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Bei der Entkarbonisierung werden durch Ionenaustausch an Hydrogencarbonat gebundene Erdalkali-Ionen (Karbonathärte) entfernt. Die Austauschprodukte reagieren zu Kohlensäure, bzw. zu Wasser und Kohlendioxid. Die Regeneration erfolgt mit Säure.
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| Bild: Entkarbonisierungsanlage, mit Regenerationsbehälter, Neutralisationstank und Rieseler. |
In einer Entkarbonisierungsanlage werden an Hydrogenkarbonat (HCO3-) gebundene Erkalkali-Ionen wie Calcium (Ca2+) und Magnesium (Mg2+) an schwach saurem Ionenaustauschharzen gegen Wasserstoff-Ionen (H+) ausgetauscht. Dazu durchfliesst das zu entkarbonisierende Wasser in Behältern das Harzbett. Der Ionentausch geschieht z.B. nach dem Schema:
Ca(HCO3)2 + 2H [Harz] → Ca [Harz] + 2H2CO3
Das Reaktionsprodukt ist Kohlensäure (H2CO3), weshalb entkarbonisiertes Wasser meist schwach sauer reagiert. Durch einen nachgeschalteten Rieseler kann ein Teil dieser Kohlensäure entfernt werden. Durch Entkarbonisierung verringert sich der Salzgehalt des Rohwassers, man spricht auch von einer Teilentsalzung. Die Konzentration von an Hydrogencarbonat gebündenen Erkalkali-Ionen kann durch Entkarbonisierung auf < 0,05 ... 0,25 mmol/l reduziert werden, entsprechend einer Karbonathärte von ungefähr < 0,28 ... 1,4 °dH.Bei Erschöpfung der Harze erfolgt die Regeneration mit Salzsäure (HCl) oder Schwefelsäure (H2SO4), z.B. nach dem folgenden Schema:
Ca [Harz] + 2HCl → 2H [Harz] + CaCl2
Neben Salzen wie Calciumchlorid (CaCl2) enthält das Regenerations-Abwasser meist auch einen geringen Überschuss an Säure, und muss entsprechend vor dem Ableiten in die Kanalisation neutralisiert werden. Der zur Regeneration erforderliche Chemikalienüberschuss ist deutlich geringer als bei anderen Ionenaustauschverfahren.
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| Bild: Entkarbonisierungsanlage, Durchsatzleistung 5 m³/h, aufgestellt 1999 in L'Amali, Argentinien. |
(variabel je nach Ausführung und Betriebsbedingungen)
| Durchsatzleistung: | 0,5 ... 200 m³/h |
| Rohwasservordruck, abs: | 2 ... 10 bar |
| Rohwassertemperatur: |
8 ... 50 °C bis 120 °C für Spezialanwendungen |
| Rohwasserqualität: |
vorfiltriertes Brunnen- oder Oberflächenwasser Stadtwasser |
| Standzeit: | 6 ... 24 h |
| Regenerationsmittel: |
Salzsäure (HCl) Schwefelsäure(H2SO4) |
| Qualität des entkarbonisierten Wassers: |
An Hydrogencarbonat gebunde Erdalkalien < 0,05 ... 0,25 mmol/l ≈ Karbonathärte < 0,28 ... 1,4 °dH |
| Behältermaterial: |
glasfaserverstärkter Kunststoff (GfK) Stahl (beschichtet) Edelstahl (nur bei Regeneration mit Schwefelsäure) |
| Rohrleitungsmaterial: |
PVC PP Edelstahl (nur bei Regeneration mit Schwefelsäure) |
| Austauschmedium: | Ionenaustauschharz, schwach sauer |
Gering. Im Wesentlichen verursacht durch Abwasser und Säureverbrauch bei der Regeneration, sowie durch Handhabung und Lagerung der Säure entstehende Kosten. Entsprechend abhänging von der Karbonathärte des Rohwasser, sowie den Kosten für Rohwasser und Säuren. Der Säurebedarf zur Regeneration ist im Vergleich zu anderen Ionenaustauschverfahren gering.