Wasseraufbereitung

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02Die Wasseraufbereitung ist die zielgerichtete Veränderung der Wasserqualität. Sie umfasst im Wesentlichen zwei Gruppen der Behandlung:

  • Entfernung von Stoffen aus dem Wasser (z. B. Reinigung, Sterilisation, Enteisenung, Entmanganung, Enthärtung, Entsalzung);
  • Ergänzung von Stoffen sowie Einstellen von Parametern des Wassers (z. B. Dosierung, Einstellung von pH-Wert, gelösten Ionen und der Leitfähigkeit).

Aufbereitungsverfahren

Aktivkohle

Aktivkohle ist in der Lage, gelöste organische Spurenstoffe, wie z. B. Pestizidwirkstoffe und deren Metabolite oder Medikamentenrückstände durch Adsorption dieser Stoffe aus dem Wasser zu entfernen. Je unpolarer die Stoffe sind, desto besser werden sie an Aktivkohle adsorbiert. Ionische Substanzen, wie Mineralien, Salze und Kalk, verbleiben dagegen im Wasser.

 Ionenaustauscher

Wie der Name sagt, sind Ionenaustauscher in der Lage, bestimmte Anionen bzw. Kationen im Wasser durch andere Ionen zu ersetzen. Je nach Ionenaustauschertyp können bspw. die Härtebildner Calcium- und/oder Magnesium-Ionen gegen andere Kationen ausgetauscht werden. In Geschirrspülmaschinen sind bspw. Ionenaustauscher integriert, die die Härtebildner durch Natriumionen ersetzen, um unerwünschte Kalkablagerungen zu verhindern. Ungeladene organische und anorganische Substanzen passieren den Ionenaustauscher ungehindert. Die Rückhaltung suspendierter Partikel ist ein eher unerwünschter Nebeneffekt, der das Ionenaustauscherharz verunreinigt. Ionenaustauscher werden in der Regel mit Natronlauge bzw. Salzsäure oder „Salzlaugen“ (im Geschirrspüler ist dies Natriumchlorid) regeneriert, d. h. die aufgenommenen Ionen aus dem Wasser werden wieder durch Hydroxid- bzw. Hydroniumionen bzw. Natrium-Ionen ersetzt.

 Elektroentionisierung (EDI)

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C. Rohloff – Own Work

Die Elektroentionisierung oder kontinuierliche Elektroentionisierung (CEDI) ist eine Kombination aus Ionentauscher und Dialysegerät. Aus dem Wasser entfernt werden CO2, Ionen, Silikate und Borate. Während des Prozesses entsteht eine konzentrierte (Konzentrationskanal) und eine gereinigte (Produktwasserkanal) Lösung.

Aufbau und Funktion: Mehrere wasserdurchströmte, sich zwischen einem elektrischen Feld befindliche Ionentauscherschichten sind durch ionenselektive Membranen von den benachbarten Konzentratkanälen getrennt. Auf einer Seite der Ionentauscherharzschicht befinden sich jeweils anionenselektive auf der anderen kationenselektive Membranen.
Nun wird eine Spannung angelegt. Positiv geladene Kationen bewegen sich zur negativgeladenen Kathode und Anionen zur Anode. Allerdings kommen sie nicht weit: Den Produktwasserkanal können sie verlassen und in den Konzentrationskanal eindringen, aber dann wird diesen der Weg durch eine für sie nicht permeable Membran versperrt und sie werden im Konzentratwasser weggespült. Die Ionenaustauscherharze sind notwendig, da das Wasser mit zunehmender Reinheit auch seine Leitfähigkeit verliert. So bildet das Harz eine Leitungsbrücke.
Die Regeneration des Ionentauschers erfolgt kontinuierlich durch Dissoziation des Wassers im elektrischen Feld. Bei diesem Verfahren werden weder chemische Regenerationsmittel benötigt, noch giftige Abfälle oder pH-Sprünge im Produktwasser produziert.

 Umkehrosmose

Das bei der Umkehrosmose gewonnene Wasser entspricht dem umgangssprachlichen „Osmosewasser“. Bei diesem Prozess wird das zu reinigende Wasser unter Druck durch eine semipermeable Membran getrieben und hinterlässt dabei neben allen suspendierten Partikeln, einen Großteil aller ionisierten oder hinreichend großmolekularen Stoffe, inklusive der Mineralien und Spurenelemente. Gängige Systeme zur Wasseraufbereitung mittels Umkehrosmose weisen meist einen großen Anteil ungenutzten Abwassers auf. Der pH-Wert wird durch den Basenentzug in der Regel auf 6 bis 6,5 abgesenkt, denn das gelöste Kohlendioxid verbleibt im Filtrat und wirkt einseitig als Säure. Außerdem wird ein minimaler Wasserdruck von 3,5 bar für den passiven Betrieb vorausgesetzt. Aktive Systeme arbeiten üblicherweise mit einer integrierten Pumpe. Durch Sidestream-Filtration kann das Wasser-Abwasser-Verhältnis deutlich verbessert werden. Zum Entsalzen von Meerwasser ist die Umkehrosmose kostengünstiger als die aufwändigere energieintensivere Destillation. Hierbei kommen Membranen aus Polyamiden und Polysulfonen zum Einsatz, die in Form von Hohlfasern eine hohe Drucktoleranz bei gleichzeitiger großer spezifischer Oberfläche aufweisen. Das so aufbereitete Meerwasser hat allerdings einen so niedrigen Salzgehalt, dass es insbesondere als Trinkwasser ungeeignet ist. In der Industrie wird Umkehrosmose eingesetzt, um z. B. chemisch (fast) reines H2O, Saftkonzentrate oder alkoholfreies Bier herzustellen oder auch Tafelwasser vorzubehandeln.

Kombinierte Systeme

Häufig verwendet werden auch Filtersysteme, die Aktivkohle in getrennten Patronen mit Ionenaustauschern oder speziellen Kalk-Katalysatoren zur Entfernung von Kalk oder Nitrat kombinieren. Andere Systeme kombinieren Aktivkohlefilter mit einer Bestrahlung mit ultraviolettem Licht oder werden als mehrstufige Umkehrosmose-Anlagen eingerichtet.

Quelle: (wikipedia)

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