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Ionenaustauscher

lonenaustauscher sind Stoffe, die in der Lage sind, Ionen, d.h. geladene Teilchen, aus einer sie umgebenden Lösung aufzunehmen und dafür im Austausch Ionen gleicher Ladung in die Lösung abzugeben. Die Menschen haben dieses Verfahren der Natur abgeschaut. Dort kommen lonenaustauscher beispielsweise im Boden in Form von Huminsäuren und Silikaten vor. Sie gewährleisten unter anderem, daß Pflanzennährstoffe im Boden gehalten und langsam an die Pflanzen abgegeben werden können.

Synthetische lonenaustauscher finden u.a. Verwendung bei der Enteisenung von Wasser, als Dünger für Hydrokulturen, bei der Arzneimittelherstellung, in Haushaltsgeräten und in Labors zur Herstellung von demineralisiertem Wasser. Bei der Aufbereitung von Trinkwasser macht man sich synthetische lonenaustauscher zu Nutze, um störende Ionen z.B. Nitrat (NO3-), Sulfat (S042-), Schwermetallionen und die Härtebildner Calcium (Ca2+ ) und Magnesium (Mg2+) durch Ionen wie Hydroxid (OH-), Chlorid (Cl-) oder Natrium (Na+) zu ersetzen. Werden positiv geladene Ionen ausgetauscht, spricht man von einem Kationenaustauscher, bei negativen von einem Anionenaustauscher.

Wie funktioniert ein lonenaustauscher?

Die lonenaustauscher bestehen aus dreidimensional vernetzten, wasserunlöslichen Makromolekülen als Trägerstoff, auch "Harz" genannt mit aktiven Molekülgruppen, den "Ankergruppen". An diesen Ankergruppen haften die "Gegenionen", die für das Ionenaustauschvermögen verantwortlich sind. Die Gegenionen sind durch elektrostatische Anziehungskräfte an die Ankergruppen gebunden. Fließt eine bestimmte Menge Wasser durch den Filter, werden die an die Ankergruppen gebundenen Ionen sukzessive gegen Ionen aus dem Wasser ausgetauscht, bis alle Ankergruppen "beladen" sind. Eine weitere Reinigungswirkung ist dann nicht mehr möglich, da die Kapazität des lonenaustauschers erschöpft ist. lonenaustauscher sind regenerierbar Der gebrauchte lonenaustauscher läßt sich wieder einsatzfähig machen, indem in einem Regenerierungsprozeß ein Überschuß der ursprünglichen Gegenionen angeboten werden. Dieses Verfahren wird jedoch fast ausschließlich beim großtechnischen Einsatz von Ionenaustauschern z.B. in Laboratorien und Wasserwerken praktiziert. Nachteilig ist bei diesem Prozeß, daß mit einem erheblichen Überschuß des jeweiligen Regenerierungsmittels (NaCI, HCI, H2SO4 für Kationenaustauscher, NaCl, NaOH, NaHCO3 für Anionenaustauscher) gearbeitet werden muß. Eine erhöhte Konzentration des Regenerierungsmittels ist notwendig, um den Austausch, der Selektivität der Ankergruppe entgegengerichtet ist, zu erzwingen. Bei diesen großtechnischen Anwendung ist eine starke Salzbelastung des Abwassers die Folge.
Kleine lonenaustauschermengen, wie sie beispielsweise in herkömmlichen Tischgeräten für die Wasseraufbereitung angeboten werden, können vom Verbraucher nicht regeneriert werden. Sie gelangen nach dem Gebrauch in den Hausmüll.

Anders beim PROaqua 4200

Die Kationen- und Anionenaustauscherharze des PROaqua 4200 können vom Endverbraucher selbst und sehr einfach mit geringem Kostenaufwand (0,50 €) regeneriert werden.

Für die Trinkwasseraufbereitung werden Anionenund Kationenaustauscher sowie deren Kombinationen, sogenannte Mischbettaustauscher, eingesetzt. In einigen Wasserwerken sind bereits Anionenaustauscher im Einsatz, um die Belastung des Trinkwassers mit Nitrat- und Sulfationen zu verringern. Der Austausch erfolgt gegen Chlorid- oder Hydrogencarbonationen. Kationen, wie Schwermetallionen oder die Härtebildner des Wassers, Magnesium und Calcium, werden in der Regel gegen Wasserstoff- oder Natrium-Ionen ausgetauscht.
Literatur:
Auszug aus dem Buch:
"Das Wasserbuch"
- Trinkwasser und Gesundheit -
Herausgegeben von der KATALYSE e.V.
Institut für angewandte Umweltforschung
ISBN: 3 462 02037 4

Bisherige Filtersysteme

Vorteile

+ Anionenaustauscher entfernen Nitrat und Sulfat.
+ Kationenaustauscher können Schwermetallionen und die Härtebildner Ca2+ und Mg2+ entfernen.
+ Trägerharze können durch den Nebeneffekt der Adsorption organische Verunreinigungen wie Phenole binden.
+ Gebrauchte Austauscher lassen sich dort wo sie in größeren Mengen anfallen, wieder regenerieren.

Nachteile

- Eine Enthärtung des Wassers ist nicht immer wünschenswert.
- Eine Absenkung des pH-Wertes (Ansäurerung) kann zu Geschmacks-Beeinträchtigungen führen und das Wasser gegenüber Rohrleitungen aggressiv machen.
- Die Austauscher haben nur eine begrenzte Wirkungsdauer.
- Die Regenerierung ist umweltbelastend und bei kleinen Haushaltsgeräten nicht durchführbar.
- Beladene Filter vergrößern die Müllberge.
- Besonders bei kleinen Tischgeräten besteht die Gefahr der Verkeimung der Ionenaustauschermasse und damit der mikrobiellen Belastung des gereinigten Wassers.
- Erhöhte Silberkonzentrationen im aufbereiteten Trinkwasser sind möglich, da den Ionenaustauschern zur Keimverminderung bakterizid wirkendes Silber zugesetzt wird. Dennoch ist keine Gewähr für Desinfektion gegeben.
- Nichtionische Verbindungen wie partikuläres Blei und chlorierte Kohlenwasserstoffe werden nicht entfernt.

Filtersystem PROaqua 4200

Vorteile

+ Anionenaustauscher entfernen Nitrat und Sulfat. + Kationenaustauscher können Schwermetallionen und die Härtebildner Ca2+ und Mg2+ entfernen.
+ Manche Trägerharze können durch den Nebeneffekt der Adsorption einige organische Verunreinigungen, wie Phenole und ähnliche Substanzen, binden.
+ Gebrauchte Austauscher lassen sich vom Endverbraucher selbst sehr einfach und kostengünstig wieder regenerieren.
+ Eine Enthärtung des Wassers ist auf Wunsch des Endverbrauchers möglich (technische Anwendung) aber nicht zwingend.
+ Der pH-Wert bleibt stabil (siehe Tests der LGA).
+ Die Regenerierintervalle liegen bei ca. 3 - 4 Monate. Die Kosten für die Regeneration betragen 0,50 €.
+ Gebrauchte Austauscher lassen sich vom Endverbraucher selbst, sehr einfach und kostengünstig (mit 500 g Kochsalz alle 3 Monate) wieder regenerieren.
+ Keine Erneuerung der Filterstoffe.
+ durch nachgeschaltetem Bakterienfilter ist eine mikrobiellen Belastung des gereinigten Wassers ausgeschlossen (siehe Tests der LGA).
+ Entfernt Schwermetalle (Blei, Cadmium, Nickel, etc.) oder Eisen, etc. durch REDOXOL-Granulate, bzw. organische Substanzen durch Aktivkohle bis unter die Nachweisgrenze.
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