Ionenaustauscher

Ionenaustauscher

Ionenaustauscher? Was ist das?

Immer wieder lese ich im Forum die Frage, was es mit Ionenaustauschern auf sich hat, wofür sie verwendet werden und wie sie funktionieren.

Ich versuche Euch in diesem Artikel diese Fragen möglichst einfach zu beantworten.

Was macht ein Ionenaustauscher?
Ein Ionenaustauscher tauscht wie der Name schon sagt Ionen? Aber was hat es mit den Ionen auf sich? Nun, als erstes sollten wir mal zwischen positive und negativen Ionen unterscheiden.

Positive Ionen (Kationen)
Bei positiven Ionen spricht man von Kationen. Kationen sind zum Beispiel Calcium, Magnesium und Kalium. Das bedeutet, dass ein sogenannter Kationenaustauscher Kationen gegen Wasserstoffionen tauscht, welche das Wasser nicht hart machen.

Negative Ionen (Anionen)
Bei negative Ionen spricht man von Anionen. Anionen sind zum Beispiel Chlorid, Nitrat und Phophat. Ein Anionentauscher tauscht Anionen gegen Natriumionen.

So weit so gut, aber wohin "gehen" die ganzen Kationen und Anionen?
Man hat ja meist eine Kati (Kationenaustauscher) und eine Ani (Anionenaustauscher) erworben. Beide Säulen sind mit unterschiedlichen Harzen gefüllt.

Der Kationenaustauscher muss mit Salzsäure (HCL) "austauschfähig" gemacht werden. Man spricht dabei auch vom Regenerieren. Die Menge, die so eine Säule an Leitungswasser "enthärten" kann hängt ganz von der Größe der Säule ab und dem Ausgangswasser. Die "Kapazität" der Säule wird üblicherweise in Härtelitern (HL) angegeben.
Nehmen wir einmal an, wir haben einen Kationenaustauscher mit 22500 HL (Härtelitern) und eine Ausgangs GH von 22,5° -> dies würde bedeuten, dass man ca. 1000 Liter Ausgangwasser verarbeiten kann, danach muss das Harz wieder aufnahmefähig gemacht werden.

Der Anionenaustauscher muss mit Natronlauge (NaOH) "austauschfähig" gemacht werden. Man spricht auch hierbei vom Regenerieren. Der Ani kann in etwa bei gleicher Größe etwa das 1,5 fache des Kati verarbeiten. Ich habe mir allerdings angewöhnt, beide immer im gleichem Intervall zu regenerieren.

Hier mal ein kleines Diagramm, das recht gut darstellt, wie das ganze funktioniert:


© Bayerisches Landesamt für Umweltschutz

Was kommt nun also raus nach der Vollentsalzung?
Kurz gesagt handelt es sich um deionisiertes Wasser welches einen recht hohen Kohlendioxidgehalt hat. Es enthält weder Härtnebildner noch sonstige Salze.

Direkt nach der Wasserbehandlung mit dem Vollentsalzer liegen meine Wasserwerte bei:
pH 5,2 - Leitfähigkeit 8 µS/cm (33 µS/cm entspricht in etwa einer GH von 1°)

Nach Belüftung oder einer Nacht stehen lassen liegen die Werte bei:
pH 6,1 - Leitfähigkeit 8 µS/cm

Dies lässt erkennen, dass durch die Belüftung bzw. das Stehen lassen über Nacht CO² ausgetrieben wurde. Das Wasser kann nun für die Aquaristik verwendet werden.

Mit diesem Ausgangwasser kann man, wie unschwer zu erkennen ist, jeder beliebige Wert im AQ eingestellt werden. Über Vor- und Nachteile der Vollentsalzung möchte ich hier nun wirklich nicht eingehen, es ging mir eher um die Erklärung der Funktionsweise der Vollentsalzung.

Es wird von mir noch einen Artikel in der nächsten Zeit geben, der das Regenerieren von Kationen- und Anionentauscher beschreibt, ebenfalls eine Erklärung der Umkehrosmoseanlage.

An die Chemiker unter Euch: Sicherlich handelt es sich hierbei um eine sehr einfache Darstellung des Vorgangen beim Ionentauschen, man könnte sicherlich wesentlich tiefer in die Materie eintauchen, dies würde aber dann den Sinn dieses Artikels verfehlen

Ich hoffe, ich konnte ein wenig Licht ins Dunkle bringen ...