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Ionenaustausch - Grundlagen

Wasser ist die Verbindung von Wasserstoff und Sauerstoff, welche bei der Verbrennung von Wasserstoff entsteht. Es ist ein hervorragendes Lösungsmittel. Natürliches Wasser liegt deshalb in aller Regel nicht als chemisch reine Substanz vor, sondern enthält gelöste Mineralien und Salze sowie organische Verbindungen, aber auch disperse und kolloiddisperse Stoffe sowie Gase - in unterschiedlicher Konzentration und Zusammensetzung.
Die gelösten Salze liegen als Ionen vor und können mittels spezieller Verfahren aus dem Wasser entfernt werden.

Übersicht Ionenaustausch
Übersicht Ionenaustauschverfahren

Ionen im Wasser

Salze dissoziieren im Wasser und bilden Ionen: Positiv geladene Ionen werden als Kationen, negativ geladene Ionen als Anionen bezeichnet. Hauptsächlich enthält Wasser folgende Ionen, deren Anteile - je nach Wasserherkunft - unterschiedlich sind:

Kationen / Anionen
Gelöste Wasserinhaltsstoffe

Organik

Zusätzlich sind in jedem Wasser organische Bestandteile mit nichtionischem und ionischem, hauptsächlich anionischem Charakter vorhanden.

Anwendungen

Die Wahl eines Entsalzungsverfahrens und der Grad der Entsalzung orientieren sich an der vorgesehenen Verwendung sowie an den betrieblichen und ökonomischen Randbedingungen.

Ionenaustausch - Prinzip

Prinzip Ionenaustausch
Ionenaustausch

Ionenaustauscher sind Kunstharze (organische Polymere), in die verschiedene austauschaktive Gruppen eingebaut sind, an denen sich Ionen anlagern. Beim Austauschvorgang werden die Ionen der zu behandelnden Lösung gegen angelagerte Ionen der gleichen elektrischen Ladung auf dem Harz ausgetauscht.

Grundsätzlich unterscheidet man zwischen Kationen- und Anionenaustauscher. Innerhalb dieser Arten gibt es weitere Differenzierungen in Bezug auf die austauscheraktiven Gruppen:

  • schwach sauer / stark sauer
  • schwach basisch / mittel basisch / stark basisch

Die Begriffe "Ionenaustauscher" und "Harz" werden im Sprachgebrauch der Wasseraufbereitung synonym verwendet.

Schwebebettverfahren

Aufgrund der vielen Vorteile wird für Ionenaustauschanlagen meist das Schwebebett-Verfahren eingesetzt.
Vorteile:

  • effektivste Regeneriermittelausnutzung bei bester Entsalzungsleistung
  • höchste Variabilität bei der Harzauswahl
  • geringer Eigenwasserverbrauch
  • sehr kompakte Bauweise der Behälter

Voraussetzung für die Anwendung dieses Verfahrens ist eine gute Vorreinigung des Rohwassers. Das Wasser muss eisen- und manganfrei sowie frei von Schwebstoffen sein.

Grafik Schwebebettverfahren
Schwebebettverfahren
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