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Was ist VE-Wasser?
Haben Sie schon einmal von VE-Wasser oder entmineralisiertem bzw. demineralisiertem Wasser gehört? Und was ist mit deionisiertem oder vollentsalztem Wasser? Zudem liest man immer wieder von destilliertem Wasser, wenn man sich zu Themen rund um Wasseraufbereitung und die jeweiligen Wasserarten informieren möchte. Erfahren Sie hier, was VE-Wasser ist, wie man es herstellen kann und wofür man es benötigt.
Inhaltsverzeichnis
VE-Wasser: Viele Synonyme und Definitionen
Natürliches Wasser liegt aus chemischer Sicht nicht als reine Substanz vor, sondern enthält verschiedene organische und anorganische Stoffe. Letztere, die gelösten Mineralien bzw. Salze wie Natrium, Magnesium und Calcium, sind nach der Herstellung von entmineralisiertem Wasser bzw. vollentsalztem Wasser (VE-Wasser), wie es der Name bereits vermuten lässt, nicht mehr vorhanden. De- und entmineralisiertes, deionisiertes und vollentsalztes Wasser sind lediglich Synonyme für VE-Wasser.
Wichtig ist außerdem, dass nach der Herstellung von VE-Wasser nicht unbedingt Aussagen darüber getroffen werden können, inwieweit noch immer organische Verunreinigungen und Spurenelemente im Wasser enthalten sind. Organische Stoffe lassen sich erst durch zusätzliche mechanische und physikalische Verfahren (z. B. durch die Adsorption) vollständig filtern. Wie die Aufbereitung von VE-Wasser funktioniert, erläutern wir gleich. Zunächst gehen wir noch genauer auf die Unterschiede zwischen den zahlreichen Synonymen ein.
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).
Destilliertes Wasser
Destilliertes Wasser sollte nicht mit VE-Wasser gleichgesetzt werden, da es Unterschiede hinsichtlich der Anforderungen (höherer Reinheitsgrad) und bei den Aufbereitungsverfahren gibt. Der Hauptunterschied zwischen destilliertem und entmineralisiertem Wasser liegt im Reinheitsgrad. Durch die Herstellung von destilliertem Wasser werden sämtliche Verunreinigungen und Keime entfernt, bei entmineralisiertem Wasser ist das nicht der Fall. Dadurch wird die Erzeugung von destilliertem Wasser sehr energieintensiv. Das zugrundeliegende Verfahren, die Destillation, basiert auf der Verdampfung und anschließenden Kondensation des Wassers. Destilliertes Wasser kann im Hausgebrauch nützlich sein (z. B. für Dampf-Bügeleisen), wird aber hauptsächlich in der Medizin- und Labortechnik eingesetzt.
Vollentsalztes und entmineralisiertes Wasser
Womöglich ist Ihnen bereits der Begriff vollentsalztes Wasser (VE-Wasser) begegnet. VE-Wasser enthält wie entmineralisiertes Wasser keine gelösten Salze mehr und besitzt eine sehr niedrige Leitfähigkeit. Vollentsalztes Wasser ist dementsprechend mit entmineralisiertem Wasser gleichzusetzen, wenngleich wir an dieser Stelle zum besseren Verständnis noch einmal näher auf den Begriff Vollentsalzung bzw. Vollentsalzer eingehen wollen. Hierbei findet man ebenfalls viele miteinander verwandte Begriffe. Vollentsalzung funktioniert nach dem Austauschprinzip geladener Ionen. Hierfür kommen sogenannte Ionenaustauscher zum Einsatz. Diese sind im Sprachgebrauch der Wasseraufbereitung als Überbegriff für Vollentsalzer bzw. Mischbettfilter zu verstehen. Das zentrale Element eines Vollentsalzers ist das Ionenaustauscherharz, das sämtliche im Wasser gelösten Salze aufnimmt und gegen die Wasserbestandteile H+ und OH- austauscht. Somit lässt sich natürliches Wasser oder Leitungswasser zu reinem Wasser ohne Fremd-Ionen aufbereiten.
Vollentsalztes Wasser wird oft mit Reinstwasser gleichgesetzt. Auch das ist nicht ganz korrekt, da VE-Wasser Reinstwasser zwar hinsichtlich des Reinheitsgrads schon sehr nahekommt, jedoch bei weitem keine so hohen Qualitätsanforderungen erfüllen muss.
Reinstwasser
Reinstwasser enthält nach der Aufbereitung keinerlei gelöste Stoffe bzw. Verunreinigungen mehr. In zahlreichen Branchen wird hochgereinigtes Wasser für Arbeits- und Herstellungsverfahren benötigt. So kommt es beispielsweise als Spül- oder Prozesswasser in der Medizin, Halbleiterindustrie, Kraftwerkstechnik und zur Reinigung von Oberflächen zum Einsatz.
Doch vor der Herstellung von Reinstwasser – beziehungsweise destillierten oder entmineralisiertem Wasser – sollte man sich immer die Frage nach dem Anwendungszweck stellen. Benötige ich hochreines Wasser, wie es etwa in der medizinischen Labortechnik mittels aufwendiger Umkehrosmose-Methode erzeugt wird, oder reicht für den gedachten Einsatz womöglich auch entmineralisiertes Wasser, das man kostengünstiger mit einem Ionenaustauscher herstellen könnte? Soll das zu behandelnde Wasser jedoch auch steril und keimfrei sein, empfehlen sich Umkehrosmose-Anlagen. Wie das Prinzip der Umkehrosmose funktioniert, lesen Sie im nächsten Abschnitt.
Generell lässt sich festhalten, dass die vorgesehene Verwendung sowie die betrieblichen und ökonomischen Anforderungen über die Qualitätsstandards des Trink- bzw. Prozesswassers entscheiden.
Herstellung von VE-Wasser
Um VE-Wasser herstellen zu können, kommen hauptsächlich zwei physikalisch-chemische Verfahren in Frage. Die Entmineralisierung bzw. Vollentsalzung kann nach dem Prinzip des Ionenaustauschs oder über die sogenannte Membrantechnik (Umkehrosmose) erfolgen. Meist wird das Wasser in mehreren Schritten aufbereitet, damit sichergestellt werden kann, dass sämtliche Salze kosteneffizient entfernt wurden. Durch die kombinierte Verfahrenstechnik werden außerdem wichtige Anlagenteile geschützt – zum Beispiel die Umkehrosmose-Membranen vor einem Verblocken durch Scaling bzw. Biofouling.
Umkehrosmose
Das Verfahren der Umkehrosmose gehört zur Überkategorie der Membranverfahren und ist den physikalischen Verfahren der Wasseraufbereitung zuzuordnen. Diese haben gegenüber chemischen Verfahren den Vorteil, ohne Chemikalien-Einsatz auszukommen. Bei der Membrantechnik werden Trennprozesse nach der Molekülgröße der abzutrennenden Wasserinhaltsstoffe unterschieden. Dabei sprechen wir von Teilchen, die mit bloßem Auge nicht zu sehen sind (Teilchendurchmesser kleiner als 0,001 Mikrometer). Die Umkehrosmose ist das Membranverfahren mit der geringsten Molekülgröße von weniger als 0,001 Mikrometer bzw. 1 Nanometer, wodurch selbst gelöste Ionen zurückgehalten werden können. Damit die gelösten Ionen von der Flüssigkeit getrennt werden können, kommt bei der Umkehrosmose eine sogenannte Löslichkeitsmembran zum Einsatz. Der große Vorteil einer Umkehrosmose-Anlage besteht darin, dass im Gegensatz zu chemischen Verfahren zur Wasseraufbereitung (z. B. Ionenaustausch) kein zu behandelndes Abwasser entsteht und ebenfalls keine Chemikalien für die Aufbereitung des Wassers benötigt werden.
Vom Ablauf her kann man es sich so vorstellen: Das unbehandelte Wasser wird mit hohem Druck gegen eine halbdurchlässige Membran gedrückt, die Wasser hindurchlässt, Verunreinigungen und gelöste Salze jedoch nicht. Das Ergebnis ist reines Wasser, das sich auf der einen Seite der Membran ansammelt (auch Permeat genannt). Auf der anderen Seite der Membran reichert sich das sogenannte „Konzentrat“ mit den im Wasser enthaltenen Salzen und Verunreinigungen an. Es kann ohne Behandlung in das öffentliche Kanalnetz eingeleitet werden. Bei dieser Methode zur Wasseraufbereitung spricht man oft von „vorgeschalteter Umkehrosmose“, da im Anschluss eine Entsalzung mittels eines Mischbett-Ionenaustauschers erfolgt. Zusätzlich ist es ratsam, das Wasser vorab mittels einer Enthärtungsanlage vorzubehandeln, da die Membran sonst schnell verblocken kann (Scaling).
Wussten Sie: Sollen kleine Ionen durch eine Membran zurückgehalten werden, spielt der osmotische Druck eine entscheidende Rolle. In Salzwasser zum Beispiel ist der osmotische Druck aufgrund der hohen Salzkonzentration besonders hoch. Geht es um Lösungen mit versetzten Mikro- und Makropartikeln (Teilchendurchmesser: 0,1 bis 1 Mikrometer), genügen wenige Bar an Druck , dass sie von der jeweiligen Membran aufgehalten werden können.
Ionenaustausch
Ionenaustausch ist ein häufig genutztes physikalisch-chemisches Verfahren innerhalb der Wasseraufbereitung, bei dem mittels eines nichtlöslichen Kunstharzes Ionen gleicher elektrischer Ladung miteinander ausgetauscht werden (Entsalzung). Genauer betrachtet handelt es sich um die im Wasser dissoziierten Kationen und Anionen, die aus dem Wasser ausgetauscht werden. Ionenaustauscher, Ionenaustauscherharz und Harz werden im Sprachgebrauch der Wasseraufbereitung oft als Synonyme verwendet.
Man unterscheidet in Kationen- und Anionenaustauscher. Erstere tauschen Kationen wie zum Beispiel Calcium und Magnesium gegen Wasserstoff-Ionen (Entsalzung) bzw. gegen Natrium-Ionen (Enthärtung) aus. Anionenaustauscher ersetzen negativ geladene Ionen wie etwa Sulfat und Chlorid gegen Hydroxid-Ionen (Entsalzung). Kationenaustauscher werden innerhalb einer Reihenschaltung immer vor Anionenaustauschern geschaltet. Durch diesen Ablauf wird das Wasser vollentsalzt.
Das zugrundeliegende Prinzip des Ionenaustauschs kann man noch einmal in Anwendungsstufen unterteilen:
- Enthärtung: Mittels Ionenaustauschs werden die im Wasser gelösten Erdalkalimetalle (Magnesium, Calcium) gegen Natrium-Ionen ersetzt. Dafür benutzt man Kationenaustauscher. Der Salzgehalt bleibt unverändert.
- Entkarbonisierung: Im Gegensatz zur Enthärtung, bei der die Härtebildner Magnesium und Calcium ersetzt werden, spricht man hier von der Entfernung der Hydrogenkarbonat-Salze (Teilentsalzung).
- Vollentsalzung: Bei diesem Verfahren werden dem Wasser sämtliche gelösten Salze entzogen. Zunächst erfolgt ein Austausch aller Kationen gegen Wasserstoffionen (Kationenaustausch), anschließend können mittels eines Anionenaustauschers Mineralsäuren, Kohlenstoffdioxid und auch Kieselsäure aus dem Wasser entfernt werden.
Sie erhalten bei GROSS Wassertechnik sowohl Umkehrosmoseanlagen als auch Ionenaustauscheranlagen für den industriellen Gebrauch. Bei Interesse freuen wir uns auf Ihre Nachricht.
Wo wird VE-Wasser genutzt?
Es gibt zahlreiche Einsatzbereiche von entmineralisiertem Wasser. Es wird häufig als Spül- und Prozesswasser verwendet und mittels Ionenaustauscher kontinuierlich aufbereitet und wiederverwendet. In Kraftwerken wird VE-Wasser für die Kühltürme benötigt und in der Halbleiterindustrie ist demineralisiertes Wasser – genauer gesagt Reinstwasser – zur Säuberung elektronischer Bauteile geeignet. Zur industriellen Anwendung kommt entmineralisiertes Wasser außerdem in der Logistik (als Batteriewasser von Elektro-Ameisen), Galvanik und im Werkzeugbau.
VE-Wasser wird auch bei häuslichen Anwendungen gebraucht: Befüllt man zum Beispiel Bügeleisen damit, lassen sich Kalkrückstände auf Stoffen vermeiden. Auch werden Fenster und Spiegel streifenfrei sauber, wenn man sie mit gereinigtem Wasser putzt. Ebenso benötigt man in der Aquaristik VE-Wasser. Denn Aquarienwasser darf je nach Fischart nur einen bestimmten Salzgehalt aufweisen (Salz-Kalibrierung). Wer eine Photovoltaik-Anlage installiert hat, muss diese regelmäßig säubern. Dafür ist normales Leitungswasser aufgrund der der gelösten Mineralien und Verunreinigungen nicht geeignet. Zur Wartung der Solaranlagen empfiehlt sich ebenso reines Wasser, das keinerlei Salze mehr enthält.
Wenn Sie sich noch nicht sicher sind, ob Sie für Ihren Anwendungszweck VE-Wasser benötigen oder gar Reinstwasser bzw. destilliertes Wasser empfehlenswert wäre, können Sie uns gern kontaktieren.
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