Häufige Borsalze in wässrigen Lösungen und Verfahren zu ihrer Entfernung und Aufreinigung

Bor in natürlichen und industriellen Wässern wird als Gesamtbor gemessen, seine gelöste Form verändert sich jedoch mit dem pH-Wert und der Wasserchemie. Borsäure und Boratspezies sind die wichtigsten Formen in wässriger Lösung; Boratminerale und borhaltige Salze können Borquellen im Grundwasser, Prozesswasser und in konzentrierten Solen sein.

Müssen erhöhte Borkonzentrationen in einer Wasserversorgung, einem Prozessstrom oder einer Sole behandelt werden? Die Wahl des Verfahrens hängt von der Borspeziation, dem Salzgehalt, der erforderlichen Wasserqualität und dem Umgang mit Konzentrat oder Regenerationsabfällen ab.

Häufige Borsalze und Borformen im Wasser

Die Tabelle unterscheidet zwischen Verbindungen, die als Feststoffe verwendet werden oder vorkommen, und den im Wasser gemessenen gelösten Spezies. Ein Laborergebnis wird üblicherweise als Bor (B) angegeben; daraus lässt sich nicht ableiten, dass ein bestimmtes Salz als intakte Verbindung in der Probe vorliegt.

Borverbindung oder -form	Formel	Typische Anwendung / Branche / Einsatzbereich	Typische wässrige Ströme, in denen sie vorkommen	Löslichkeit und Verhalten im Wasser
Borsäure	H₃BO₃ oder B(OH)₃	Glas, Keramik, chemische Produkte und Borverbindungen.	Meerwasser, durch borathaltige geologische Formationen beeinflusstes Grundwasser, geothermische Wässer und industrielles Prozesswasser.	Wasserlöslich; laut dem zitierten Datenblatt etwa 4,72 % (Massenanteil) bei 20 °C. Die Löslichkeit steigt mit der Temperatur. In den meisten Süßwässern mit annähernd neutralem pH-Wert ist sie die vorherrschende gelöste Form.
Natriumtetraborat-Decahydrat (Borax)	Na₂B₄O₇·10H₂O	Glas- und Emailherstellung, Reinigungsmittel und Boratverarbeitung.	Abfluss- oder Prozesswässer im Umfeld von Boratlagerstätten, bei der Handhabung von Borax sowie bei industrieller Reinigung oder Herstellung.	Wasserlöslich; laut dem zitierten Datenblatt etwa 4,71 % (Massenanteil) bei 20 °C. Hydratform und Temperatur beeinflussen den Wert. Gelöstes Borax trägt Natrium und boratbezogene Spezies zum Wasser bei.
Andere Natriumtetraborat-Hydrate	Na₂B₄O₇·5H₂O; Na₂B₄O₇	Industrielle Boratprodukte, Glas, Waschmittel und chemische Herstellung.	Prozessspülwässer, bei der Produktauflösung entstehende Lösungen und boratreiche Solen.	Löslich; die Löslichkeit hängt von der Temperatur und dem Hydratationszustand ab. Werte sollten nicht verglichen werden, ohne die Feststoffform und die Bezugsgröße der Messung anzugeben.
Natriummetaborat (hydratisierte Formen)	NaBO₂·nH₂O	Herstellung von Spezialchemikalien und alkalische Reinigungsformulierungen.	Industrielles Waschwasser und Lösungen aus der Boratverarbeitung.	Gut löslich; die Speziation in wässriger Lösung hängt von Konzentration, pH-Wert und Temperatur ab.
Kaliumtetraborat (hydratisierte Formen)	K₂B₄O₇·nH₂O	Spezialglas, Keramik sowie Anwendungen im Labor oder in der Chemie.	Bei der Produktauflösung entstehende Lösungen und Ströme aus der Spezialfertigung; seltener als Natriumborate.	Löslich; für einen quantitativen Wert müssen Hydratform und Temperatur angegeben werden.
Colemanit und Ulexit (natürliche Boratminerale)	Ca₂B₆O₁₁·5H₂O; NaCaB₅O₆(OH)₆·5H₂O	Natürliche Boraterze, die zur Herstellung von Borprodukten abgebaut werden.	Grundwasser, Drainagewasser und Sickerwasser, die mit Boratlagerstätten, Grubenbauen oder Bergbaurückständen in Kontakt kommen.	Die Auflösung dieser Minerale erfolgt langsamer und in geringerem Umfang als die Auflösung löslicher Natriumborate; die Auflösungsgeschwindigkeit hängt von pH-Wert, Temperatur, Partikelgröße und Wasserzusammensetzung ab.
Borationen in Lösung	Bei höherem pH-Wert hauptsächlich B(OH)₄⁻	Eine Spezies in wässriger Lösung statt eines eigenständigen trockenen Salzes.	Alkalisches Grundwasser, industrielles Prozesswasser und konzentrierte Solen.	Gelöst. Sein Anteil im Verhältnis zur neutralen Borsäure nimmt mit steigendem pH-Wert zu; die scheinbare Speziation hängt auch vom Salzgehalt ab.

Hinweis zur Formel: Ulexit wird üblicherweise als NaCaB₅O₆(OH)₆·5H₂O angegeben (entspricht NaCaB₅O₉·8H₂O). Verwenden Sie die Mineralformel; behaupten Sie nicht, dass Ulexit als intaktes gelöstes Molekül vorliegt.

Warum der pH-Wert für die Borentfernung wichtig ist

Borsäure ist eine schwache Säure. Bei annähernd neutralem pH-Wert liegt gelöstes Bor überwiegend als ungeladenes B(OH)₃ vor; das negativ geladene Borat-Ion B(OH)₄⁻ gewinnt in Süßwasser an Bedeutung, wenn sich der pH-Wert etwa 9,2 nähert oder diesen Wert überschreitet. Salzgehalt und Ionenstärke können den scheinbaren Übergangsbereich verschieben. Da bei vielen Analysen das Gesamtbor als B angegeben wird, sollten bei der Auslegung der Aufbereitung der pH-Wert und die vollständige Wasserzusammensetzung berücksichtigt werden, statt von einem einzelnen Salz auszugehen.

Möglichkeiten zur Entfernung, Trennung und Rückgewinnung

Ziel	Mögliche Technologie	Hinweise zur Auswahl
Borgehalt in Trink- oder Prozesswasser senken	Umkehrosmose (RO)	Ungeladene Borsäure wird im Allgemeinen weniger wirksam zurückgehalten als geladenes Borat. Membrantyp, pH-Wert, Salzgehalt und Ausbeute beeinflussen die Leistung. Ein zweiter Durchgang mit angepasstem pH-Wert oder eine speziell für die Borrückhaltung ausgewählte Membran kann die Entfernung verbessern; testen Sie das tatsächlich zu behandelnde Wasser.
Wasser auf einen niedrigen Bor-Zielwert nachbehandeln	Borselektiver Ionenaustausch oder Adsorption	Spezielle Medien können Bor binden, doch Kapazität und Selektivität hängen von der Wasserzusammensetzung ab. Bei der Regeneration entsteht ein Reststrom, der sachgerecht behandelt werden muss.
Bor aus konzentrierter Sole entfernen oder ein Borprodukt zurückgewinnen	Selektive Adsorption oder Ionenaustausch; Lösungsmittelextraktion; Fällung oder Kristallisation	Dies sind mögliche Verfahrenswege, keine universellen Lösungen. Konkurrierende Salze, Borkonzentration, Produktspezifikation, Reagenzienverbrauch und Umgang mit Reststoffen bestimmen die Machbarkeit. Pilot- oder Laborversuche können sinnvoll sein.
Gesamtgehalt an gelösten Salzen senken	Elektrodialyse (ED) oder eine Verfahrenskette ohne Flüssigkeitseinleitung (ZLD)	Diese Verfahren dienen der Aufkonzentrierung von Ionen oder dem Management von Sole, sind aber nicht automatisch selektive Schritte zur Borentfernung. Die Bor-Speziation sowie das angestrebte Produkt oder der Zielwert für die Einleitung müssen geprüft werden.

Konventionelle Koagulation, Sedimentation, Filtration und Chlorung entfernen gelöstes Bor normalerweise nicht in nennenswertem Umfang. Wählen Sie das Verfahren anhand einer repräsentativen Analyse aus, die Gesamtbor, pH-Wert, TDS, Hauptionen, Alkalinität, Siliciumdioxid, Temperatur und Durchfluss umfasst. Berücksichtigen Sie bei der Gesamtauslegung auch den Verbleib von RO-Konzentrat, verbrauchten Medien und Regenerationslösungen.

Besprechen Sie eine Herausforderung bei der Wasseraufbereitung

Wenn Sie eine bestimmte Wasser- oder Solezusammensetzung besprechen möchten, kontaktieren Sie Lenntech unter info@lenntech.com.

Quellen und weiterführende Literatur

Preis anfragen

Tel: +31 152 755 705
info@lenntech.com

Preis anfragen