Technik fürs Aquarium





Was ein Ionenaustauscher ist

Wie der Name schon sagt, tauscht ein Ionentauscher Ionen aus. Es gibt grundsätzlich zwei unterschiedliche Verfahren, die zu unterschiedlich ionenarmem Wasser führen. Beim Neutralaustausch werden sämtliche Kationen gegen Natriumionen getauscht.

Neutralaustausch führt zwar messtechnisch zu weichem Wasser, ändert aber den Gesamtsalzgehalt nicht. Neutalaustausch ist deshalb für die Aquaristik unbrauchbar. Neutralaustauscher werden mit Kochsalz regeniert.

Bei der Vollentsalzung wird auch der Leitwert gesenkt. Ein Vollentsalzer besteht aus zwei Säulen, die mit Harzen gefüllt sind.

In der sauren Kationen-Säule werden alle Kationen gegen Wasserstoffionen H+ ausgetauscht. Im 2. Schritt werden in der basischen Anionen-Säule alle Anionen gegen Hydroxidionen OH- ausgetauscht. Es bleibt also also H+ und OH-, macht H2O. Das Ergebnis ist fast ionenfreies Wasser.

Die Säulen werden mit Salzsäure HCl und Natronlauge NaOH regeneriert. Es werden aber verdünnte Säure und verdünnte Lauge verwendet, die ungefährlich sind.
Die Reste aus der Regeneration können zusammengeschüttet werden. Es bleiben Kochsalz NaCl und H2O übrig. Diese leicht alkalische Kochsalzlösung kann in den Ausguss geschüttet werden.

Vollentsalzer können recht gut auf die jeweiligen Erfordernisse eingestellt werden, indem geeignete Harze verwendet werden. Wenn nur ein schwach saures Kationenharz verwendet wird, findet lediglich eine Entkarbonisierung statt.
Einem stark sauren Harz muss ein basisches Harz nachgeschaltet werden, weil verschiedene mineralische Säuren entstehen. In Verbindung mit einem schwach basischen Anionentauscherharz werden fast alle Ionen ausgetauscht.
Übrig bleiben nur die schwachen Säuren Kohlendioxid und Silikat. Weil das ablaufende Wasser ziemlich sauer ist, muss belüftet werden.
Mit einem stark basischen Anionen-Harz werden auch die schwachen Säuren weitgehend entfernt. Je stärker sich das Harz erschöpft, desto mehr Silikat wird durchgelassen.
Das ablaufende Wasser aus dieser Kombination hat einen Leitwert, der bis auf 1 µS/cm heruntergehen kann und riecht recht kräftig nach dem stark basischen Harz. Ein nachgeschaltetes, nicht regenerierbares Reinstwasserharz nimmt den Geruch und drückt den Leitwert deutlich unter 1 µS/cm.

Abhängig vom Ausgangswasser muss CO2 meistens ausgetrieben werden. Bei stark basische Anionen-Harzen ist das nicht notwendig.

Beispiele von Entsalzungsanlagen

Beispiel 1: Enthärtung über einen sauren Ionenaustauscher in der Natrium-Form. Solche Reaktionen werden oft als Natriumaustauscher, Basenaustauscher, Neutralaustauscher oder Enthärtungsfilter bezeichnet.

Beispiel 2: Teilenthärtung und Entkarbonisierung über einen schwach sauren Ionenaustauscher mit nachgeschaltetem Enthärtungsfilter und Verrieseler.

Beispiel 3: Entmineralisierung über einen stark sauren Ionenaustauscher in der H-Form und nachgeschaltetem schwach basischen Ionenaustauscher und Verrieseler. Sämtliche dissoziierten Salze, sowie gelöste Gase werden dabei entfernt, Kieselsäure Si02 verbleibt überwiegend im Wasser, das eine Reinheit von weniger als 15 µS/cm Leitfähigkeit aufweist.

Beispiel 4: Vollentsalzung über einen stark sauren Ionenaustauscher In der H-Form mit nachgeschaltetem Verrieseler, gefolgt von einem stark basischen Ionenaustauscher in der OH-Form und anschließendem Mischbettionenaustauscher. Durch diese Anordnung erhält man ein sehr reines Wasser mit einer Leitfähigkeit unter 0,2 µS/cm.

Quelle: © 1999 ASC Wassertechnik GmbH - Designed 1999 by Benert Internet Service

Ionenaustauscher im Vergleich mit Osmoseanlagen

Umkehr-Osmoseanlagen sind feine Siebe. Sie halten ca. 95 % aller Stoffe im Ausgangswasser zurück, die in nicht ionischer Form vorliegen. Dazu gehört z. B. auch Pflanzenschutzmittel. Das Permeat, also das erzeugte Wasser, eines Ausgangswassers mit 20° dGH hat also immer noch 1° dGH. Wenn die Züchtung von Glühlichtsalmlern nur unter einem Karbonat-Härtegrad gelingt, im Osmosewasser aber z. B. noch 2° Karbonathärte enthalten sind, muss ein Ionenaustauscher statt einer Osmoseanlage verwendet werden.

Je nach Stoff lassen Umkehr-Osmoseanlagen ca. 3 bis 7 % der Ausgangsmenge durch. Der Rest wird zurückgehalten. Es werden fast alle Nitrate und sonstige Giftstoffe entfernt. Silikat wird zwar auch zurückgehalten, aber nicht so gut. Im Gegensatz zu Vollentsalzern halten Osmoseanlagen organische Stoffe zurück. Osmoseanlagen halten auch z. B. Kupfer oder Pestizide zum großen Teil zurück. Osmoseanlagen filtern ca. 95 % aller nicht ionogenen Schadstoffe, z. B. Pestizide, aus dem Wasser heraus. Toxische Schwermetalle bleiben auch im Ionenaustauscher hängen. Eventuell vorhandenes Chlor muss mit einem Kohlefilter aus dem Wasser entfernt werden.
Wenn Wert auf schadstoffarmes Wasser gelegt wird, sind Ionenaustauscher theoretisch also nicht so gut geeignet wie Osmoseanlagen. Dieser Vorteil wird natürlich nur wirksam, wenn im Ausgangswasser auch entsprechende Stoffe vorhanden sind. In Deutschland treten für Fische tödliche Konzentrationen im Trinkwasser aber kaum auf.

Wasser aus Ionenaustauschern ist noch ionenärmer als Wasser aus Umkehrosmoseanlagen. Vollentsalzer erzeugen einen Leitwert unter 10µS/cm. Bei Osmoseanlagen ist der Leitwert meistens etwas höher. Der pH-Wert liegt bei Vollentsalzern deutlich im sauren Bereich, etwa bis pH 5. Ursache sind die verwendeten schwach basischen Tauscherharze, die das HCO3 nicht entfernen.

Die Wasserproduktion dauert bei Osmoseanlagen wesentlich länger als bei Ionenaustauschern. Osmoseanlagen haben einen geringeren Platzbedarf und geringeren Pflegeaufwand als Vollentsalzer, die mit Natronlauge und Salzsäure regelmäßig regeneriert werden müssen.

Osmoseanlagen müssen regelmäßig gespült werden. Der Vorfilter muss unter Umständen regelmäßig getauscht werden. Ab einer bestimmten Menge an gelösten Mineralien im Leitungswasser kann sich eine Osmosemembran auch zusetzen und untauglich werden.

Das Preis-Leistungsverhältnis hängt davon ab, wie viel Wasser im Jahr benötigt wird. Bei Osmoseanlagen fallen für jeden Liter Permeat etwa 4 Liter Abfallwasser an. Im Prinzip sind Osmoseanlagen deshalb für geringen Wasserbedarf kostengünstiger, Vollentsalzer bei hohem Wasserbedarf.

Vorteile Osmoseanlage

  • Einfache Bedienung
  • Pflegeleicht

Vorteile Vollentsalzer

  • Sehr reines Wasser
  • Schnelle Durchflussmenge
  • Wenig Abwasser

Wenn eine Osmoseanlage einmal angeschlossen ist, kann sie sicher einfacher bedient werden. Eine Osmoseanlage ist für durchschnittliches Leitungswasser und für durchschnittliches Aquarienwasser vollkommen ausreichend. Es muss aber berücksichtigt werden, dass 300 bis 400 % Abwasser in den Abfluss gelangen, bei Austauschern nur etwa 10 %. Bei 100 Liter Osmosewasser fallen etwa 300 Liter Abwasser an, statt etwa 10 Liter bei Austauschern. Das ist also etwa 30 Mal so viel Abwasser. Es ist eine Frage der Zeit, wie lange man sich so eine Verschwendung von Trinkwasser noch leisten kann.

Was ein Mischbettaustauscher ist

Mischbettaustauscher sind mit einer Mischung von Kationen- und Anionentauscherharzen gefüllt. Das vollentsalzte Wasser wird direkt aus der Wasserleitung gezapft. Ein LF-Indikator sollte integriert sein. Die Fa. Christ bietet z. B. ein 10 l-Mischbett an. Das Harzgemisch dieser Anlagen wird nach Erschöpfung von Servicefirmen regeneriert. Das erschöpfte Harz wird abgegeben und im Austausch erhält man frisches Harz. Eine Regenerierstation sollte deshalb in der Nähe sein.

Evtl. kann ein Anbieter in den Gelben Seiten unter dem Stichwort Wasserreinigung gefunden werden. Ein Mischbettaustauscher mit einer Patrone von 10 bis 20 Litern reicht meist aus. Ein solcher Austauscher ist bei einem Verbrauch von weniger als 3000 Liter pro Jahr sinnvoll, abhängig vom Wasserpreis. Innerhalb einer Stunde können mit einer so dimensionierten Anlage ca. 25 l Wasser erzeugt werden.

Das Harz kann z. B. 2/3 aus einem stark basischen Anionentauscher bestehen, damit die Kieselsäure vollständig herausgeht. Die Leitfähigkeit des vollentsalzten Wasser liegt unter 2 µS/cm. Das ist für aquaristische Zwecke gut genug. Mit einer Füllung von ca. 10 Litern können bei 10° dGH 2000 Liter Wasser erzeugt werden. Die Regeneration kostet etwa 30 Euro.