Ionenaustausch

Bei einem Ionenaustausch handelt es sich um ein Verfahren, bei dem Wasser durch einen mit Austauscherharze gefüllten Behälter fließt. Synthetische organische Ionenaustauscher, sind überwiegend Polymerisationsharze auf Styrol- oder Acrylat Basis.

Der Ionenaustausch ist ein reversibler Vorgang. Die Aufnahme von Ionen aus dem Wasser ist nur bis zur vollständigen Beladung der funktionellen Gruppen möglich, die dann durch Regeneration wieder in den aufnahmefähigen Zustand zurückversetzt werden müssen.

Verschiedene Verfahren für eine hohe Flexibilität und Effizienz

Die Chriwa bietet hierzu in Abhängigkeit Ihres Rohwassers verschiedene Verfahren an:

Gleichstromverfahren
Gegenstromverfahren
Gegenstrom-Gegendruck
Schwebebett-Verfahren
Multistepfilter
Mischbettfilter (Arbeits- und Feinreinungsmischbett)

Zur Wasseraufbereitung können die folgenden Austauscherharze verwendet werden:

Kationenaustauscherharze:

Schwachsaure Kationenaustauscher sind meist Polyacrylharze, im Allgemeinen mit Carboxylgruppen als funktionelle Gruppen. Sie wirken weitgehend selektiv auf Kationen, die dem Anion der Kohlensäure zuzuordnen sind, also stark dissoziiert im Wasser vorliegen. Hauptanwendungsgebiet ist daher auch die Entkarbonisierung, d.h. die Entfernung von Hydrogenkarbonaten aus Wasser unter Freisetzung von Kohlenstoffdioxid und Rückhaltung der Härte-Ionen Kalzium und Magnesium am Austauscher. Diese Austauscher können zudem zur Neutralisation von Regenerierabwasser eingesetzt werden.

Starksaure Kationenaustauscher sind Polystyrolharze mit Sulfonsäuregruppen als funktionellen Gruppen. In der Na-Form werden sie zur Enthärtung von Wasser eingesetzt. Die Härte-Ionen werden dabei vom Austauscher aufgenommen und gegen Natriumionen ausgetauscht. Inder H-Form dienen starksaure Kationenaustauscher zur Entbasung von Wasser. Sie nehmen aus dem Elektrolyten die Kationen auf und geben Wasserstoffionen ab, so dass im Ablauf frei Mineralsäuren (HCl, H₂SO₄ und teilweise HNO₃) vorliegen.

Anionenaustauscherharze:

Schwachbasische Anionenaustauscher sind Polyacrylamid- oder Polystyrolharze mit makroporösen Grundgerüst und tertiären Aminogruppen als funktionellen Gruppen. An schwachbasichen Austauschers findet in der Regel nicht wirklich ein Ionenaustausch statt, sondern sie lagern unter Protinisierung der funktionellen Gruppen freie Säuren, vornehmlich die starken Mineralsäuren, an. Aus diesem Grund ist es üblich einen schwachbasichen Anionenaustauscher hinter einen starksauren Kationenaustauscher zu schalten, um so die freien Mineralsäuren aus dem Wasser entfernen zu können.

Starkbasische Anionenaustauscher sind ebenfalls Polystyrol- oder Polyacrylamidharze mit quaternären Ammoniumgruppen als funktionelle Gruppen. Sie können die Anionen sowohl schwacher als auch starker Säuren, selbst aus Salzen, im Austausch gegen Hydroxidionen aufnehmen. Zusätzlich gibt es hier Makroporöse Harze in der Cl-Form, welche auch als Adsorber vor der Kationenstufe zur Entfernung orgnaischer Substanzen aus Wasser eingesetzt werden (sog. Scavenger).