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VSA Berufsprüfung Biologie Chemie

VSA Berufsprüfung Biologie Chemie

VSA Berufsprüfung Biologie Chemie

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Patrick Holderegger
Étudier
Patrick Holderegger
Diese Lernkarten decken Themen auf Universitätsniveau ab und konzentrieren sich auf die Analyse von Abwasser, insbesondere auf die Bestimmung von Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen. Sie behandeln Begriffe wie AOX, CSB, TOC, DOC und deren Bedeutung für die Abwasserreinigung, sowie gesetzliche Grenzwerte und Messmethoden. Die Karteikarten sind besonders nützlich für Studierende und Fachleute in der Umwelttechnik, die sich auf die Berufsprüfung im Bereich Biologie und Chemie vorbereiten.
Cartes-fiches
39
Utilisateurs
5
Langue
Allemand
Catégorie
Biologie
Niveau
Université
Créé / Mis à jour
06.06.2020 / 30.07.2025
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Cartes-fiches

Nenne zwei wichtige Voraussetzungen, damit eine Konzentration fotometrisch bestimmt werden kann.

  • Die  zu bestimmende Substanz muss mit  den Reagenzien eine für sie typische Farbreaktion hervorrufen. 
  • Die Intensität der entstehenden Farbe muss abhängig von der Konzentration der Substanz sein.  

Wie Wirken sich folgende Fehler auf  die  gemessene Konzentration aus:  

  1. schmutzige Küvette  
  2. Trübung  in der  Messlösung  
  3. Messung oberhalb  des  angegebenen Messbereichs 

  1. zu hohe Konzentrationen, da Schmutz Licht absorbiert und dieses somit nicht am Detektor ankommt  
  2. zu hohe Konzentrationen, da Schmutz Licht absorbiert und dieses somit nicht  am  Detektor ankommt.  
  3. der Messung oberhalb des angegebenen Messbereichs flacht die Extinktionskurve ab, wir erhalten eine zu tiefe Konzentration.  

Warum sind die Parameter Temperatur (Probe und Reagenz) und Zeit bei der fotometrischen Analyse wichtig? 

  • Nur in dem vom Hersteller angegebenen Temperaturbereich ist die Reaktion nach der vorgegebenen Zeit vollständig abgelaufen.
  • Ist die Temperatur zu niedrig, kann es zu Minderbefunden kommen (da Reaktion noch nicht abgelaufen ist).
  • Als Faustregel gilt: Pro 10°C vedoppeit sich die Reaktionsgeschwindigkeit 

Welche Ammoniumkonzentrationen erwarten Sie bei den Messstellen 

  1. Sand-/Fettfang,
  2. Ablauf VKB,
  3. Ablauf Kläranlage,
  4. Zentratwasser

  1. Sand-/Fettfang: z.B. 20mg/l 
  2. Ablauf VKB: z.B 20mg/l (wenn kein internenr Rezirkulationsstrom mit hohen Ammoniumkonzentrationen!)
  3. Ablauf Kläranlage: z.B 0.5 mg/l
  4. Zentratwasser: z.B. 900mg/l

Sie wollen 25 g Kochsalz in 1dl Wasser (20°C) lösen. Die Löslichkeit von Kochsalz in Wasser beträgt 360g/l.

Erhalten Sie eine homogene oder eine heterogene Mischung? 

Eine homogene Lösung. Die Löslichkeit von NaCI liegt bei 360g/l  und wir lösen 25g in 1dl (entspricht  250g/l).

Wie viele ppm sind 12.3mg/kg? 

12.3mg/kg = 12.3ppm

Eine Flasche Wodka (A) enthält 40%[v/v} Alkohol, eine zweite Flasche (B) 40%[g/g].

Welcher Wodka ist stärker? Dichte von Alkohol =  0.8  g/ml 

Die  Dichte von Alkohol ist ca. 0.8g/ml. 
Wodka A enthält 40 ml  = 32g Alkohol auf 60ml= 60g Wasser. 
Wodka B enthält 40g Alkohol auf 60g Wasser.

Wodka B ist somit stärker. 

Wie viele ml 1-molare Natronlauge benötigen Sie zur Neutralisation von 100ml 1-molarer Schwefelsäure?  

Ein Molekül Natronlauge (NaOH) kann ein OH--lon freisetzen, ein Molekül Schwefelsäure (H2SO4) hingegen 2H+-Ionen.

Die Schwefelsäure ist doppelt so „stark " wie die Natronlauge, also benötigen sie 200ml Natronlauge.  

Ist filtriertes Abwasser eine echte Lösung?  

Ja, filtriertes Abwasser ist eine echte Lösung d.h. die Konzentration der Inhaltsstoffe ist überall gleich gross und  es  sind keine Partikel mehr  in der  filtrierten Lösung vorhanden.

Was verstehen Sie unter einer  Suspension? 

Eine  Suspension  ist ein Gemisch aus einem Lösungsmittel und darin fein verteilten Feststoffen z.B. ungefilterte Abwasserprobe Rohabwasser/VKB.

Merke:  In  ungefiltertem Abwasser sind Mikroorganismen enthalten, welche die Inhaltsstoffe abbauen! Daher gekühlte Lagerung und speditives Durchführen  der Analyse der Probe.

Wann löst sich Sauerstoff besser im (Ab-)Wasser, im  Sommer,  oder im Winter?

Im Winter, da die Löslichkeit von Sauerstoff mit steigender Temperatur abnimmt.  

Wir haben im Labor Ammoniumbestimmung von Proben aus dem Zulauf und dem Ablauf gemacht.

Woran erkennen Sie, in welcher Probe die  höhere Konzentration ist?

  • Je höher die Konzentration an Ammonium, umso dunkler die Färbung des Proberöhrchens Intensität der Farbe nimmt mit steigender Konzentration von Ammonium  zu. 
  • Tipp aus  der Praxis:  Bei viel zu hohen Konzentrationen  von Ammonium in der Probe  kann es sein, dass  die  Färbung  des Proberöhrchens nur minimal passiert (z.B.  Probe  hat  80mg/l NH4+; Messbereich Kit bis 40mg/l NH4+)!
  • Bei Unsicherheit: Probe verdünnen und Resultat so verifizieren 

Erklären Sie  den  Unterschied zwischen Molarität und Normalität

Molarität = Angabe der Konzentration von Molekülen in 1000 ml Lösung. Eine  1 molare Lösung von  z.B. HCI entspricht 36g/l (1g H + 35g CI).

Eine 2 molare Lösung entspricht 72g/l  usw.

 

Normalität = Entspricht einem  Liter  Lösung  1 Mol  geteilt durch seine Wertigkeit. 

HCI = einwertig -->  1  Molare  Lösung =  36g/l  -->  1 Normale Lösung = 36g/l 

H2SO4 =  zweiwertig --> 1 Molare Lösung =  98g/l --> Normale Lösung = 49g/l 

Sie haben bei der Analyse von  Nitrit festgestellt, dass  die  Konzentration in der Probe  über dem Messbereich des Testkits liegt. Nun müssen Sie eine Verdünnung machen und dazu nehmen Sie 4.5 Teile destilliertes Wasser und 0.5  Teile filtriertes Abwasser.

Welchem Verdünnungsfaktor entspricht  dies? 

4.5  + 0.5  =  5 Teile --> 0.5 in 5  entspricht einem Verdünnungsfaktor von 10

Wie vielen  mg  NO3  entsprechen  18 mg  N? 

Molmasse NO3:  N= 14g/Mol; O= 16g/Mol:  1N +  3O= 62g/Mol  
18 mg  =  14g/Mol;  x mg = 62g/Mol ;  x  = 62 x 18: 14  =  79.71 mg NO3-N 

Nenne mindestens drei organische Stickstoff-Verbindungen

Harnsäure, Aminosäuren, Eiweisse, Nitrobenzol 

(Merke: organisch bedeutet, dass Kohlenstoff im Molekül vorkommt!)  

Wie viele % macht  der  Ortho-Phosphatanteil vom Gesamt- P  im Kläranlagenabfluss ungefähr aus?

Begründe die Antwort.

Im gereinigten Abwasser liegen 70  -  100% des  gesamten Phosphors als Ortho-Phosphat (also  in gelöster Form) vor. 

Die  Partikel werden  in den  verschiedenen Reinigungsstufen weitgehend eliminiert. Das gereinigte Abwasser enthält nur noch wenig GUS. So schwankt der Anteil an Ortho- Phosphat auch abhängig  von der GUS-Konzentration im Ablauf,

Von  einer Wasserprobe wurden fotometrisch  die  folgenden Werte bestimmt:

  • Gesamt-N: 60mg/I 
  • Nitrat-N: 22mg/I 
  • Nitrit-N: 3mg/I 
  • Ammonium-N: 2mg/I  

Berechnen Sie  den  Kjeldahl-Stickstoff und  den  organischen Stickstoffgehalt.

Gesamt-N  = Kjeldahl-N + Nitrit-N  + Nitrat-N  (Kjeldahl-N  = Org-N  +  Ammonium-N)  
60  mg/I =  x  +  2mg/I +  22mg/I +  3mg/I (wobei  x  = Org-N)  

  • Org-N =  60mg/I - 2mg/I - 22mg/I - 3mg/I =  33mg/I 
  • Kjeldahl = 33 mg/I + 2mg/I = 35mg/l 

Welche gesetzlichen Grenzwerte gelten für  die  Einleitung von gereinigtem Abwasser bezüglich

  • NH4-N
  • NO2-N 
  • Pges 

  • NH4-N =  2mg/I (und Wirkungsgrad  der  Behandlung  von 90  % bezogen auf Konzentration  von Ammoniumstickstoff im gereinigten Abwasser geteilt durch Konzentration  von  Kjeldahlstickstoff im Rohabwasser)  
  • NO2-N  =  0.3mg/l (nur Richtwert!) 
  • Pges =  0.8mg/I (und 80% Reinigungseffekt bezogen auf Rohabwasser) 

Achtung: Kantone können bei empfindlichen Vorflutern strengere Auflagen machen!

Nennen Sie  die  ihnen bekannten anorganischen Stickstoffverbindungen, welche im Abwasserreinigungsprozess  relevant  sind.

  • NH4-N Ammonium-Stickstoff  
  • NO2-N Nitrit-Stickstoff
  • NO3-N Nitrat-Stickstoff

Welche zwei Bedingungen müssen erfüllt sein, damit  die  Denitrifikation ablaufen kann? 

Anoxische (sauerstofffreie) Bedingungen und genügend Substrat (C-Quelle) 


Anmerkung: Anaerobe Bakterien können unter anoxischen Bedingungen leben; aerobe Bakterien nicht!  

Was versteht  man  unter organischer Chemie? 

Es  ist  die  Chemie  des  Kohlenstoffs und  die  Basis allen Lebens auf  der  Erde.

Mit welchen Parametern wird  die  organische Belastung  von  Abwasser gemessen?  

Mit Summenparametern wie:

  • CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf)
  • TOC (Totaler organischer Kohlenstoff)
  • KMnO4 (Kaliumpermanganat) 

Welches sind typische organische Belastungen auf Ihrer Kläranlage  in den 24h Sammelproben im:

  1. Sand-  Fettfang 
  2. Ablauf VKB 
  3. Ablauf  ARA 

Sammelproben im: 

  1. Sand-/Fettfang: z.B.  400  mg/I 
  2. Ablauf VKB: z.B.  250  mg/I 
  3. Ablauf  ARA:  Z.B.  20  mg/I 

Was sagt  der  Wert  des  chemischen Sauerstoffbedarfs aus? 

 Aussage über die organische Belastung des Abwassers ausgedrückt in mg O2/I 

Werden beim CSB auch anorganische Substanzen mit oxidiert?  

Ja,  es  werden auch anorganische Substanzen wie z.B. NO2  oxidiert 

Mit welcher analytischen Methode wird  der CSB im ARA Labor gemessen?  

Fotometrie

Warum ist  die Wahl des verwendeten CSB -  Kits von Bedeutung? 

Die  Menge an Kaliumdichromat  in den Testkits muss ausreichend hoch sein, damit alle Schmutzstoffe oxidiert werden!

Erklären Sie Vor- und Nachteile beim Einsatz  von  Online Messsystemen für  die  CSB Analytik 

Vorteile:

  • Permanente Messung
  • Teilersatz von 24h Sammelprogen
  • Ganlinie Verfügbar
  • Prozess kann verfolgt werden

 

Nachteile:

  • 1x pro Woche Wartung
  • Bedingt Know-How über Messsysteme

Der  TOC  Gehalt sagt uns aus, wie  viel organischer Kohlenstoff im Abwasser enthalten ist. Erklärt welche Bedeutung der  Kohlenstoff für die Abwasserreinigung (Abbaustufen, Konzentration  etc.) hat. 

 

  • Der  Kohlenstoffgehalt ist ein  Mass für die organische Belastung des Abwassers (andere Parameter z.B. CSBtot,  KMnO4). 
  • Die  organische Fracht im Abwasser bestimmt massgeblich die Grösse der Vorklärung und der Biologie. 
  • Im Zulauf liegen die TOC-Konzentrationen zwischen 100 - 200 mg/I (vgl. CSBtot - Konzentrationen CSBtot : TOC =  ca. 3:1) 
  • Wird direkt der Parameter TOC gemessen, erhalten wir eine Aussage über den effektiv vorhandenen Kohlenstoff  (mg C/l) 

Beschreibe  in 2 Sätzen den Unterschied zwischen dem CSBtot  und dem  TOC

  • Beim CSBtot werden die Äquivalente Sauerstoff für die Oxidation der organischen Abwasserinhaltsstoffe mg O2/l bestimmt  (es  werden aber auch anorganische Komponenten erfasst).
  • Beim TOC wird der effektive Anteil an organischem Kohlenstoff  in [mg C/l ] bestimmt.  

Erkläre  die  Begriffe  TC,  TOC,  TIC,  DOC  

  • TC  = Totaler Kohlenstoff (gelöste und ungelöste, organische und anorganische Anteile)  
  • TIC  = anorganischer Anteil Kohlenstoff  in der Probe  
  • TOC  = organischer Anteil (gelöst und partikulär) Kohlenstoff  in der Probe  
  • DOC  = gelöster organischer Anteil Kohlenstoff  in der Probe  (DOC  ist eine Teilmenge des  TOC!)  
  • TC  =  TIC  + TOC  

Wie muss  die  Abwasserprobe aufbereitet werden, wenn  man

  1. den  TOC  und 
  2. den  DOC messen will? 

  1. TOC: Probe  während mindestens  1 Minute  dispergieren,  die  homogene  Probe  anschliessend ansäuern um  den  anorganischen Kohlenstoff  (TIC)  auszutreiben. Anschliessend thermisch oder chemisch oxidieren. 
  2. DOC: Probe mit 0.45  um filtrieren, danach ansäuern und den anorganischen Kohlenstoff  (TIC) austreiben. Anschliessend thermisch oder chemisch oxidieren. 

 Wie ist das ungefähre Verhältnis CSBtot  :  TOC  von  kommunalem Abwasser?  

CSBtot, :  TOC  =  3:1  bis  4:1 

Nenne  den  Grenzwert gemäss GSchV für  den  Gehalt  in mg C/l im Ablauf  ARA 

DOC  10 mg C/l 

Nenne  2  Halogene  (AOX)

Chlor, Brom

Was versteht  man  unter  den  Organohalogenen?  

Organische Substanzen  mit  einem oder mehreren Halogenatomen z.B.  PCB,  PVC, chlorhaltige Pestizide  

 Wo liegt  der  gesetzliche Grenzwert für AOX im Ablauf  ARA?  

Bei  0.08  mg/I  

Was bedeuten hohe AOX- Konzentrationen im Schlamm? Was würdet ihr machen, wenn ein Analysenresultat diesbezüglich schlecht ist?  

Hoher Anteil; z.B. auch durch Verbrennungsanlagen verursacht

Mögliche AOX-Quellen sind Chlorhaltige Reinigungs- und Desinfektionsmittel (Badewasser, Küche, Käserei etc.)

Étudier