Ionentauscher zur Wasserenthärtung

Zu viel Kalk im Wasser macht das Wasser hart. Sehr hartes und kalkhaltiges Wasser kann unschöne Flecken auf Armaturen hinterlassen, bei empfindlicher Haut zu Hautirritationen führen und auf Dauer elektronische Geräte beschädigen. Um dagegen zu wirken, ist eine Wasserenthärtung sinnvoll. Der Ionenaustauscher ist eine von verschiedenen Möglichkeiten, Wasser zu enthärten, also die Menge an Kalk darin zu reduzieren. Lesen Sie hier, welche Vor- und Nachteile diese Methode mit sich bringt und wie sie funktioniert.

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Wasserkunde: Ionen im Wasser

Die Wasserqualität in Deutschland ist grundsätzlich sehr gut, denn das Wasser wird mit einem speziellen Verfahren aufwendig aufbereitet, sodass es am Ende Trinkwasserqualität hat und durch unsere Leitungen fließen kann. Dabei wird das Wasser von schädlichen Bakterien und Substanzen befreit, sodass ein nahezu reines und gesundes Wasser entsteht. Dennoch können sich im Wasser weiterhin gelöste Stoffe befinden.

Unser Leitungswasser enthält Mineralien wie Calcium, Natrium und Magnesium. Diese Mineralien z.B. zählen zu den gelösten Stoffen im Wasser und gehören zu den elektrischen Ladungsträgern, den sogenannten Ionen. Die positiv geladenen Ionen werden Kationen genannt, die negativ geladenen Ionen heißen Anionen. Zu den Kationen zählen die Mineralien Calcium und Magnesium. Ein großes Vorkommen dieser beiden Stoffe ist für einen hohen Kalkanteil im Wasser verantwortlich und führt zu vermehrter Kalkbildung. Diese Informationen sind wichtig, um den Prozess und die Funktionsweise eines Ionenaustauschers zu verstehen.

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Was ist ein Ionenaustauscher?

Ionenaustauscher werden eingesetzt, um das Wasser weicher zu machen, indem elektrische Ladungsträger (Ionen), aus dem Wasser entfernt werden.

Doch was genau ist ein Ionenaustauscher? Um diese Frage zu beantworten, braucht es ein wenig chemisches Wissen: Salze, Säuren und Laugen sind aus Ionen aufgebaut. Diese Stoffe zerfallen mehr oder weniger, wenn sie im Wasser gelöst werden. Ionenaustauscher besitzen die Fähigkeit, bestimmte Ionen aus Lösungen zu binden und mit anderen Ionen der gleichen Ladung zu ersetzen.

Es wird zwischen Kationen- und Anionentauscher unterschieden in Bezug auf die Ladung, die gefiltert werden soll. Wird ein Ionentauscher für die Wasserenthärtung eingesetzt, werden die Calcium- und Magnesiumkationen aus dem Wasser entfernt, denn diese sind für die Kalkbildung im Wasser verantwortlich. Diese Kationen werden dann durch Natriumionen ausgetauscht. Zusätzlich wird in diesem Prozess Chlorid in das Abwasser abgegeben. Deswegen benötigen Ionenaustauscher auch regelmäßig Natriumchlorid. Die Ionentauscher selbst bestehen aus Kunstharzen bzw. Polymeren (Kunststoffe), die als Trägermedium für den Austausch der Ionen dienen.

Ionenaustauscher: Funktionsweise Schritt für Schritt erklärt

Die Ionen geben dem Wasser bestimmte Eigenschaften wie die elektrische Leitfähigkeit, die Wasserhärte oder auch der pH-Wert. Die Löslichkeit dieser Stoffe wird wesentlich von ihrer Menge im Wasser und der Wassertemperatur beeinflusst. Ionenaustauscher bereiten Wasser gezielt auf, indem die elektrischen Ladungsträger entfernt oder mit anderen Ionen ausgetauscht werden.

Der Vorgang des Ionenaustauschs funktioniert folgendermaßen:

1. Schritt: Eine spezielle Lösung strömt durch den Ionentauscher. In dieser Lösung befinden sich entweder positiv oder negativ geladene Ionen. Im häuslichen Gebrauch wird hierzu häufig eine Lösung aus Natriumchlorid verwendet. Dieser Prozess heißt „Regeneration“.
2. Schritt: Strömt nun Leitungswasser in den Ionenaustauscher, so bleiben an dem Ionenaustauscher-Harz dann die zu entfernenden Ionen (Calcium und Magnesium) aus dem Leitungswasser haften, um mit den Natriumionen der vorherigen Lösung ausgetauscht zu werden.
3. Schritt: Die Calcium- und Magnesiumionen bleiben im Austauscherharz „hängen“. Natrium wird an das Leitungswasser abgegeben.
4. Schritt: Sind keine Natriumionen mehr übrig, so gilt der Ionenaustauscher als „erschöpft“. An diesem Punkt wird die im Ionenaustauscher verbleibende Lösung aus Calcium, Magnesium und Chlorid in das Abwasser gespült. Deswegen benötigen Ionenaustauscher auch einen Abwasseranschluss.
5. Schritt: Als Nächstes setzt eine neue „Regeneration“ ein, und der Prozess beginnt wieder bei Schritt 1.