Hallo,
es gibt verschiedene Ionenaustauscher.
Ionenaustauscher bestehen aus vielen kleinen ca. 1 mm großen Kunststoffperlen mit vielen Poren.
Man unterscheidet zwischen Kationenaustauschern und Anionenaustauschern.
Jedes Salz, also auch gelöster Kalk besteht aus einem positiven Kation und einem negativen Anion.
Unser Kochsalz Natriumchlorid NaCl zerfällt im Wasser zu positiven Na+ und negativen Cl-
Die Kationenenaustauscher tauschen nur die positv geladenen Kationen, z.B. Kalzium und Magnesium, Natrium gegen ein andereres Kation aus.
Die schlechten Kationenen-Austauscher tauschen z.B. alle Kationen gegen Natrium aus.
Für den Haushalt ist es OK, weil man dann weniger Waschmittel braucht und auch keine Kalkflecken mehr entstehen.
Für Fische sollte der Kationenaustauscher aber alle Kationen gegen H+ austauschen.
Wer in Chemie aufgepasst hat, weiß dass, H+ eine Säure ist.
Aus MgCO3 (Kalk) bildet sich H2CO3 also Kohlensäure.
Diese kann man leicht "austreiben" indem man das Wasser stehen lässt, oder aktiv belüftet.
Aus NaCl unserem Speisesalz bildet sich leider HCl also Salzsäure. Die kann man leider nicht austreiben und sie säuert das Wasser stark an.
Auch viele andere Salze in unserem Leitungswasser werden zu Säuren.
Darum gibt es nun die Anionenaustauscher.
Sie tauschen die negativen Anteile aus. Aus SO4-, Cl- oder NO3- usw. wird immer OH-
Auch hier habe wir gelernt, dass OH- für eine Base oder Lauge steht.
Unser Speisesalz NaCl würde also zu NaOH; zu Natronalauge.
Schicken wir also Wasser erst durch einen Kationeneaustauscher entstehen Säuren.
Schicken wir dieses Wasser nun durch einen Anionenaustauscher, entstehen Basen.
Basen und Säuren neutralidieren sich gegenseitig.
Also entsteht erst H+ und dann OH-. Das vereinigt sich dann:
H+ und OH- = H2O, also Wasser!
Durch 2 hintereinander geschaltete Filter machen wir aus allen Salzen reines Wasser.
Aus allen?
Nein leider nicht.
CO2 wird von den sogenannten schwachen Anionenaustauschern nicht entfernt.
Das können wir aber glücklicherweise, wie oben beschreiben durch Belüftung entfernen.
Starke Anionenaustauscher sind aber auch in der Lage CO2 zu binden, so dass man es sofort ins Aquarium geben kann.
Nach einiger Zeit haben dann die Austauscher soviel Kationen (Mg, Ca, Na, K Si usw.) und Anionen angesammelt, dass ihre Kapazität erschöpft ist.
Nun müssen sie regeneriert werden:
Dazu gibt man einfach für den Kationenaustauscher eine starke Säure (Salzsäure HCl) hinzu und für den basischen Ionenaustauscher eine starke Lauge (Natriumhydroxid NaOH).
Diese spülen die positiven und negativen Ionen aus den Kunststoffperlen aus und lagern sich an deren Stelle H+ und OH- Ionen an.
Danach muss das Granulat noch mit viel Wasser gespült werden und ist wieder einsatzbereit.
Das Hantieren mit Säuren und Laugen ist nicht ungefährlich, aber machbar.
Mittlerweile gibt es viele Dienstleister, die Fertiganlagen anbieten und das Regenerieren übernehmen.
Man schickt die erschöpfte Kartusche einfach an den Anbieter zurück und erhält eine regenerierte Kartusche zurück.
Das lässt sich der Anbieter natürlich bezahlen...
Was sind die Vor- und Nachteile bzw. Unterschiede zwischen Ionenaustausch und Umkehrosmose?
Ionenaustausch ist sehr schnell!
Man kannst in der Regel das Wasser so schnell, wie es die Wasserleitung zulässt, durch den Filter schicken.
Mit einem starken Anionenaustauscher, benötigst man auch kein Fass o.Ä. wo das Wasser zwischengelagert wird.
Allerdings wird das Wasser ja noch etwas aufgehärtet. Dafür ist ein Fass nicht verkehrt.
Man kann die Salze auch während der Befüllung zugeben.
Es fallen Kosten für Natronlauge und Salzsäure an.
Umkehrosmose braucht schon mal einige Stunden für 100 l Wasser und es fällt ca. 2/3 Abfallwasser an.
Es gibt auch teurere Direct-Flow-Anlagen, die weniger Zeit und auch weniger Abfallwasser benötigen.
Nach einiger Zeit (Monate bis Jahre) muß die Membran und der Kohlefilter ausgetauscht werden.
Oft wird Umkehrosmose und Ionenaustausch als Alternative und gleichwertig betrachtet.
Es wird behauptet, dass quasi destilliertes Wasser entsteht.
Da ist aber völlig falsch!
Es gibt wichtige Unterscheidungsmerkmale zwischen destilliertem Wasser, Ionenaustausch-Wasser und Umkehrosmosewasser!
Verantwortlich dafür ist die unterschiedliche Filterwirkung:
Beim destilliertem Wasser wird das Wasser gekocht, der Dampf wieder aufgefangen.
Wir erhalten also nur Moleküle, welche bei bis zu 100°C verdunsten.
Damit können wir alle Salze entfernen, allerdings können niedrig siedende Bestandteile, wie viele Lösemittel nicht immer entfernt werden.
Beim Ionenaustausch können wir nur geladene Verbindungen (Kationen und Anionen) entfernen.
Alle ungeladenen Verbindungen verbleiben im Wasser!
Dazu zählen auch viele Medikamente und Pestizide, die das Wasserwerk auch nicht beseitigen kann.
Bei der Umkehrosmose wird das Wasser durch eine feinporige Membran gedrückt.
Es wird also nach Molekülgröße gefiltert.
Kleinere Moleküle können die Membran besser passieren als große Moleküle oder Feststoffe.
Hierbei ist die Ladung (Kation/Anion) egal.
Einige Moleküle wie Silikate werden dabei oft nur bis zu 75% zurückgehalten.
Einige Hersteller versprechen bessere Werte.
Destilliertes Wasser wäre schon cool, ist aber aufgrund des Energiebedarfs zu teuer.
Außerdem wird es oft in Metall-Reaktoren gewonnen und kann so Metalle enthalten.
Ich habe schon Ionenaustausch und Umkehrosmose betrieben und würde zur Umkehrosmose raten.
Gruß
Stefan