Wasser enthärten – Viele Wege führen nach Rom
Warum kann Wasser enthärten wichtig für Dich sein? Hartes Wasser stellt ein Problem in vielen Haushaltsanwendungen dar, sodass es häufig enthärtet werden sollte. Dazu gibt es viele verschiedene Möglichkeiten, die wir hier im Einzelnen vorstellen wollen.
Kurze Einführung: Wasserhärte
Inhaltsverzeichnis
Die Wasserhärte gibt an, wie viel Erdalkali-Ionen (Calcium und Magnesium) im Wasser gelöst sind. Gebräuchliche Skalen dafür sind die Konzentration mit der Einheit mmol/l (Millimol pro Liter) und das „Grad deutscher Härte“ (°dH). Es gelten seit 2007 folgende Härtebereiche:
- Weiches Wasser: bis 1,5 mmol/l oder bis 8,4°dH
- Mittleres Wasser: zwischen 1,5 und 2,5 mmol/l oder zwischen 8,4 und 14°dH
- Hartes Wasser: über 2,5 mmol/l oder über 14°dH
Es wird zwischen der temporären und der permanenten Härte unterschieden, die sich zur Gesamthärte addieren. Bei der temporären Härte handelt es sich um die Carbonathärte, also um kalkige Salze der Metalle. Bei der permanenten Härte sind die Salzbildner beispielsweise Chloride, Nitrate oder Sulfate. Verantwortlich für die unschönen Kalkablagerungen im Wasserkocher, in der Spülmaschine oder in der Heizung ist die temporäre Härte.
Vor dem Enthärten des Wassers: Wie wird die Härte bestimmt?
Grundsätzlich ist das örtliche Wasserwerk dazu verpflichtet, Dich über die Wasserhärte zu informieren. Dies ist der einfachste Weg, um die Wasserhärte zu bestimmen. Im Labor gibt es mehrere Verfahren, um die Härte zu ermitteln. Die meisten davon sind Titrationen. Dabei wird dem zu untersuchenden Wasser schrittweise eine Chemikalie zugegeben, die mit den härtebildenden Substanzen reagiert. Ein Indikator zeigt an, wann diese Reaktion abgeschlossen ist.
- Mit EDTA können die Calcium- und Magnesium-Ionen komplexiert werden. Ein Indikator zeigt einen Farbumschlag, sobald keine freien Erdalkali-Ionen mehr vorliegen. Über den Verbrauch an EDTA kann die Wasserhärte errechnet werden. Im Handel erhältliche Titrierlösungen und Teststreifen basieren in der Regel auf diesem Verfahren, was sich an dem Farbumschlag des Indikators von rot nach grün erkennen lässt.
- Bei einer Fällungsreaktion mit Palmitat ensteht Kalkseife, die als Feststoff ausfällt. Das Wasser wird bei der Bestimmung der Härte schon enthärtet. Ist kein Calcium oder Magnesium mehr in der Lösung, wird die Lösung schlagartig basisch, was durch einen Indikator angezeigt wird. Über den Verbrauch an Palmitat kann die Wasserhärte errechnet werden.
- Auch die Bestimmung des Salzsäurebindevermögens läuft nach einem ähnlichen Prinzip.
- Weitere aufwendigere Methoden sind die Ionenchromatografie oder die Kapillarelektrophorese.
Wasser enthärten mit Ionentauscher und Salz
Eine gängige Methode zum Enthärten von Wasser ist der Einsatz eines Ionentauschers, genauer gesagt eines Kationentauschers. Das Wasser strömt über ein Harz, welches mit Natrium-Ionen angereichert ist. Diese tauschen mit den Calcium- und Magnesium-Ionen ihre Plätze. Die Härtebildner sind nun im Harz gebunden und aus dem Ionentauscher heraus kommt weiches Wasser. Das Harz im Ionentauscher hat allerdings nur eine begrenzte Aufnahmekapazität. Wenn diese erschöpft ist, muss das Harz regeneriert werden. Das geschieht, indem er mit Salzwasser überströmt wird. Die Kalkbildner gehen nun wieder in das Salzwasser über, welches als Abwasser direkt in den Abfluss geht. Es gibt Ionentauscher-Systeme, die sich in der Küche unter der Spüle oder dem Waschbecken installieren lassen.
Umkehrosmose: So wird Wasser auf Härtegrad 0 enthärtet
Umkehrosmose geht als Verfahren zum Enthärten von Wasser eigentlich schon ein paar Schritte weiter, weil das Wasser hier komplett gereinigt wird. Zwei verschieden konzentrierte Wasserlösungen, die durch eine Membran getrennt sind, streben einen Konzentrationsausgleich an. Die Membran lässt aber nur Wassermoleküle durch. Diese wandern also von der Seite mit reinem Wasser auf die Seite des Wassers mit gelösten Inhaltsstoffen. Dort wird die Lösung verdünnt. Im umgekehrten Prozess wird Druck auf die Lösung ausgeübt. Die Wassermoleküle folgen diesem Druck und treten durch die Membran von der Lösung auf die Seite des reinen Wassers über. Die gelösten Inhaltsstoffe können nicht durch die Membran hindurch, die Lösung wird aufkonzentriert und muss irgendwann entsorgt werden. Auch Osmoseanlagen lassen sich im Haus unter dem Waschbecken oder der Spüle einbauen.
In situ Wasser enthärten: Zusätze in Waschmitteln
Wasser kann auch direkt bei der Verwendung enthärtet werden. Dafür wurden in der Vergangenheit viele Zusätze für Waschmittel entwickelt.
- Zeolithe und Schichtsilikate sind Waschmittelzusätze, die auch Kationen austauschen können. Sie senken die Wasserhärte, indem sie Calcium und Magnesium binden.
- Komplexbildner nehmen Calcium- und Magnesium-Ionen quasi „gefangen“ bzw. maskieren sie. Dabei werden die Ionen von großen Molekülen umschlossen und stehen für andere Reaktionen wie die Kalkbildung nicht mehr zur Verfügung. Moleküle, die dies leisten können, sind EDTA und NTA, Triphosphate, Citrat (Salz der Zitronensäure) oder kurzkettige Polyacrylsäuren. Die beiden Letztgenannten sind mittlerweile Ersatzstoffe für Phosphate, die das Abwasser belasten und zur Überdüngung führen.
Im Kleinen: Wasser enthärten mit Essig
Jeder hat schon einmal einen Wasserkocher mit Zitronensäure oder Essig entkalkt. Säure kann also Kalk lösen. Umgekehrt kann gelöstes Carbonat bzw. Hydrogencarbonat Säure binden. Deshalb sind Zugaben von Essig Maßnahmen zum Enthärten von Wasser. Dies wird gern gemacht, um Wasser für das Blumengießen aufzubereiten. Es steht hier jedoch nicht primär das Enthärten des Wassers im Vordergrund, sondern die Senkung des pH-Werts. Manche Pflanzen mögen es halt saurer. Aber Vorsicht bei der Dosis. Zu viel Essig schadet eher.
Natron enthärtet zwar Wasser, aber …
Natron (Natriumhydrogencarbonat) ist für viele Zwecke gut. Universalreiniger, Backtriebmittel und Zahnpastenzusatz sind nur einige der vielzähligen Anwendungen. Löst Du es in Wasser, reagiert es schwach basisch. Und das führt zum Ausfällen des Kalks. Der Kalkstein muss also vorher abfiltriert werden, damit das Wasser weiterverwendet werden kann. Also eigentlich provoziert Natron den Vorgang, der ursprünglich verhindert werden sollte. Aber das Wasser ist danach weicher.
Andere Fällungsreaktionen zum Enthärten von Wasser
Der beim Natron beschriebene Effekt, das Ausfällen des Kalks, gelingt beispielsweise besser durch die Zugabe einer Suspension von Calciumhydroxid (Kalkmilch) oder durch Soda (Natriumcarbonat). Im ersten Fall wird der gebildete Kalkstein bei der Langzeit-Entcarbonisierung als Schlamm und bei der Schnell-Entcarbonisierung als sogenanntes Hartkorn ausgefällt. Es handelt sich hier um eine Teilenthärtung, weil nur die Carbonathärte entfernt wird. Beim Kalk-Soda-Verfahren wird Soda zugesetzt und das Wasser gleichzeitig erhitzt. Durch die Einführung von Ionentauschern hat dieses Verfahren aber an Relevanz verloren.
Wasser enthärten mit Magneten?
Es gibt Anbieter von Wasserenthärtern mit Magneten, deren Wirksamkeit aber in keinster Weise nachgewiesen ist. Themen rund um das Wasser werden gern esoterisch aufgeladen. Es steckt aber keine wissenschaftliche Substanz dahinter.
Wasser enthärten muss manchmal sein, es gibt viele Optionen
Hartes Wasser kann Dir im Haushalt ab und zu den Nerv rauben. Dafür haben wir Dir hier ein paar Methoden zum Enthärten von Wasser nahegebracht. Manche Wasserenthärtungsanlagen sind besser, manche haben Nachteile. Bevor Du aber in das Enthärten von Wasser einsteigst, solltest Du die Wasserhärte in Deinem Haushalt bestimmen, um zunächst die Notwendigkeit abzuklären.
