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Chemikalien zur Wasserbehandlung

Um Wasser aufzubereiten, kann eine Vielzahl an Chemikalien verwendet werden:

Anbieter:

Avista   

GE        

Ropur      

Algizide

Hierbei handelt es sich um Chemikalien, die blaue oder grüne Algen vernichten, wenn sie ins Wasser gegeben werden. Beispiele hierfür sind Kupfersulfat, Eisensalze, Ammoniumsalze und Benzalkoniumchlorid. Algizide sind sehr effektiv gegen Algen, jedoch können sie bei natürlich auftretenden Algenblüten kaum etwas ausrichten. Die Algizide töten zwar die Algen ab, jedoch entfernen sie nicht die Gifte, die diese nach deren Tod aussondern.

Entschäumer

Unter Schaum werden gasförmige Bläschen verstanden, die von festen oder flüssigen Wänden eingeschlossen sind. Aufgrund thermodynamischer Gesetze und der Schwerkraft ist die Lebensdauer von Schaum von vornherein auf natürliche Weise begrenzt, Antischaummittel beschleunigen den Prozess des Zerfalls des Schaums.

Schaum verursacht Probleme in industriellen Prozessen und verringert die Qualität der fertigen Produkte. Wenn die Schaumbildung nicht unter Kontrolle gehalten wird, kann Schaum die Kapazität der Anlagen verringern und die Prozessdauer, sowie dessen Kosten erhöhen.

Entschäumer bestehen aus Mono- und Diglyceriden von Fettsäuren oder Siloxanen. Dabei bewirken letztere den schnellen Zusammenbruch des Schaumgerüstes aufgrund ihrer lipophilen und spreizenden Eigenschaften. Entschäumer sind entweder als Pulver oder Emulsion erhältlich.

Pulver
Entschäumer in Pulverform basieren meist auf modifizierten Polydimethylsiloxanen. Die Produkte variieren in deren Zusammensetzung, dennoch sorgen sie in vielen Anwendungen und unter unterschiedlichen Bedingungen für eine gute Entschäumung.

Entschäumer sind chemisch inert, sie reagieren also nicht mit dem zu entschäumenden Medium. In der Regel sind sie geruch- und geschmacklos, schwersiedend, ungiftig und nicht korrosiv. Der einzige (große) Nachteil des Pulvers ist, dass sie nicht in wässrigen Lösungen verwendet werden können.

Emulsionen
Hierbei handelt es sich um wässrige Emulsionen flüssiger Polydimethylsiloxane. Diese haben die gleichen Eigenschaften wie das Pulver, jedoch können sie in wässrigen Systemen eingesetzt werden.

Biozide

Siehe Desinfektionsmittel oder klicken sie hier für mehr Informationen über die verschiedenen Biozide.

Chemikalien für Kesselwasser

Dies beinhaltet alle Chemikalien, die für die folgenden Anwendungen verwendet werden:
· Sauerstoff Spülverfahren
· Verhinderung von Kalkablagerungen
· Korrosions-Inhibition
· Entschäumung
· Steuerung des pH-Wertes

Fällungsmittel

Als Fällungsmittel werden positive Ionen, die eine hohe Wertigkeit aufweisen, bevorzugt. Normalerweise werden Aluminium (häufig als Al2(SO4)3-) und Eisen (in Form von FeCl3 oder Fe2(SO4)3-) verwendet. Auch die vergleichsweise billige Alternative FeSO4 kann unter der Bedingung, dass es während einer Begasung zu Fe3+ oxidiert wird, verwendet werden.

Das Ausmaß der Koagulation ist sehr stark von der Menge an zugegebenem Fällungsmittel, dem pH-Wert und der Konzentration der Kolloide abhängig. Um den pH-Wert auf die Anwendung abzustimmen, wird häufig Ca(OH)2 als Fällungshilfsmittel dazugegeben.

Die benötigte Konzentration liegt meist zwischen 10 und 90 mg Fe3+ / L, wenn jedoch andere Salze vorhanden sind, muss eine höhere Konzentration angewendet werden.

Korrosionsinhibitoren

Als Korrosion wird die Reaktion eines Werkstoffes mit seiner Umgebung bezeichnet. Dabei tritt eine messbare Veränderung des Metalls auf, die meist zu einer Beeinträchtigung der Funktion kritischer Bauteile oder des ganzen Systems führt. Aus diesem Grund werden Korrosionsinhibitoren oft verwendet. Sie reagieren chemisch mit den Metalloberflächen und bilden somit eine Schutzschicht auf diesen aus.

Es wird zwischen fünf verschiedenen Arten von Korrosionsinhibitoren unterschieden:

  1. Inhibitoren, die zu einer Passivierung des Metalls führen: Diese schützen das Metall, in dem sie es zu einer Passivierung zwingen. Beispiele hierfür sind oxidierende Anionen, wie Chromate, Nitrite und Nitrate, und nicht-oxidierende Ionen wie Phosphate und Molybdate. Diese Gruppe ist die effektivste und wird deswegen auch am häufigsten verwendet.

  2. Kathodische Inhibitoren: Zu dieser Gruppe zählen zum Beispiel Arsen- und Antimonverbindungen. Sie erschweren die Rekombination und Entladung von Wasserstoff. Andere kathodische Inhibitoren, wie Calcium-, Zink- oder Magnesiumionen adsorbieren in Form ihrer Oxide an der Metalloberfläche und bilden eine Schutzschicht aus.

  3. Organische Inhibitoren: Diese schützen die gesamte Metalloberfläche, indem sie eine hydrophobe Schutzschicht auf dieser ausbilden. Aufgrund der Ionenladung des Inhibitors und der Ladung der Metalloberfläche, werden die organischen Inhibitoren auf ihr adsorbiert.

  4. Korrosionshemmer, die Ablagerungen erzeugen: Damit sind Komponenten gemeint, die auf der Metalloberfläche Ablagerungen erzeugen und somit eine Schutzschicht ausbilden. Die am häufigsten verwendeten Vertreter dieser Kategorie sind Silikate und Phosphate.

  5. Flüchtige Korrosionshemmer (VCI): Diese werden durch Verdampfung aus einer Quelle in direkte Nähe der Korrosionsstelle gebracht. Wenn diese die Metalloberfläche berühren kondensiert der Dampf und wird von der Feuchtigkeit hydrolysiert um schützende Ionen freizusetzen. Beispiele dafür sind Morpholin und Hydrazin sowie verdampfbare Feststoffe wie Salze von Dicyclohexylamin, Cyclohexzlamin und Hexamethylenamine.

Desinfektionsmittel

Desinfektionsmittel töten ungewollte Mikroorganismen im Wasser ab. Es gibt viele verschiedene Arten von Desinfektionsmittel:
· Chlor (Dosis 2-10 mg/L)
· Chlordioxid
· Ozon
· Hypochlorit

Desinfektion mit Chlordioxid
ClO2 wird meist als primäres Desinfektionsmittel für Oberflächenwasser mit Geruchs- und Geschmacksproblemen verwendet. Es ist bereits bei geringen Konzentrationen wie 0,1 ppm sowie über einen breiten pH-Bereich ein effektives Biozid. ClO2 greift die Zellwand von Bakterien an und reagiert mit den essentiellen Aminosäuren im Cytoplasma der Zelle. Dies führt zum Tod des Organismus, wobei als Nebenprodukt der Reaktion Chlorit entsteht. Die Desinfektion mit Chlordioxid erfolgt nach dem selben Prinzip wie mit Chlor, außer dass mit Chlordioxid keine für den Menschen gefährlichen Nebenprodukte entstehen.

Desinfektion mit Hypochlorit
Hypochlorit wird genauso angewendet wie Chlordioxid und Chlor, dennoch ist diese Möglichkeit der Desinfektion nicht mehr weit verbreitet. Ein Umweltinstitut konnte nachweisen, dass dies der Grund für das Auftreten von Bromaten in Gewässern ist.

Ozon-Desinfektion
Ozon ist ein sehr starkes Oxidationsmittel mit äußerst geringer Lebensdauer. Es besteht aus drei Sauerstoffatomen und bildet somit O3. Gerät Ozon in Kontakt mit Gerüchen, Bakterien oder Viren, so zerstört das zusätzliche O-Atom diese sofort durch Oxidation. Dabei entsteht aus dem Ozon Sauerstoff als einziges Nebenprodukt.

Desinfektionsmittel können in vielen Bereichen der Industrie eingesetzt werden: in der pharmazeutischen Industrie, der Trinkwasserherstellung, bei der Behandlung von Prozesswasser, der Herstellung von Reinstwasser und für die Oberflächendesinfektion.

Chlordioxid wird hauptsächlich zur Trinkwasseraufbereitung und zur Desinfektion von Rohrleitungen verwendet.

Jede Desinfektionstechnik hat ihre spezifischen Vorteile und Anwendungsbereiche. In der unten stehenden Tabelle sind einige Vor- und Nachteile dargestellt.

Technologie Umwelt-verträglichkeit Neben-produkte Effektivität Investition Betriebs-kosten Fluide Oberflächen
Ozon

+

+

++

-

+

++

++

UV

++

++

+

+/-

++

+

++

Chlordioxide

+/-

+/-

++

++

+

++

--

Chlorgas

--

--

-

+

++

+/-

--

Hypochlorit

--

--

-

+

++

+/-

--

Flockungsmittel

Um die Flockenbildung gelöster Feststoffe in Wasser zu fördern werden polymerisierte Flockungsmittel (Polyelektrolyte) angewendet. Diese begünstigen die Bindungszustände zwischen Partikeln. Die Polymere haben, in Abhängigkeit von ihrer Ladung, ihrem Molekulargewicht (zwischen 105 and 106 g/ mol) und ihrem molekularen Vernetzungsgrad spezielle Eigenschaften, sind jedoch wasserlöslich.
Es gibt kationische Polymere, die auf Stickstoff basieren und anionische Polymere, die auf Carboxylationen und Polyampholyten, basieren. Polyampholyte tragen sowohl negative als auch positive Ladungen.

Neutralisationsmittel

Um Säuren und Basen zu neutralisieren verwenden wir entweder eine wässrige Lösung von Natriumhydroxid (NaOH), Calciumcarbonat (Ca(OH)2) oder Kalkmilch um den pH-Wert zu erhöhen. Um diesen zu senken, werden verdünnte Schwefelsäure (H2SO4) oder verdünnte Salzsäure (HCl) verwendet. Die Konzentration der Neutralisierungsreagenzien hängt vom pH-Wert des Wassers im Reaktionsgefäß ab. Neutralisationsreaktionen mit Säure führen zu einem Anstieg der Temperatur.

Oxidationsmittel

Chemische Oxidationsprozesse verwenden Oxidationsmittel um die COD/BOD Grade zu reduzieren. Dabei werden sowohl organische als auch anorganische Stoffe (oxidierbare) entfernt. Diese Prozesse sind dazu in der Lage organische Stoffe komplett zu Kohlendioxid und Wasser zu oxidieren. Es sind viele verschiedene Oxidationsmittel erhältlich. Zum Beispiel:
· Wasserstoffperoxid
· Ozon
· Kombination aus Wasserstoffperoxid und Ozon
· Sauerstoff

Wasserstoffperoxid
Aufgrund seiner Eigenschaften ist es ein weit verbreitetes Oxidationsmittel: es gilt als sicher, effektiv, stark und vielseitig. Die Hauptanwendungsbereiche von H2O2 sind Oxidation zur Geruchs- und Korrosionskontrolle, organische Oxidation, Oxidation von Metallen und Giften. Die am schwierigsten zu oxidierenden Verunreinigunen erfordern meist die Verwendung von katalytisch aktiviertem H2O2. Als Katalysatoren können Eisen, Kupfer, Mangan und andere Übergangsmetalle verwendet werden.

Ozon
Ozon kann nicht nur als Desinfektionsmittel verwendet werden, sondern auch um durch Oxidationsreaktionen Stoffe aus dem Wasser zu entfernen. Ozon reinigt das Wasser, indem es organische Bindungen aufbricht und anorganische Stoffe in eine unlösliche Form überführt, die anschließend abgefiltert werden kann. Diese Anwendung von Ozon kann bis zu 25 Verunreinigungen gleichzeitig entfernen.
Chemikalien, die mit Ozon entfernt werden können:
· Absorbierbare organische Halogenverbindungen
· Nitrite
· Eisen
· Mangan
· Cyanide
· Pestizide
· Stickoxide
· Geruchsubstanzen
· Chlorinierte Kohlenwasserstoffe
· PCB's

Sauerstoff
Ebenfalls als Oxidationsmittel kann Sauerstoff verwendet werden, zum Beispiel um Eisen und Mangan zu oxidieren. Die dabei stattfindenden Reaktionen sind meist sehr ähnlich:
Oxidierung von Eisen und Mangan:
2 Fe2+ + O2 + 2 OH- -> Fe2O3 + H2O
2 Mn2+ + O2 + 4 OH- -> 2 MnO2 + 2 H2O

Sauerstoff-Adsorber

Sauerstoff-Adsorption meint hier im weitesten Sinn Sauerstoff davon abzuhalten unerwünscht Stoffe in Wasser und anderen Flüssigkeiten zu oxidieren. Diese Sauerstoff-Adsorbentien sind meist Organische Verbindungen (z.B. Diethylhydroxyethanol, Methylethyletoxim) sowie Anorganische Salze wie Natriumsulfit(Na2SO3) oder Cobaltchlorid, zu denen Sauerstoff eine hohe Affinität besitzt.

Chemikalien zur Einstellung des pH-Wertes

Kommunales Wasser ist meist auf einen bestimmten pH-Wert eingestellt, um Korrosion der Rohrleitungen und das Lösen von Blei im Wasser zu verhindern. Während vieler Wasseraufbereitungsmaßnahmen ist die Einstellung auf einen bestimmten pH-Wert notwendig. Diese Einstellung erfolgt durch Zugabe von Säuren oder Basen. Zur Reduzierung des pH-Wertes einer basischen Lösung kann zum Beispiel Salzsäure dazugegeben werden. Um den pH-Wert einer sauren Lösung zu erhöhen kann Natriumlauge verwendet werden. Zur Neutralisation wird der pH-Wert auf 7 bis 7,5 eingestellt, indem die erforderliche Konzentration an Säure oder Base dazugegeben wird. Diese Konzentration ist abhängig von der Art der Substanz und dem pH-Wert der erreicht werden will.

Harz-Reiniger

Ionenaustauscherharze müssen, wenn ein entsprechendes Wasservolumen aufbereitet wurde, regeneriert werden, danach können sie wiederverwendet werden. Allerdings lagern sich jedesmal wenn das Harz verwendet wird, Verunreinigungen auf diesem an. Durch die Regeneration können diese Verunreinigungen nicht entfernt werden, deshalb muss das Harz mit bestimmten Chemikalien gereinigt werden.
Für die Reinigung können zum Beispiel Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Zitronensäure und Chlordioxid verwendet werden.
Organische Verunreinigungen können mit einer 500 ppm Chlordioxidlösung durch Oxidation aus dem Harz entfernt werden, vor jedem Reinigungsschritt sollten die Harze jedoch regeneriert werden.

Ablagerungsinhibitoren

Ablagerungen bilden sich bevorzugt bei erhöhter Temperatur auf Oberflächen. Unter normalen Bedingungen gelöste Stoffe beginnen ab einer bestimmten Konzentration und/oder Temperatur auszufallen oder fest zu werden. Beispiele für diese Ablagerungen sind Kalziumcarbonat, Kalziumsulfat und Kalziumsilicat.

Ablagerungsinhibitoren sind oberflächenaktive, negativ polarisierte Polymere, z.B. Phosphatester, Polyacrylsäuren mit geringem Molekulargewicht oder auch Phosphorsäure. Wenn die Mineralien ihr Löslichkeitsprodukt überschreiten, werden sie von den Polymeren o.Ä. adsorbiert. Dabei geht die Kristallisationsstruktur der Mineralien verloren und somit werden Ablagerungen auf Oberflächen verhindert. Allerdings verbleiben die Polymer- und Mineralienpartikel anschließend in der Lösung.

Hier finden Sie auch Informationen über Pooltestkits und Poolkontrolle

Um Begriffe aus dem Wasserbereich nachzuschlagen, verwenden Sie unser Wasserlexikon

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