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Ionenaustauscher

Der Vorgang des Ionenaustausches

Die in der Natur zur Verfügung stehenden Wässer sind mit Inhaltsstoffen verschiedenster Art durchsetzt, vornehmlich in Form von gelösten Mineralien und Schwermetallen. Regenwasser zum Beispiel ist durch seinen Gehalt an freier Kohlensäure in der Lage, beim Durchsickern der Erdschichten Mineralien (Salze) zu lösen und aufzunehmen. Diese gelösten Mineralien liegen in ionogener Form vor, z. B. Magnesiumionen (Mg2+) oder Kalziumionen (Ca2+). Magnesium und Kalzium sind neben anderen gelösten Mineralien hauptsächlich für die Härte des Wassers bestimmend.

Der Prozess des Ionenaustausches ermöglicht nun z. B. die Enthärtung, die Teilentsalzung und die Vollentsalzung von Wasser.

 

ionenaustausch-schema-funktion
Beispiel einer klassische Enthärtung mit einem Na⁺-Donator

Ionenaustauschermaterialien sind wasserfeste sowie gegen Regenerierchemikalien beständige Kunststoffkugeln. Sie haben die Fähigkeit, ihre an "Ankergruppen" angelagerten Ionen, wie z. B. Na+ oder H+ (Kationentauscher) oder OH- (Anionentauscher), gegen im Wasser vorhandene Ionen von gelösten Stoffen auszutauschen.  

Auf dem selben Prinzip basierend, können zum Beispiel auch Kationen von Schwermetallen, wie Kupfer, Uran, Blei oder Nickel, aus wässrigen Lösungen, Borsäure und Borate durch Ionenaustausch entfernt werden.

Je nach Ausführung und Zusammensetzung der Ionenaustauscherharze wird so die Wasserzusammensetzung des behandelten Wassers geändert. Die Wirkung dieses Ionenaustauschers ist beschränkt. Je nach Ausführung kann der Ionenaustauscher regeneriert werden oder muss durch neues Material ausgetauscht werden.

 

 

 

Die 3 häufigsten Arten des Ionenaustausches:

 

Teilentsalzung:
Kationenaustauscher, der H+ abgibt und dem Wasser die Menge Kalzium und Magnesium entzieht, welcher an Hydrogenkarbonat gebunden ist (Entfernung der Karbonathärte). Durch freiwerdendes CO2 sinkt der pH-Wert stark ab.

Vollentsalzung:
Mischung aus Kationen- und Anionenaustauscher, der dem Wasser alle Mineralien entzieht.

Enthärtung:
Kationenaustauscher der Kalzium und Magnesium gegen Natrium austauscht.