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Das müssen Sie über Reinstwasser wissen
Wasser ist nicht gleich Wasser! Trink- und Leitungswasser kennt jeder, auch von hartem Wasser hat man womöglich schon einmal gehört. Doch es gibt weitere Definitionen von Wasser, was im Fall von sogenanntem Reinstwasser auf die Wasserqualität und den Reinheitsgrad zurückgeht. Hier erfahren Sie, was Reinstwasser ist, wie man es herstellt und in welchen Branchen es benötigt wird.
Inhaltsverzeichnis
Was ist Reinstwasser?
Natürliches Wasser, das seinen Ursprung in der Natur hat, enthält verschiedene Salze, Keime, Mineralstoffe, Spurenelemente und teilweise auch unerwünschte Fremdstoffe (z. B. industrielle Schadstoffe). Für bestimmte Arbeits- und Herstellungsverfahren benötigt man allerdings Wasser ohne jegliche Verunreinigungen – man spricht dann von reinem Wasser bzw. Reinstwasser. Dieses muss sehr hohe Anforderungen erfüllen, damit es unter die Kategorie hochgereinigter Wasser fällt:
- Fast keine Leitfähigkeit (z. B. bei der Halbleiterindustrie 0,052 µS/cm)
- Keine oder wenige bakterielle Endotoxine
- Gesamter organischer Kohlenstoff (TOC) unter 0,5 mg/l
In diesem Zusammenhang sind bei der Reinstwassertechnik besonders der Anteil des gesamten organischen Kohlenstoffs, kurz TOC-Wert, und die elektrische Leitfähigkeit von Relevanz. Grundsätzlich sind die Standards für die Reinstwasserherstellung extrem hoch und stets vom jeweiligen Labor bzw. ausführenden Gewerbe im Rahmen des Qualitätsmanagements zu protokollieren. Aufgrund der außerordentlich hohen Anforderungen an die Aufbereitung nutzen nur wenige Branchen Reinstwasser. Unter anderem kommt es in der Medizin, in der Halbleiterindustrie sowie in der Pharmazie und Kosmetik zur Anwendung.
Wofür wird Reinstwasser benötigt?
Fast jedes Produktionsverfahren benötigt Wasser. Dabei muss Wasser je nach Einsatzzweck unterschiedliche Anforderungen erfüllen. Bei Reinstwasser dürfen nach der Erzeugung keine gelösten Inhaltsstoffe bzw. Verunreinigungen mehr enthalten sein. In vielen Branchen wird hochgereinigtes Wasser, auch Prozesswasser genannt, für weiterführende Herstellungsverfahren benötigt. Dazu zählen unter anderem:
- Medizin (Medikamentenproduktion, Sterilisation, Forschung und Entwicklung)
- Biochemie (Laboranalysen)
- Halbleiterindustrie (zur Herstellung von (Mikro-)Chips, Fotolithografie)
- Kraftwerktechnik (Anlagen zur Prozess- oder Reinstwasseraufbereitung, hier Speisewasser)
- Produktion von Desinfektionsmitteln (in Kombination mit hochreinem Alkohol zur Oberflächendesinfektion)
Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig. Teilweise wird das hochgereinigte Wasser für technologische Verfahren benötigt, manchmal als Spül- und Reinigungsmittel oder als Element des jeweiligen Endprodukts. Für den privaten Gebrauch wird Reinstwasser kaum verwendet, da es sich aufgrund der sehr hohen Anforderungen und damit verbundenen Kosten nicht lohnt. Vollentsalztes Wasser (VE-Wasser) bietet sich hier eher an, beispielsweise wenn man Zierfische besitzt und den Salzgehalt des Wassers kalibrieren muss.
Der Unterschied zwischen Reinstwasser und weichem Wasser
Je nach Haushalt ist das Ausgangswasser unterschiedlich hart oder weich. Hierbei werden reines und weiches Wasser manchmal miteinander gleichgesetzt. Es gibt jedoch ein entscheidendes Alleinstellungsmerkmal, wenn man beide Wassertypen miteinander vergleicht. Während weiches Wasser zwar frei von den störenden Härtebildnern Magnesium und Kalzium ist, dafür jedoch immer noch andere gelöste Inhaltstoffe wie Mineralien (z. B. Natrium, Kalium, Sulfat, Chlorid) und Schadstoffe enthalten kann, sind aus Reinstwasser jegliche Fremdstoffe entfernt worden. Sowohl Reinstwasser als auch weiches Wasser lassen sich anhand von bestimmten Parametern hinsichtlich ihrer Qualität und Reinheit beurteilen – dazu zählen unter anderem die Leitfähigkeit sowie der Härtegrad. Letzteres bestimmen Sie mittels eines Härtegradmessgeräts. Inzwischen gibt es dafür praktische Schnelltests für zu Hause. Sobald Sie die Wasserqualität auf ihren Härtegrad überprüft haben, wissen Sie, ob ein Ionenaustauscher zur Wasseraufbereitung benötigt wird.
Ein weiterer wichtiger Unterschied zwischen Reinstwasser und weichem Wasser ist die Aggressivität des Wassers. Während weiches Wasser in der Regel keine freie Kohlensäure enthält und dadurch für Rohrleitungen ungefährlich ist, wirkt Reinstwasser durch das Entfernen jeglicher Salze sehr aggressiv gegenüber vielen Werkstoffen. So greift es herkömmliche Leitungen aus Messing oder Stahl an und löst die darin enthaltenen Ionen aus den Metallen. Deshalb kann Reinstwasser nur in Kunststoffleitungen oder in hochwertigen Edelstahlleitungen transportiert werden. Selbiges gilt für „normales“ vollentsalztes Wasser, welches Reinstwasser schon sehr nahekommt, jedoch bei weitem keine so hohen Qualitätsanforderungen erfüllen muss. Ob das gereinigte Wasser den Anforderungen von Reinstwasser entspricht, überprüfen Sie am besten mithilfe eines Leitfähigkeitsmessgeräts. Das gereinigte Wasser lässt sich damit kostengünstig und schnell auf seine Leitfähigkeit überprüfen. Zusätzlich muss innerhalb einer Laboranalyse überprüft werden, ob der TOC-Wert unter 0,5 mg/l liegt.
Man sollte dabei im Hinterkopf behalten, dass die benötigte Reinheit des Wassers vom Anwendungszweck abhängt. Reinstwasser für medizinische Laborzwecke, welches vorher mittels aufwendiger Umkehrosmose-Verfahren hergestellt wird, unterscheidet sich von gefiltertem, reinem Wasser, das Sie mit kleinen Osmoseanlagen zu Hause herstellen. Zum Vergleich betrachten wir die Leitfähigkeit: Für Laborzwecke geht es um Werte kleiner 1 µS/cm, bei herkömmlichen Osmoseanlagen liegt man bei einer Leitfähigkeit von 20 bis 50 µS/cm. Somit lässt sich festhalten, dass Reinstwasser für Laborzwecke um den Faktor 20 bis 50 „reiner“ ist.
Salze bzw. Ionen – was denn nun?
Salze und Ionen werden meist als Synonyme bezeichnet. Korrekt ausgedrückt müsste es so lauten: Die im Wasser vorhandenen Salze lösen sich in ihre Bestandteile auf und bilden positiv geladene Ionen (Kationen) und negativ geladene Ionen (Anionen). Je nach Wasserherkunft ist die Teilchenkonzentration unterschiedlich. Folgende Ionen sind in natürlichem Wasser enthalten: Kationen wie Calcium, Magnesium, Natrium, Kalium, Mangan und Eisen sowie die Anionen Hydrogenkarbonat, Chlorid, Nitrat und Sulfat. Darüber hinaus liegen meist noch weitere Ionen in sehr geringen Anteilen vor, die in der Regel vernachlässigt werden können. Dazu gehören Strontium und Barium (Kationen) sowie Fluorid, Nitrit, Phosphat und Bromid (Anionen).
Wie funktioniert die Herstellung von Reinstwasser?
Die Herstellung von Reinstwasser ist ein Teilaspekt der Wasseraufbereitung und mit der Erzeugung von weichem Wasser zu vergleichen, wobei letzteres nur ein kleiner Teil der vollständigen Reinstwasseraufbereitung ausmacht . Hierbei bedarf es mehrerer Verfahren, z. B. Ionenaustausch und der Umkehrosmose-Technologie, um aus dem Wasser unerwünschte Schwermetalle, Keime und andere organische Verunreinigungen zu entfernen. Reinstwasser lässt sich zusammengefasst mit folgenden Verfahren – und auch nur in Kombination miteinander (Reihenschaltung) – herstellen:
- Ionenaustausch (Enthärtung des Wassers)
- Umkehrosmose (Membranverfahren zur Entfernung der Salze)
- Vollentsalzung (Kombination aus Kationen- und Anionenaustauscher)
- Destillation (seltener verwendet: eher unwirtschaftlich, da hoher Energiebedarf)
- Ultrafiltration (meist innerhalb der Reihenschaltung vorangestellt)
- Photooxidation (eliminiert Keime)
So werden auch andere Reinigungsverfahren zur Wasseraufbereitung miteinander kombiniert. Das betrifft zum Beispiel Vollentsalzer, bei denen eine Kombination aus Kationen- und Anionenaustauscher zur Herstellung von Reinstwasser genutzt wird. Je nach Einsatzzweck und Branche gibt es unterschiedliche Konstruktionen von Reinstwasseranlagen. Prinzipiell kann man sich die verfahrenstechnische Reihenfolge so vorstellen: Wasser wird mittels mechanischer Filtration, Aktivkohlefilter, Enthärtung, Umkehrosmose, Ionenaustausch und UV-Strahlern in einem Kreislauf von jeglichen Ionen, Partikeln sowie Schweb- und Schadstoffen befreit. Dadurch erreicht das Wasser die gewünschte, niedrige Leitfähigkeit und ist zudem steril und keimfrei.
Für den Privatgebrauch gibt es günstige Vollentsalzer bzw. Reinstwasserpatronen (auch Mischbettfilter oder Mischbettaustauscher genannt). Das sind Ionenaustauscher, mit deren Einsatz man Trinkwasser zu vollentsalztem Wasser aufbereiten kann – ein unerlässlicher Schritt der Wasseraufbereitung, genauer gesagt zur Kalibrierung des Salzgehalts, wenn man Fische in Aquarien halten möchte. Im Gegensatz zur industriellen Reinstwassertechnik ist die Handhabung unkompliziert und kostengünstig. Für die Aquaristik eignen sich zudem mobile Osmoseanlagen, da sie die für Aquarien benötigte, niedrige Leitfähigkeit zuverlässig herstellen können. Angemerkt sei hierbei, dass Osmosefilter, die man zum Beispiel an den Wasserhahn anschließen kann, von der Qualität der Wasseraufbereitung her, nicht mit einem Mischbettaustauscher zu vergleichen sind. Zum Vergleich: Mit einem Vollentsalzer erreicht man problemlos eine Leitfähigkeit von unter 1 µS/cm, während Osmosefilter im Bereich unterhalb von 20 µS/cm liegen.
Reines Wasser mit Vollentsalzern herstellen
Mit Hilfe von Vollentsalzer-Anlagen lässt sich Leitungswasser, das noch immer mit unerwünschten Salzen belastet ist, in reines Wasser aufbereiten. Wie bereits weiter oben angedeutet, funktioniert ein Vollentsalzer auf der Basis eines Ionentauschers, wobei sowohl die negativ geladenen Anionen als auch die positiv geladenen Kationen der im Wasser enthaltenen Salze durch ein Mischbett-Harz aufgenommen und aus dem Wasser entfernt werden. Der große Vorteil eines Vollentsalzers ist seine Effektivität. Wenn man zum Beispiel 1 Liter ungefiltertes Leitungswasser hineingibt, bekommt man genau 1 Liter Reinstwasser bzw. VE-Wasser heraus. Das Prinzip kann man sich so vorstellen:
- Das unreine (Leitungs-)Wasser fließt zunächst in einen Behälter, in dem sich ein hochwertiges Harz befindet.
- Das Harz, welches man sich wie feines Granulat vorstellen kann, bindet die unerwünschten Ionen und ersetzt sie durch Wasserstoff- (H⁺) und Hydroxid (OH⁻)-Ionen.
- Das Ergebnis ist reines Wasser, ohne jegliche Salze und mit einer sehr geringen elektrischen Leitfähigkeit.
In diesem Zusammenhang haben Sie vielleicht schon einmal etwas von VE-Wasser gehört. Das steht für vollentsalztes Wasser. Der zentrale Bestandteil eines Vollentsalzers ist das Harz, auch Mischbettharz genannt. Mit fortlaufender Benutzung sollte es ausgetauscht werden, da es konstant Ionen bzw. Salze bindet und somit allmählich an Aufnahmekapazität einbüßt. Das benutzte Harz kann praktischerweise über den Hausmüll entsorgt werden, solange man damit ausschließlich herkömmliches Leitungswasser filtert. Sobald man Abwasser oder Prozesswasser mit den darin enthaltenen Schwermetallen filtern möchte, gehört das Mischbettharz in den Sondermüll. Benutztes Harz kann online nachbestellt werden – Kosten und Reinigung sind daher überschaubar.
Der Unterschied zu industriellen Anlagen zur Reinstwasseraufbereitung geht auf den Reinheitsgrad, auf die Qualitätsanforderungen sowie auf die Menge des gefilterten Wassers zurück. Zwar ist das Wasser durch eine Vollentsalzeranlage frei von Salzen, jedoch können sich weiterhin Keime und Verunreinigungen darin befinden. Soll das Spülwasser keimfrei und steril sein, empfehlen wir Umkehrosmoseanlagen. Sofern die Keimfreiheit nicht relevant ist, kann auch eine Anlage zur Reinstwasseraufbereitung ihren Dienst zur Wasseraufbereitung tun. Falls benötigt, kann man weitere (vorgelagerte) Filtersysteme verwenden; denkbar sind spezielle Wasserfilter mit Filterkerzen. Wie bereits erwähnt, lassen sich die einzelnen Verfahren zur Reinstwasserherstellung miteinander kombinieren.
Wenn Sie sich nicht sicher sind, helfen wir Ihnen gern, das für Sie passende Reinstwassersystem zu finden.
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