Demineralisiertes Wasser
Genau wie destilliertes Wasser ist die Grundlage für demineralisiertes Wasser , bzw. deionisiertes Wasser, zunächst Quellwasser oder Leitungswasser. In diesem sind verschiedene Stoffe enthalten.
Mineralstoffe im Leitungswasser:
Funktionsweise von Ionenaustauschern
In einem Ionenaustauscher fließt Wasser mit darin gelösten Mineralien durch sogenannte Ionenaustauscherharze. Diese Harze nutzen gezielt die elektrische Ladung der im Wasser enthaltenen Ionen: Kationen (positiv geladene Atome oder Moleküle) und Anionen (negativ geladene Ionen).
Zweistufige Ionenaustauscher
Im ersten Schritt durchströmt das Wasser einen Kationenaustauscher. Dieser ersetzt positiv geladene Ionen wie Calcium (Ca²⁺), Magnesium (Mg²⁺) oder Natrium (Na⁺) durch Protonen (H⁺). Dabei entstehen Säuren, die den pH-Wert des Wassers deutlich senken.
Im zweiten Schritt gelangt das Wasser in einen Anionenaustauscher. Hier werden die zuvor gebildeten Mineralsäuren sowie Kieselsäure und Kohlensäure durch Hydroxidionen (OH⁻) ersetzt. Diese reagieren mit den H⁺-Ionen aus dem ersten Schritt zu Wasser (H₂O). Das Ergebnis ist demineralisiertes Wasser, also Wasser ohne gelöste Salze.
Mischbett-Ionenaustauscher
In sogenannten Mischbett-Ionenaustauschern befinden sich Kationen- und Anionenaustauscherharze gemeinsam in einem Druckbehälter. Die Harze werden durch Druckluft ständig durchmischt, wodurch ein kontinuierlicher Ionenaustausch stattfindet. Dies führt zu einer besonders hohen Reinheit des aufbereiteten Wassers.
Wenn die Anlage nicht in Betrieb ist, trennen sich die Harze aufgrund ihrer unterschiedlichen Dichte: Das leichtere Anionenaustauscherharz steigt nach oben, das schwerere Kationenaustauscherharz sinkt ab. Dadurch kann die Regeneration gezielt erfolgen, indem Natronlauge (für den Anionenaustauscher) und eine starke Säure (für den Kationenaustauscher) zugegeben werden.
Einsatzgebiete und Grenzen von demineralisiertem Wasser
Das am Ende des Prozesses erzeugte demineralisierte Wasser ist kein Reinstwasser. Es enthält keine gelösten Salze mehr, aber organische Verbindungen, Bakterien, Viren oder Schwermetalle werden durch Ionenaustauscher nicht entfernt. Für hygienisch einwandfreies Wasser ist eine zusätzliche Entkeimung notwendig, beispielsweise durch UV-Bestrahlung oder Umkehrosmose.
Vorteile in Haushalt und Technik:
Demineralisiertes Wasser eignet sich besonders gut in Bereichen, in denen Kalkablagerungen unerwünscht sind, zum Beispiel:
Messung der Wasserreinheit
Reines Wasser ist nicht elektrisch leitfähig, da es keine freien Ionen enthält. Die Leitfähigkeit von Wasser ist daher ein direkter Indikator für dessen Reinheit.
Die elektrische Leitfähigkeit wird in Siemens pro Zentimeter (S/cm) oder bei sehr reinem Wasser in Mikrosiemens pro Zentimeter (µS/cm) angegeben.
Je niedriger der Messwert, desto reiner ist das Wasser.
Für einfache Messungen zu Hause eignen sich TDS-Messgeräte (Total Dissolved Solids), die die Leitfähigkeit anzeigen und Rückschlüsse auf den Gehalt gelöster Stoffe ermöglichen.
- Calcium Kationen (Ca2+)
- Magnesium Kationen (Mg2+)
- Natrium Kationen (Na+)
- Carbonat Anionen (Co32-)
- Hydrogencarbonat Anionen (HCO3-)
- Chlorid Anionen (Cl-)
- Sulfat Anionen (SO42-)
- Sowie verschiedene andere Stoffe wie Blei, organische Verbindungen, Bakterien und Viren
Funktionsweise von Ionenaustauschern
In einem Ionenaustauscher fließt Wasser mit darin gelösten Mineralien durch sogenannte Ionenaustauscherharze. Diese Harze nutzen gezielt die elektrische Ladung der im Wasser enthaltenen Ionen: Kationen (positiv geladene Atome oder Moleküle) und Anionen (negativ geladene Ionen).
Zweistufige Ionenaustauscher
Im ersten Schritt durchströmt das Wasser einen Kationenaustauscher. Dieser ersetzt positiv geladene Ionen wie Calcium (Ca²⁺), Magnesium (Mg²⁺) oder Natrium (Na⁺) durch Protonen (H⁺). Dabei entstehen Säuren, die den pH-Wert des Wassers deutlich senken.
Im zweiten Schritt gelangt das Wasser in einen Anionenaustauscher. Hier werden die zuvor gebildeten Mineralsäuren sowie Kieselsäure und Kohlensäure durch Hydroxidionen (OH⁻) ersetzt. Diese reagieren mit den H⁺-Ionen aus dem ersten Schritt zu Wasser (H₂O). Das Ergebnis ist demineralisiertes Wasser, also Wasser ohne gelöste Salze.
Mischbett-Ionenaustauscher
In sogenannten Mischbett-Ionenaustauschern befinden sich Kationen- und Anionenaustauscherharze gemeinsam in einem Druckbehälter. Die Harze werden durch Druckluft ständig durchmischt, wodurch ein kontinuierlicher Ionenaustausch stattfindet. Dies führt zu einer besonders hohen Reinheit des aufbereiteten Wassers.
Wenn die Anlage nicht in Betrieb ist, trennen sich die Harze aufgrund ihrer unterschiedlichen Dichte: Das leichtere Anionenaustauscherharz steigt nach oben, das schwerere Kationenaustauscherharz sinkt ab. Dadurch kann die Regeneration gezielt erfolgen, indem Natronlauge (für den Anionenaustauscher) und eine starke Säure (für den Kationenaustauscher) zugegeben werden.
Einsatzgebiete und Grenzen von demineralisiertem Wasser
Das am Ende des Prozesses erzeugte demineralisierte Wasser ist kein Reinstwasser. Es enthält keine gelösten Salze mehr, aber organische Verbindungen, Bakterien, Viren oder Schwermetalle werden durch Ionenaustauscher nicht entfernt. Für hygienisch einwandfreies Wasser ist eine zusätzliche Entkeimung notwendig, beispielsweise durch UV-Bestrahlung oder Umkehrosmose.
Vorteile in Haushalt und Technik:
Demineralisiertes Wasser eignet sich besonders gut in Bereichen, in denen Kalkablagerungen unerwünscht sind, zum Beispiel:
- als Bügelwasser für Dampfbügeleisen
- in Wasserkochern oder Kaffeemaschinen
- in Spülmaschinen
- zur Reinigung von Solaranlagen oder Fensterflächen
Messung der Wasserreinheit
Reines Wasser ist nicht elektrisch leitfähig, da es keine freien Ionen enthält. Die Leitfähigkeit von Wasser ist daher ein direkter Indikator für dessen Reinheit.
Die elektrische Leitfähigkeit wird in Siemens pro Zentimeter (S/cm) oder bei sehr reinem Wasser in Mikrosiemens pro Zentimeter (µS/cm) angegeben.
Je niedriger der Messwert, desto reiner ist das Wasser.
Für einfache Messungen zu Hause eignen sich TDS-Messgeräte (Total Dissolved Solids), die die Leitfähigkeit anzeigen und Rückschlüsse auf den Gehalt gelöster Stoffe ermöglichen.