Welche Methoden der Wasserenthärtung gibt es?
Wasserenthärtung bedeutet, Kalk aus dem Wasser zu entfernen, und das geht mit den unterschiedlichsten Methoden. Wenn Du wissen möchtest, wie Kalkablagerungen in Deinen Wasserrohren oder in Deinem Wasserkocher demnächst der Vergangenheit angehören können, dann solltest Du diesen Beitrag lesen.
Was ist Wasserenthärtung?
Inhaltsverzeichnis
Wasserenthärtung soll Härte aus dem Wasser entfernen. Aber was ist die Härte? Die Gesamthärte von Wasser besteht aus zwei Bestandteilen, der temporären und der permanenten Härte. Erstere ist die sogenannte Carbonathärte. Damit sind kalkige Salze der Erdalkali-Ionen Calcium Ca2+ und Magnesium Mg2+ gemeint. Temporär, also zeitlich variabel, ist sie deshalb, weil der Carbonatgehalt sich ändert, wenn Kohlendioxid aus der Luft aufgenommen oder an sie abgegeben wird. Wenn zu viel dieser Salze im Wasser gelöst wird, dann fallen sie als fester Niederschlag aus. Das sind dann die lästigen Kalkablagerungen im Wasserkocher, im Heizkessel oder in der Spülmaschine. Die permanente Härte addiert sich zur temporären Härte. Sie wird durch andere Salze der Erdalkali-Ionen gebildet, also Chloride, Nitrate, Sulfate usw. Unterschiedliche Methoden der Wasserenthärtung zielen darauf ab, die Erdalkali-Ionen aus dem Wasser zu entfernen.
5 Methoden der Wasserenthärtung
Im Prinzip gibt es fünf wesentliche Methoden der Wasserenthärtung. Diese sind
Die selektivsten Methoden der Wasserenthärtung: Kationenaustausch
Beim Kationentausch strömt das Wasser durch eine mit Harz befüllte Säule. An das Harz gebunden sind Natrium-Ionen, einfach positiv geladene Kationen. Erdalkali-Ionen sind doppelt positiv geladen. Deshalb binden sie sich stärker an das Harz als die Natrium-Ionen und nehmen deren Plätze ein. In dem Wasser, was die Säule verlässt, befinden sich nun statt Calcium- und Magnesium-Ionen Natrium-Ionen. Wenn alle Plätze im Harz mit Erdalkali-Ionen besetzt sind, muss dieses wieder regeneriert werden. Das geschieht mit einer konzentrierten Salzlösung.
Die industrielle Methoden der Wasserenthärtung: Teilentsalzung
In diversen verfahrenstechnischen Prozessen werden höhere Anforderungen an die Reinheit des Wassers gestellt. Das Wasser soll komplett demineralisiert werden, das heißt, es sollen sich weder positive Kationen noch negative Anionen im Wasser befinden. Bei dieser Methode der Wasserenthärtung werden also nicht nur Calcium- und Magnesium-Ionen aus dem Wasser entfernt, sondern auch alle anderen Kationen und Anionen. Deshalb kommen in Serie geschaltete Kationen- und Anionenaustauscher zum Einsatz. Aber diesmal werden die Kationen gegen Hydronium-Ionen H3O+ ausgetauscht und die Anionen werden durch Hydroxid-Ionen OH− ersetzt. Hydronium-Ionen und Hydroxid-Ionen neutralisieren sich in einer anschließenden Reaktion zu Wasser.
Umkehrosmose: Die umfassendste Methode der Wasserenthärtung
Osmose steht für Konzentrationsausgleich. Ein Reservoir mit Wasser und ein Reservoir mit einer wässrigen Lösung sind durch eine Hochleistungsmembran voneinander getrennt. Diese Membran lässt nur Wassermoleküle passieren. Das Wasser und die Lösung streben einen Konzentrationsausgleich an. Das geht nur, indem Wassermoleküle von der reinen Wasserseite durch die Membran diffundieren und die Lösung auf der anderen Seite verdünnen. Dieser Effekt lässt sich umkehren, indem man die Lösung unter Druck setzt. Dann wandern die Wassermoleküle auf die Seite des reinen Wassers und die Lösung wird aufkonzentriert. So erhältst Du auf der einen Seite der Membran Reinstwasser und auf der anderen verbleibt Abwasser. Umkehrosmose entfernt nicht nur Ionen aus dem Wasser, sondern auch andere Verunreinigungen wie organische Moleküle, Chlor, Keime, etc.
Chemische Methode der Wasserenthärtung: Die Methode ohne zusätzliche Gerätschaften
Bei der Methode der chemischen Wasserenthärtung benötigst Du keine zusätzliche spezifische Anlage. Eigentlich benötigst Du gar nichts, weil chemische Enthärtung schon automatisch getriggert wird, wenn Du Waschmittel in Deine Waschmaschine füllst. Die chemischen Zusätze, die für die Wasserenthärtung sorgen, sind darin nämlich schon enthalten. Materialien wie Zeolithe oder Schichtsilikate binden Calcium- und Magnesium-Ionen an sich. Andere Stoffe haben sogenannte komplexbildende Eigenschaften. Bildlich gesprochen, sperren diese großen Moleküle die kalkbildenden Erdalkali-Ionen in einen Käfig, machen sie dadurch chemisch unwirksam und halten sie in der Lösung. Zu solchen Komplexbildnern gehören beispielsweise Triphosphate (Nachteil: Tragen zur Überdüngung von Gewässern bei) oder EDTA, welches Du vielleicht aus alten Werbungen kennst („OMO mit dem TAED-System“). Bei extrem hartem Wasser oder stark verschmutzter Wäsche kann es manchmal sinnvoll sein, noch etwas Chemie extra zum Waschmittel dazu zupacken. Eine umweltfreundliche Alternative ist dabei der Einsatz von Waschsoda.
Die esoterische (und nicht so wirksame) Methode der physikalischen Wasserenthärtung
Die physikalische Wasserenthärtung möchte magnetische und elektrische Felder im Wasser erzeugen. Das geht mit Magneten, die außen an Wasserrohre angebracht werden, mit stromführenden Drähten oder mit leitfähigen Platten, die im Inneren des wasserdurchströmten Geräts direkt in den Fließweg des Wassers eingebracht werden. Laut Theorie sollen diese Felder die Struktur der Kalkkristalle (die übrigens noch gelöst sind und demzufolge gar keine Kristallstruktur aufweisen) so beeinflussen, dass dadurch eine Ablagerung an Rohrwandungen verhindert werden kann. Dieser esoterische Erklärungsansatz liefert keine wissenschaftliche Theorie, warum diese Methode der Wasserenthärtung überhaupt wirksam sein sollte. Und so bestätigen viele unabhängige Testberichte, dass diese Methode unwirksam ist. Wenn entsprechende Geräte eine nachweisliche Entkalkung zeigen, dann nur, weil sie mit einem sogenannten „Vorfilter“ ausgerüstet sind, der sich bei näherem Hinsehen als ein kleiner Kationenaustauscher erweist.
Brauchst Du überhaupt Wasserenthärtung?
Wir möchten dazu zunächst vorwegschicken, dass Kalk nicht giftig ist. Kalk führt zu funktionalen Beeinträchtigungen am Wasser- und Heizungssystem. Wenn Du weiches Wasser hast, brauchst Du gar keine Wasserenthärtung, egal nach welcher Methode. Und da das deutsche Trinkwasser ansonsten von guter Qualität ist, brauchst Du üblicherweise auch keine anderen Maßnahmen, um andere Stoffe aus dem Wasser zu entfernen. Aber bei hartem oder mittelhartem Wasser lohnt sich eine Wasserenthärtung schon.
Vorteile und Nachteile der unterschiedlichen Wasserenthärtungs-Methoden
Du wirst Dich sicherlich fragen, welche Methode nun die beste ist. Fangen wir mal mit den schwerwiegenden Nachteilen an, dann scheiden nämlich zwei Methoden schon von vornherein aus:
- Physikalische Wasserenthärtung ist eine unwirksame Methode.
- Teilentsalzung ist eine zu aufwändige und zu teure Methode.
Darüber hinaus ist die chemische Wasserenthärtung eine Methode, die nur situativ und für begrenzte Anwendungszwecke eingesetzt wird. Sie ist mit keiner Investition verbunden und kann bei Bedarf von Dir ausprobiert werden.
Bleiben also die Umkehrosmose und der Kationenaustausch:
- Beide Methoden brauchen Wartung, entweder Filtertausch oder regelmäßige Regeneration.
- Beide Methoden entkalken sehr effektiv.
- Umkehrosmose macht dabei viel „sauberes“ Wasser als Kationentausch, ist aber bei normalem Leitungswasser overdone. Kationentausch arbeitet viel gezielter.
- Beide Methoden der Wasserenthärtung haben einen Umweltnachteil: Bei Umkehrosmose gibt es viel Abwasser und bei Kationentausch stellt das viele Salz eine Umweltbelastung dar.
Die Kosten sind in etwa vergleichbar. Je nach Größe und Kapazität der Anlagen variieren sie, es gibt günstigere Anlagen und es gibt teurere Lösungen für beide Varianten. Am Ende ist es eine Einzelfallentscheidung. Für spezielle Anwendungsfälle wie Aquarien (je nach Fischart werden unterschiedliche Wasserqualitäten benötigt) oder Camping (ggfs. unbekannte Wasserqualität) sollte die Tendenz eher zu den Umkehrosmoseanlagen gehen. Sie erzeugen Reinstwasser, welches dann gezielt wieder aufmineralisiert werden kann.
2 von 5 Methoden der Wasserenthärtung sind sinnvoll
Von den unterschiedlichen Methoden der Wasserenthärtung erweisen sich letztendlich zwei als alltagstauglich. Es ist eine individuelle Entscheidung, ob ein Kationentauscher oder eine Umkehrosmoseanlage am sinnvollsten ist. Aber bei Spezialanwendungen wie Aquarium oder Camping spielt die Umkehrosmose den Vorteil der Vollfilterung besser aus.
