Wie kann man Wasser entmineralisieren?

Entmineralisiertes Wasser: Herstellung und Anwendungen

Entmineralisiertes Wasser, auch demineralisiertes Wasser genannt, ist Wasser, dem die meisten gelösten Mineralien und Ionen entzogen wurden. Im Gegensatz zu destilliertem Wasser, das durch Verdampfung und Kondensation gewonnen wird, wird entmineralisiertes Wasser üblicherweise durch Ionenaustauschverfahren oder eine Kombination aus Umkehrosmose und Ionenaustausch hergestellt. Die Wahl des Verfahrens hängt von der gewünschten Reinheit und dem Anwendungszweck ab.

Ionenaustauschverfahren: Das klassische Verfahren

Das Ionenaustauschverfahren ist die gängigste Methode zur Entmineralisierung von Wasser. Es basiert auf dem Prinzip, dass positiv und negativ geladene Ionen (Kationen und Anionen) im Wasser durch andere Ionen, die an ein Harz gebunden sind, ausgetauscht werden. Dies geschieht in zwei getrennten Säulen:

• Kationenaustauscher: Dieser entfernt positiv geladene Ionen wie Calcium (Ca²⁺), Magnesium (Mg²⁺), Natrium (Na⁺) und Kalium (K⁺) aus dem Wasser. Die im Harz enthaltenen Wasserstoffionen (H⁺) werden dabei freigesetzt und ersetzen die Kationen.

• Anionenaustauscher: Hier werden negativ geladene Ionen wie Chloride (Cl⁻), Sulfate (SO₄²⁻) und Nitrate (NO₃⁻) entfernt. Die im Harz enthaltenen Hydroxidionen (OH⁻) werden freigesetzt und ersetzen die Anionen.

Die Wasserstoff- und Hydroxidionen reagieren miteinander und bilden Wasser (H₂O). Das Ergebnis ist Wasser mit einer extrem geringen Leitfähigkeit, was auf die sehr geringe Konzentration an gelösten Ionen hinweist. Die Kapazität des Ionenaustauschers ist begrenzt und muss regelmäßig durch Regeneration mit starken Säuren und Basen wiederhergestellt werden.

Umkehrosmose und Ionenaustausch: Eine leistungsstarke Kombination

Für die Erzeugung von besonders reinem Wasser, z.B. für die Halbleiterindustrie oder die Laboranalytik, wird oft eine Kombination aus Umkehrosmose und Ionenaustausch eingesetzt. Die Umkehrosmose entfernt zunächst einen Großteil der gelösten Stoffe, einschließlich vieler Ionen, durch Druckfiltration über eine semipermeable Membran. Der so vorbehandelte Wasserstrom wird anschließend durch einen Ionenaustauscher geleitet, um die verbleibenden Ionen zu entfernen und eine extrem hohe Reinheit zu erreichen. Diese Methode reduziert den Verschleiß und die Regenerationsfrequenz des Ionenaustauschers deutlich, da die Vorbehandlung durch Umkehrosmose die Belastung des Harzes minimiert.

Anwendungsgebiete von entmineralisiertem Wasser:

Entmineralisiertes Wasser findet in zahlreichen Bereichen Anwendung, wo eine hohe Wasserreinheit essentiell ist:

• Laboratorien: Für Analysen, Reinigungszwecke und die Herstellung von Reagenzien.
• Pharmaindustrie: Für die Herstellung von Medikamenten und sterilen Lösungen.
• Dampfkessel: Um Ablagerungen und Korrosion zu vermeiden.
• Batterieherstellung: Als Elektrolyt.
• Aquarien: Für die Haltung bestimmter Fischarten und Pflanzen.
• Industrie: In verschiedenen technischen Prozessen, in denen gelöste Ionen stören könnten.

Fazit:

Entmineralisiertes Wasser stellt eine wichtige Ressource für viele Industriezweige und Forschungseinrichtungen dar. Die Wahl des Herstellungsverfahrens hängt stark vom gewünschten Reinheitsgrad und den wirtschaftlichen Gesichtspunkten ab. Obwohl Ionenaustausch oder die Kombination mit Umkehrosmose die gängigsten Methoden sind, ist eine sorgfältige Auswahl und regelmäßige Wartung der Anlagen unerlässlich, um eine gleichbleibend hohe Wasserqualität zu gewährleisten.