Vrij chloor is de chloorwaarde die de DPD1-test aangeeft – dus het chloor dat na toevoeging (vloeibaar, als gas, in tabletvorm of via elektrolyse) vrij in het water aanwezig is. Vaak wordt aangenomen dat deze meetwaarde gelijk is aan het werkzame desinfectiemiddel. In werkelijkheid desinfecteert alleen het deel dat als onderchlorigzuur (HOCl) aanwezig is; de DPD1-waarde omvat daarnaast het veel zwakkere hypochloriet (OCl⁻) en – bij gestabiliseerd water – het aan cyanuurzuur gebonden chloor. Voor de desinfectie van het zwembadwater is dus doorslaggevend hoeveel HOCl er werkelijk uit het vrije chloor ontstaat.
Hoe toegevoegd chloor samenhangt met vrij chloor
De belangrijkste factoren die bepalen hoeveel HOCl (en dus desinfectiemiddel) er werkelijk uit het toegevoegde chloor ontstaat, zijn de pH-waarde en het cyanuurzuurgehalte van het zwembadwater.
1. pH-waarde
Bij een pH van 6,5 ontstaat ongeveer 85 % HOCl; de overige 15 % vormt OCl⁻, dat nauwelijks desinfecterend werkt. Bij een pH van 7,0 ontstaat ongeveer 74 % HOCl, bij 7,5 nog maar ongeveer 50 %, en bij een pH van 8,0 al minder dan 20 % HOCl (wat we gewoonlijk vrij chloor noemen). Dit dissociatie-evenwicht tussen HOCl en OCl⁻ is omkeerbaar. Dat wil zeggen: verander je de pH van water waarin al HOCl/OCl⁻ aanwezig is, dan stijgt of daalt ook het aandeel HOCl in het water.
2. Cyanuurzuur
Vrijwel alle langzaam oplossende chloortabletten en -granulaten bestaan uit dichloor- of trichloorisocyanuraten. In deze producten, die organisch chloor worden genoemd, zit cyanuurzuur, dat als „stabilisator” werkt. Dat betekent dat aan het zwembadwater toegevoegd chloor zich grotendeels aan het aanwezige cyanuurzuur bindt en daardoor voorlopig niet beschikbaar is voor de vorming van HOCl (actief chloor). Het is volledig „inactief”, omdat het voorlopig een andere chemische verbinding is aangegaan. Er ontstaat een hydrolyse-evenwicht tussen aan cyanuurzuur gebonden chloor en HOCl (actief chloor). De totale hoeveelheid chloor in water met cyanuurzuur (DPD1-test) kun je in dit geval dus beter „totaal beschikbaar chloor” noemen dan „vrij chloor”.
Al bij 10 mg/l cyanuurzuur in het water wordt ongeveer 40 % van het toegevoegde chloor gebonden en is nog maar ongeveer 60 % van de toegevoegde hoeveelheid beschikbaar voor de vorming van vrij chloor. 20 mg/l cyanuurzuur bindt ongeveer 50–55 %; daarna vlakt de curve langzaam af, en vanaf meer dan 50 mg/l cyanuurzuur wordt al meer dan 65 % van het chloor aan het cyanuurzuur gebonden. Nog hogere cyanuurzuurwaarden hebben nauwelijks nog invloed op het resultaat. De volgende grafiek laat dit zien:
In combinatie met een te hoge pH leidt dit soms tot veel te lage waarden aan werkelijk actief chloor in het zwembadwater.
Voeg je bijvoorbeeld theoretisch 1,0 mg/l chloor toe aan zwembadwater met 50 mg/l cyanuurzuur en een pH van 7,4, dan wordt ongeveer 65–70 % van de toegevoegde hoeveelheid aan het cyanuurzuur gebonden, en uit de resterende 30–35 % (0,3–0,35 mg/l) ontstaat door de verhoogde pH nog maar ongeveer 55–60 % HOCl. Het werkelijke aandeel vrij oftewel werkzaam chloor ligt dus maar rond 0,17–0,2 mg/l.
We bieden hier een online calculator waarmee je het aandeel werkzaam chloor en de benodigde dosering om het chloorgehalte op een bepaalde waarde te brengen bij benadering kunt berekenen: Online calculator.
DPD1-meting – waarom de test onder deze omstandigheden misleidende resultaten geeft
Wil je met een gewone tablettester of fotometer het „vrije chloor” met DPD1 bepalen, dan reageert de DPD1-indicator in eerste instantie alleen op het aanwezige onderchlorigzuur (HOCl) en het hypochloriet-anion (OCl⁻). De verkleuring van het monster ontstaat door oxidatie van de indicator door het HOCl, dat daarbij in het monster volledig wordt verbruikt. Door het hydrolyse-evenwicht tussen het aan cyanuurzuur gebonden chloor en het nu verbruikte HOCl geeft het cyanuurzuur het overige gebonden chloor vrij, en in de meetcuvet ontstaat nieuw onderchlorigzuur, dat de DPD1-indicator verder verkleurt. Bovendien buffert de DPD1-tablet het monster op een pH tussen 6,2 en 6,5. Ook daardoor ontstaat meer HOCl dan er in ons zwembadwater uit het voorbeeld hierboven met pH 7,4 werkelijk aanwezig is. De DPD1-test geeft dus vrijwel de verwachte 1,0 mg/l vrij chloor aan – hoewel er in het zwembadwater feitelijk nooit meer dan ongeveer 0,2 mg/l HOCl aanwezig en werkzaam is.
Zelfs bij water zonder cyanuurzuur dat alleen een verhoogde pH heeft, geeft de DPD1-test (omdat het monster op pH 6,2 tot 6,5 wordt gebufferd) een schijnbaar voldoende meetwaarde. In het zwembadwater zelf is echter maar een veel kleiner deel als werkzaam desinfectiemiddel (HOCl) aanwezig.