Kohlenstoff und Wasser

Elementarer Kohlenstoff liegt normalerweise nicht gelöst im Wasser vor. Stattdessen enthält Wasser Kohlenstoff in gelösten Gasen, Carbonatmineralen und organischen Verbindungen. Form und Konzentration sind wichtig, da sie Alkalinität, pH-Wert, Kalkablagerungen, Aufbereitungsleistung und Wasserqualität beeinflussen.

Kohlenstoff im Wasser kann Verschiedenes bedeuten. Gelöster anorganischer Kohlenstoff (DIC), organischer Kohlenstoff (DOC, POC oder TOC), gasförmiges Kohlendioxid und feste kohlenstoffhaltige Adsorbentien wie Aktivkohle dürfen nicht gleichgesetzt werden.

Anorganischer Kohlenstoff: Kohlendioxid, Hydrogencarbonat und Carbonat

In natürlichen Gewässern kommt gelöster anorganischer Kohlenstoff hauptsächlich als gelöstes Kohlendioxid (CO₂), Kohlensäure (H₂CO₃), Hydrogencarbonat (HCO₃⁻) und Carbonat (CO₃²⁻) vor. Ihre relativen Anteile hängen vor allem vom pH-Wert ab; auch Temperatur, Druck und die Zusammensetzung des Wassers beeinflussen das Gleichgewicht.

Kohlendioxid aus der Luft, der Bodenatmung und biologischer Aktivität kann sich im Wasser lösen. Kommt Wasser mit Kalkstein und anderen Carbonatmineralen in Kontakt, kann deren Auflösung dem Wasser Calcium, Magnesium und Hydrogencarbonat zuführen. In vielen Süßgewässern trägt Hydrogencarbonat am stärksten zur Alkalinität bei. Alkalinität bezeichnet die Fähigkeit des Wassers, Säure zu neutralisieren; sie ist nicht mit dem pH-Wert oder der Härte gleichzusetzen.

Bei höherem pH-Wert liegt ein größerer Anteil des anorganischen Kohlenstoffs als Carbonat vor. Wenn die Calcium- oder Magnesiumkonzentrationen und das Carbonatgleichgewicht eine Übersättigung erreichen, können Carbonatminerale ausfallen und Ablagerungen bilden. Änderungen des pH-Werts, der Temperatur, des Drucks oder des Gehalts an gelöstem CO₂ können dieses Gleichgewicht verschieben.

Organischer Kohlenstoff und Messgrößen der Wasserqualität

Natürliches organisches Material gelangt aus Böden, Pflanzen, Algen und durch mikrobielle Aktivität ins Wasser. Abwasser und industrielle Prozesse können weitere organische Verbindungen eintragen. Labore können gelösten organischen Kohlenstoff (DOC), partikulären organischen Kohlenstoff (POC) oder gesamten organischen Kohlenstoff (TOC) angeben. TOC ist ein Maß für den organischen Kohlenstoff in einer Probe; damit wird nicht der gesamte gelöste anorganische Kohlenstoff gemessen.

Organischer Kohlenstoff kommt in Verbindungen mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften vor. Einige sind biologisch abbaubar, andere sind beständig oder beeinflussen Farbe, Geschmack, Geruch, die Bildung von Desinfektionsnebenprodukten oder das Fouling von Membranen. Ein TOC-Wert allein identifiziert weder einzelne Verbindungen noch zeigt er, welches Aufbereitungsverfahren wirksam ist; das Aufbereitungsziel und die Wassermatrix sollten die weitere Analyse bestimmen.

Kohlenstoffformen und Wasseraufbereitung

Gelöstes Kohlendioxid: Belüftung oder Entgasung kann den Gehalt an freiem CO₂ senken, sofern Prozessbedingungen und Wasserchemie dies zulassen. Die Entgasung verändert das Carbonatgleichgewicht und kann den pH-Wert beeinflussen.
Hydrogencarbonat, Carbonat und Alkalinität: Für ein festgelegtes Ziel können pH-Wert-Einstellung, Kalkenthärtung, Fällung, Nanofiltration oder Umkehrosmose in Betracht gezogen werden. Die Auswahl hängt von Härte, Alkalinität, Sättigung, Ausbeute und Reststoffen ab.
Organische Verbindungen: Eine biologische Behandlung kann biologisch abbaubares organisches Material verringern. Die Adsorption an Aktivkohle kann viele ausgewählte organische Verbindungen entfernen; die Leistung hängt jedoch vom Adsorbens, den Zielschadstoffen und den Betriebsbedingungen ab.

Aktivkohle ist ein poröses Aufbereitungsmedium und kein gelöster elementarer Kohlenstoff. Granulierte Aktivkohle ist kein allgemeines Verfahren zur Entfernung von Hydrogencarbonat oder anderem gelösten anorganischen Kohlenstoff. Umkehrosmose und Nanofiltration können viele gelöste Ionen und einige organische Stoffe verringern, doch neutrales gelöstes CO₂ kann Membranen passieren und eine separate Entgasung oder Nachbehandlung erfordern.

Beispiele für Carbonat- und Hydrogencarbonatverbindungen, häufige industrielle und natürliche Wasserströme sowie geeignete Aufbereitungswege finden Sie unter häufige kohlenstoffhaltige Salze im Wasser. Weitere Informationen: Adsorption an Aktivkohle, Carbonat und Hydrogencarbonat im Bewässerungswasser und Calcium im Wasser.

Laborwasserprobe neben Kalkstein und einer Aufbereitungssäule mit granulierter Aktivkohle — Kohlenstoff im Wasser umfasst gelöste Carbonatverbindungen und organische Verbindungen, die mit unterschiedlichen Verfahren behandelt werden können.

Besprechen Sie eine Herausforderung bei der Wasseraufbereitung im Zusammenhang mit Kohlenstoff

Die Bewertung beginnt mit dem Aufbereitungsziel und einer geeigneten Wasseranalyse. Je nach Fall können pH-Wert, Alkalinität, anorganischer Kohlenstoff, Härte, TOC oder DOC, relevante organische Stoffe, Temperatur und Durchfluss zu den Parametern gehören. Diese Daten helfen beim Vergleich der Optionen; kein einzelnes Verfahren eignet sich für jeden kohlenstoffhaltigen Wasserstrom.

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Zuletzt überprüft: 7. November 2026 von Lenntech.