfähigkeit variierte über die gesamte Versuchsdauer von 25-2.200 µS/cm. Während der gesamten Testzyklen war die Wassertemperatur 25°C.
Ergebnis:
Das Regelsystem war in der Lage, nach jeder Störung die CO2-Konzentration wieder auf 20 mg/l einzustellen. Bei jedem Ansäuern oder chemischen KH-Senkungen stieg Prinzip bedingt zunächst die CO2-Konzentration durch das zusätzlich freigesetzte CO2 an:
HCO3– + H+ → H2O + CO2
Der Controller reagierte mit einer Unterbrechung der CO2-Zufuhr, bis die Konzentration wieder im Regelbereich war.
Beim Anheben des pH-Wertes oder der KH sank die CO2-Konzentration Prinzip bedingt zunächst ab:
CO2 + OH– → HCO3–
Daraufhin wurde vom Controller die Zuleitung von CO2 gestartet und beibehalten, bis auch hier der Vorgabewert erreicht war.
Egal welche Störung des Systems ich vornahm, der Controller war in der Lage, die gewünschte Konzentration wieder herzustellen.
Während des ungestörten Regelzyklus habe ich Schwankungen im CO2-Gehalt gemessen, die lediglich maximal ±4 mg/l vom Mittelwert abwichen. Diese relativ geringe Abweichung ist umso erstaunlicher, wenn man bedenkt, dass der verwendete Controller eine Hysterese von 0,2 pH hat.
Als nachteilig hat sich die große Verzögerung bei der Reaktionszeit dargestellt. Bei nur geringfügigen Änderungen im CO2-Gehalt kann es manchmal bis zu einer halben Stunde dauern, bis die Reaktion erfolgt. Diese langsame Reaktion ist offensichtlich dem Volumen des Meßreagenz und der Geometrie der gesamten Konstruktion geschuldet. Zwar ist selbst bei einer so langen Verzögerung keine ernsthafte Gefahr für die Fische zu befürchten, da die Schwankungen der CO2-Konzentration in sehr engen Grenzen erfolgen, aber eine schnellere Reaktionsfähigkeit des Systems wirkt doch recht beruhigend auf den Aquarianer.
9. Optimierungen
Die mit dem ersten Prototypen gemachten Beobachtungen führten zu ein paar Änderungen am unteren Teil der Konstruktion.
Ursprünglich wurde ein schmales, langes Reagenzglas 160 x 16 mm verwendet. Das hatte zur Folge, dass sich im unteren Teil des Reagenzglases ein relativ großes Totvolumen an Indikatorlösung befand. Für eine messbare Reaktion musste logischerweise eine relativ große Menge an CO2 dort hineindiffundieren. Das wurde durch den nur sehr schmalen Luftspalt zwischen Elektrodenkörper und Reagenzglaswand nicht gerade vereinfacht. In der Summe ergab sich daraus eine relativ lange Reaktionszeit – Das Hauptmanko.
Die zweite Version des Prototypen verwendet ein kurzes, dickes Reagenzglas 100 x 25 mm. Die Elektrode reicht jetzt bis zum Boden des Reagenzglases, weshalb eine Füllhöhe von weniger als zwei Zentimeter völlig ausreicht. Insgesamt entspricht das recht genau der Indikatormenge, die ich auch für eine Dauertestfüllung benötige. Das spart nicht nur deutlich Indikatorflüssigkeit, sondern das geringere Flüssigkeitsvolumen beschleunigt auch die Reaktionsgeschwindigkeit. Zusätzlich ist der Luftspalt zwischen Reagenzglaswand und Elektrodenkörper jetzt wesentlich breiter. Auch dies macht sich bei der Reaktionsgeschwindigkeit positiv bemerkbar.
Das Reagenzglas wurde statt mit dem schwarzen Aquariensilikon diesmal mit weißem (fungizidfreiem!) Silikon festgeklebt. Weil so die Farbe der Indikatorlösung besser beurteilt werden kann. Das Konstrukt erfüllt damit auch die Funktion eines CO2-Dauertests, der somit obsolet wird.
Vorteile der neuen Variante:
– schnellere Reaktion
– deutlich weniger Indikatorverbrauch
– fungiert gleichzeitig als CO2-Dauertest
10. Wartungsarbeiten
Alle 6-8 Wochen wird die Dauertestlösung gegen frische ausgetauscht und die pH-Elektrode gemäß den Herstellervorgaben kalibriert. Das ist schon alles.
Weil die Elektrode nicht direkt mit dem Aquarienwasser in Berührung kommt, ist Bewuchs in Form von Algen oder Bakterien kein Thema. Damit entfällt natürlich auch die Notwendigkeit einer Reinigung. So gesehen, sind eher weniger Wartungsarbeiten notwendig.
11. Erfahrungen mit den Prototypen
Der erste Prototyp arbeitete seit Mitte Januar 2015 (unter strenger Beobachtung) in meinem Rio400. Seitdem wurde die CO2-Konzentration völlig unabhängig von pH und/oder KH konstant gehalten.
Der zweite, veränderte Prototyp war seit Anfang April 2015 in meinem großen Aquarium im Einsatz. Bei der Gestaltung dieser Variante wurden die Beobachtungen und Überlegungen aus dem Betrieb des ersten Prototyps umgesetzt. Das führte zu den oben beschriebenen Optimierungen.
Nach über 1½ Jahren Dauerbetrieb waren keine Probleme aufgetreten. Die zweite modifizierte Variante verhielt sich erwartungsgemäß reaktionsschneller. Gelegentliche, stichpunktartige Messungen des CO2-Gehalts ergaben ausnahmslos Werte im erwünschten Bereich. Es wurde sicher gestellt, dass Änderungen der Wasserwerte im Verlauf der Jahreszeitensimulation die CO2-Konzentration nicht beeinflussen.
Die Gelelektrode aus dem ersten Prototyp hatte nach etwas über 3 Jahren das Ende ihrer Betriebsdauer erreicht. Die meiste Zeit davon war sie bereits im modifizierten Zustand. Für diese Bauart ist das im Weichwasser ein akzeptabler Wert. Deshalb gehe ich davon aus, dass die Lebensdauer der Elektroden unter diesen Einsatzbedingungen nicht leidet.
12. Aktueller Stand
Dezember 2016 war ich bei der Version 3.0 angelangt. Kurz danach hatte ich alle meine Elektroden gegen diese Variante ausgetauscht. Nachdem die billigen Versuchskarnickel (Gelelektrode) ausreichend lange durchgehalten haben, kamen wiederbefüllbare Glaselektroden zum Einsatz. Die sind zwar teurer, sollten aber mindestens drei- bis viermal so lange halten wie Gelelektroden. Bei dieser Gelegenheit wurde auch eine andere Form der PVC-Kappe in Form eines Reduzierstückes gewählt. Das Reagenzglas wurde gegen ein (kleineres) Probengläschen aus dem Laborbedarf getauscht. So konnte das Luftvolumen unter der Kappe noch weiter verringert werden.
Im bisherigen Aufbau war die Montage im Aquarium immer eine gewisse Fingerübung. Es konnte leicht passieren, dass sich das Reagenzglas beim Hantieren zu weit von der Elektrode entfernte und dann Aquarienwasser hineinlief. Das war sehr lästig. Daher wird das jetzt verwendete Probengläschen von einem Gummiring in Position gehalten. Die beiden Edelstahlschrauben zum Einhängen des Gummirings brauchen natürlich ausreichend Halt in Form einer entsprechenden Wandstärke der PVC-Kappe. Daher wurde eine halbierte PVC-Muffe über das Reduzierstück gestülpt und verklebt. Damit der Gummiring nicht verrutscht, wurden in das PVC-Rohr zwei Nuten geschnitten. Die modifizierte Elektrode kann nun viel einfacher im betriebsbereiten Zustand gehandhabt werden.
Weil die Gummiringe im Aquarium sehr schnell altern, wurden sie sicherheitshalber bei jeder Kalibrierung ausgetauscht. Zumindest so lange, bis ich passende Silikonringe gefunden hatte. Das führte Februar 2017 zur Version 3.1.
Nach etwas mehr als einem Jahr beobachtete ich ein Driften des Messpunkts. Das verstärkte sich innerhalb weniger Wochen dermaßen, dass eine Kalibrierung und ein stabiler Betrieb nicht mehr möglich war. Dabei scheint es sich um ein generelles Phänomen zu handeln. Es betraf alle von mir verwendeten Glaselektroden. Solange ich diesen Effekt nicht verhindern kann, werde ich wieder Gelelektroden verwenden.
Gleichzeitig mit dem erneuten Einsatz von Gelelektroden habe ich die Probengläschen an der Unterseite mit zwei Silikonraupen versehen, die mit einem Cuttermesser auf etwa halbe Stärke so gut es ging glatt abgeschnitten wurden. Dadurch wird ein Abrutschen des Befestigungsrings sicher verhindert. Und weil ich gerade dabei war, habe ich die Probengläschen für die Kalibrierlösungen ebenfalls mit Abrutschsicherungen versehen. So kam ich zur jetzt aktuellen Version 4.0.
Beim Befüllen des Probengläschens muss unbedingt gewährleistet sein, dass die Indikatorlösung das Diaphragma vollständig bedeckt. Anderenfalls ist keine Messung möglich. Bei Gelelektroden entspricht das in etwa einem Flüssigkeitsstand von 12-15 mm. Aber das lässt sich leicht und schnell selbst herausfinden.
Befestigung
Weil inzwischen ein Patronenfilter verwendet wird, wurde ab der Version 3.0 auch die Halterung verändert. Die Elektrode wird nun mit einem kurzen Aluminiumstreifen in eine Spange gesteckt. Der Alustreifen ist mit der PVC-Kappe verschraubt. Die Spange umklammert -in der Höhe verschiebbar- eine Filterpatrone. Bei der Montage muss unbedingt gewährleistet sein, dass die Elektrode nie vollständig unter die Wasseroberfläche kommt. Schließlich ist nicht auszuschließen, dass der Stopfen eine leichte Undichtigkeit aufweist.
13. Externe Entwicklungen
Offensichtlich gibt es noch weitere Aquarianer, die das Konzept einer modifizierten pH-Elektrode interessant finden. So hat eines Tages Klaus Schürman Kontakt zu mir aufgenommen. Nach einem interessanten Informationsaustausch stellte er mir schließlich seine Version 4.2 vor.
Schräg von unten
Bei seinem Entwurf ist das Luftvolumen unter dem Reduzierstück deutlich verringert. Das transparente PVC-Rohr hat er dazu einfach weggelassen. Das sollte eine Verkürzung der Reaktionszeit erbringen. Also schon mal ein klarer Vorteil. Des weiteren widmete er sich der Ausführung und Befestigung des Probengläschens. Er verwendet dazu eine Testküvette aus einem handelsüblichen Wassertest. Das ist recht pfiffig, weil man die Dinger als Aquarianer sowieso rumliegen hat. Eine Schwachstelle bei meiner Konstruktion hat er ganz nebenbei auch beseitigt: Die Befestigung der Küvette erfolgt über Kunststoffschrauben. Sie wird einfach festgeklemmt. So kann er auf den doch recht unhandlichen Silikonring verzichten.
Version 4.2 in Frontalansicht
Wie ich finde, hat er damit eine gut durchdachte, strukturierte Konstruktion erstellt. Man sieht dabei recht gut, was es ausmacht, wenn eine weitere Person sich zur selben Sache ihre Gedanken macht. An dieser Stelle möchte ich mich nochmals bei Klaus Schürmann für seine freundlicherweise erteilte Erlaubnis zur Veröffentlichung seiner Fotos und Zeichnungen bedanken.
Eine weitere Entwicklung hat mir Jens Brandt vorgestellt. Ihn hat es offensichtlich völlig zu Recht gestört, dass die eigentliche pH-Elektrode bei der Erstmontage und bei jedem weiteren Austausch mit einer Portion Aquariensilikon eingeklebt werden muss. Also hat er nach einem einfacheren Weg gesucht, die Elektrode gleichermaßen fest wie dicht zu montieren. Und damit sind wir inzwischen bei der Version 4.3, deren Vorteile im Alltag mich sofort überzeugt haben.
Seine sowohl verblüffend einfache wie wirkungsvolle Lösung besteht aus zwei Gummiringen, die über die Elektrode gestülpt und mit dieser in das PVC-Reduzierstück gesteckt werden. Die beiden Ringe sorgen gleichzeitig für einen festen Halt und die nötige Abdichtung. Dabei ersetzen sie das bisher notwendige Verkleben mit Aquariensilikon. Erwerben kann man diese Ringe ganz einfach beim größten Online-Versandhaus. Und billiger als eine Kartusche Aquariensilikon sind sie ebenfalls.
Manchmal ist es eben eine Kleinigkeit, die – an der richtigen Stelle verwendet – einen großen Nutzen mit sich bringt. So läßt sich ein kompletter Elektrodenaustausch im Handumdrehen bewerkstelligen. Die Wartezeit zum Aushärten des Silikons entfällt. Mit Sicherheit wird sich durch diese Idee mein zukünftiger Verbrauch an Aquariensilikon reduzieren. Dafür und auch für die freundliche Überlassung seiner Bilder zur Veröffentlichung möchte ich mich bei Jens Brandt ausdrücklich bedanken.
Wie so oft, wenn man denkt, dass eine Sache jetzt eigentlich richtig gut ist, findet sich die Möglichkeit, durch eine weitere Veränderung noch eine weitere Verbesserung herbeizuführen. Das ist Benjamin Dürr gelungen. Er hat sich die Befestigung der Elektrode im Reduzierstück angeschaut und ist zu dem Schluss gekommen, dass man das Ganze noch deutlich stabiler gestalten kann. Nach eigener Aussage hat er sich dabei an industriell verwendeten Halterungen für Mess-Sonden orientiert.
Er hat auf eine handelsübliche PVC-Verschraubung zurückgegriffen und diese auf 12 mm aufgebohrt. Zur Montage wird der Gummiring auf die Elektrode geschoben und selbige in die Bohrung gesteckt. Beim Festdrehen der Schraubkappe wird der Gummiring gequetscht und presst sich fest an die Elektrode, die dadurch fixiert und gegen das Reduzierstück abgedichtet wird. Diese Verbesserung markiert die Version 4.4, welche von mir unverzüglich nachgebaut und beim nächsten Kalibrieren zum Einsatz kommen wird. Mein ausdrücklicher Dank dafür geht an Benjamin Dürr, der mir freundlicherweise auch die Bilder zur Veröffentlichung zur Verfügung stellte.
Die Einzelteile der Elektrodenklemmung
Inzwischen ist die modifizierte pH-Elektrode an einem Punkt angelangt, an dem man sich ein mehr professionell erscheinendes Outfit wünscht. Also weniger aus der Bastelecke. Das dachte sich offenbar auch Alexander (der seinen Nachnamen hier nicht nennen will).
Er schickte mir diese Bilder seiner Version zu, mit der freundlichen Genehmigung diese hier zu veröffentlichen. Statt auf diverse Teile aus dem Handel für PVC-Rohre zurückzugreifen, hat er seinen 3D-Drucker bemüht und damit den Ersatz für das Reduzierstück, sowie einen eigenen Halter zur Monage im Aquarium produziert. Lediglich der verschraubte Sondenhalter ist noch ein zugekauftes Detail.
Was auf den Fotos nicht erkennbar ist: Das Gläschen mit der Indikatorlösung hat ein Gewinde und einen Schraubdeckel. Dieser Schraubdeckel wurde seines oberen Teils beraubt, so dass nur noch unwesentlich mehr als das Gewinde übrig war. Dieses Gewinde wurde dann in dem schwarzen 3D-Druck-Gehäuse befestigt. Das Gläschen lässt sich jetzt sehr bequem rein- und rausschrauben.
Zur Sicherheit weise ich darauf hin, dass der Nachbau ausschließlich für private Zwecke erlaubt ist. Das Urheberrecht liegt selbstverständlich beim Ersteller der Dateien.
Die Vorlagen zur Erstellung der 3D-Drucke werden hier veröffentlicht:
Klick mich
Das Ergebnis ist eine Halterung, die gleichermaßen optisch wie offensichtlich auch praktisch überzeugt. Ich werde diese Version jetzt als 5.0 bezeichnen und bedanke mich an dieser Stelle ausdrücklich für die Überlassung der Bilder.
14. Ergänzung und Hinweise
Wie sich im Laufe der Testreihen herausgestellt hat, zeigt sich der angestrebte grüne Farbton in der Bromthymollösung noch nicht vollständig bei pH 6,6. Die korrekte Durchfärbung zeigt sich erst bei pH 6,4-6,55. Diese Schwankungsbreite fand ich durch das Durchtesten von insgesamt vier Dauertestlösungen aus unterschiedlichen Chargen. Beim Einsatz einer neuen Charge sollte man sich daher sicherheitshalber langsam an den optimalen Regelpunkt herantasten. Wenn man den richtigen Regelpunkt erst einmal gefunden hat, ist es ohne Belang, ob der pH 6,6 bzw. etwas mehr oder weniger ist.
Als sehr positiv hat sich bislang der Einsatz der modifizierten Elektrode am Profilux herausgestellt. Das Gerät erlaubt eine einstellbare minimale Hysterese von 0,05 pH, was bedeutet, dass zwischen dem oberen und dem unteren Regelpunkt lediglich 0,025 pH liegen. Damit ist die Wertstabilität extrem gut, die regelbedingte Schwankungsbreite im Alltag völlig unbedeutend. Die Regelung am Dennerle 588 ist da schon wesentlich grober, bedingt durch die hohe fest eingestellte Hysterese des Geräts. Hier liegen die Regelpunkte 0,1 pH auseinander. Für aquaristische Belange ist das allerdings trotzdem hinnehmbar.
Zum Einkleben und Abdichten der Elektrode wird handelsübliches Aquariensilikon verwendet. Dieses setzt beim Aushärten Essigsäure frei, die aus dem Silikon herausdiffundiert. Das kann man leicht am Geruch erkennen. So lange das der Fall ist, kann man die Elektrode noch nicht verwenden. Die Essigsäure würde den pH-Wert der Bromthymol-Lösung stark und unkontrolliert absenken. Man muss also mit der Inbetriebnahme warten, bis das Silikon vollständig abgebunden hat und die Essigsäure restlos verschwunden ist. Das kann je nach Dicke der Silikonschicht ohne weiteres ein bis zwei Wochen dauern. Vielleicht sogar noch ein paar Tage mehr. Auch hier erweist sich die Geduld als wichtigste Tugend des Aquarianers.
15. Haftungsausschluss
Alle hier beschriebenen Vorgänge und Schlussfolgerungen beruhen ausschließlich auf von mir selbst gemachten Beobachtungen. An dieser Stelle muss ich ausdrücklich darauf hinweisen, dass ich keine Verantwortung für eventuelle Nachbauten übernehmen kann. Jegliche Nachbauten sowie deren Verwendung erfolgen auf eigene Gefahr.
Für Anregungen und inhaltliche Wünsche zu diesem Text bin ich dankbar.
Ich habe versucht, die Zusammenhänge allgemeinverständlich zu formulieren.
Falls dennoch Klärungsbedarf besteht, werde ich dem gerne nachkommen.
Zurück zu CO2-Versorgung