Häufige Silicasalze und Silikatverbindungen in wässrigen Lösungen sowie Technologien zu ihrer Entfernung und Aufreinigung
Silica spielt in natürlichen und industriell genutzten Wässern eine wichtige Rolle. Der Begriff „Silicasalze“ ist jedoch mit Vorsicht zu verwenden: Gelöstes Silicium liegt häufig als Kieselsäure vor, während Silikatsalze wie Natriumsilikat in einigen industriellen Anwendungen und bei der Wasseraufbereitung eingesetzt werden. Mineralische Ablagerungen wie amorphe Kieselsäure sind Feststoffe und keine gelösten Salze.
Wichtige Unterscheidung: Wasseranalysen geben gelöste oder gesamte Kieselsäure üblicherweise in mg/L SiO2 oder mg/L Si an. Dies sind Bezugsgrößen für die Angabe des Messwerts und kein Nachweis dafür, dass ein bestimmtes Salz vorliegt. Vor der Auswahl einer Behandlung sind gelöste, kolloidale und partikuläre Formen zu bestimmen.
Häufige Kieselsäure- und Silikatformen in wasserführenden Strömen
| Form oder Verbindung | Formel / Beschreibung | Typische Anwendung / Branche / Verwendung | Typische wässrige Ströme, in denen sie vorkommen |
|---|---|---|---|
| Gelöste Kieselsäure (Orthokieselsäure) | Si(OH)4; häufig angegeben als SiO2 oder Si | Natürliche gelöste Form, die bei der Verwitterung von Gesteinen und Silikatmineralen freigesetzt wird; kein Salz. | Grundwasser, Flüsse, Kühlwassernachspeisung, Kesselspeisewasser und RO-Zulaufwasser; die Konzentrationen hängen von Geologie und Aufbereitung ab. |
| Natriumsilikat („Wasserglas“) | Na2O·nSiO2; Handelsprodukte unterscheiden sich. Natriummetasilikat hat die Formel Na2SiO3. | Korrosionsschutz, Koagulationshilfsmittel, Stabilisierung von Eisen und Mangan, Waschmittel, Reinigung und chemische Herstellung. | Dosierlösungen für die Wasseraufbereitung, Waschwasser aus der Anlagenreinigung, Abwasser aus der Waschmittelherstellung und chemischen Prozessen sowie Ströme aus der Herstellung oder Verwendung von Silikaten. |
| Kaliumsilikat | K2O·nSiO2; die Zusammensetzung variiert | Spezialbeschichtungen, landwirtschaftliche Produkte und chemische Herstellung. | Ansatz- und Waschwässer bei der Verwendung von Kaliumsilikat; sein Vorkommen ist prozessspezifisch, statt dass es sich um ein häufiges Salz in natürlichen Gewässern handelt. |
| Amorphe und kolloidale Kieselsäure | SiO2·nH2O oder dispergierte SiO2-Partikel | Kann entstehen, wenn gelöste Kieselsäure übersättigt ist; kolloidale Kieselsäure kann auch über mineralische oder prozessbedingte Ströme eingetragen werden. Dies sind Kieselsäureformen, keine Salze. | RO-Konzentrate bei hoher Ausbeute, Kessel- und Kühlsysteme, geothermische Wässer oder Grubenwässer sowie Ströme mit Kieselsäuresolen oder mineralischen Feinpartikeln. |
| Calciumsilikatphasen | CaSiO3 sowie hydratisierte oder gemischte Mineralphasen | Feststoffe und Ablagerungen aus der Mineralaufbereitung; im Allgemeinen schwer löslich, mit möglicherweise variierender Zusammensetzung. | Kesselstein, Schlämme und Feststoffe aus der Mineralaufbereitung oder der Wasserbehandlung bei hohem pH-Wert; in gewöhnlichem Wasser normalerweise kein frei gelöstes „Calciumsilikatsalz“. |
| Magnesiumsilikatphasen | Hydratisierte Magnesiumsilikate; die mineralische Zusammensetzung variiert | Mineralische Feststoffe und Prozessrückstände; der Begriff umfasst mehrere Phasen und nicht ein einziges, allgemein vorkommendes Salz in wässriger Lösung. | Schlämme, Abwässer aus der Mineralaufbereitung und Ablagerungen in Prozessanlagen; feste und gelöste Anteile getrennt bestimmen. |
| Suspendierte Silikatminerale | Aluminosilikat-Tonminerale und andere Silikatpartikel | Natürliche geologische Vorkommen, Erosion und Handhabung von Mineralien; keine gelösten Salze. | Oberflächenwasser, Grubenwasser und Wasser aus der Mineralaufbereitung; gewöhnlich als suspendiertes oder kolloidales Material gemessen. |
Optionen zur Entfernung und Behandlung von Kieselsäure
Die geeignete Methode hängt davon ab, ob die Kieselsäure gelöst, kolloidal oder partikulär vorliegt, sowie von Konzentration und pH-Wert, Temperatur, Härte und anderen Ionen und der erforderlichen Wasserqualität. Keine einzelne Methode eignet sich für jeden kieselsäurehaltigen Strom.
| Herausforderung bei der Wasseraufbereitung | Möglicher Ansatz | Wichtige Aspekte bei der Auslegung |
|---|---|---|
| Gelöste reaktive Kieselsäure in demineralisiertem oder hochreinem Wasser | Anionenaustausch mit stark basischem Harz in einer geeigneten Entmineralisierungsanlage, gegebenenfalls mit anschließender Feinreinigung. | Die Kapazität hängt von der Kieselsäurebelastung, dem pH-Wert, konkurrierenden Ionen, dem Harztyp und der Regenerationspraxis ab. Den Durchbruch überwachen und Regenerationsabfälle sachgerecht behandeln. |
| Gelöste Kieselsäure in salzhaltigem oder brackigem Zulaufwasser | Umkehrosmose oder Nanofiltration, wobei Ausbeute und Vorbehandlung auf das Zulaufwasser abgestimmt werden. | Kieselsäure reichert sich im Konzentrat an. Sättigung, Temperatur, pH-Wert, Härte, Kolloide und Grenzen der Reinigung beurteilen; eine höhere Ausbeute kann das Risiko von Ablagerungen erhöhen. |
| Kolloidale oder suspendierte Kieselsäure | Koagulation/Flockung, gefolgt von Klärung, Filtration oder Ultrafiltration, je nach Eignung. | Partikelgröße und Oberflächenchemie beeinflussen die Entfernung. Becherglasversuche oder Pilotversuche können erforderlich sein; der anfallende Schlamm muss behandelt werden. |
| Industrielle Sole oder Prozesswasser mit hohem Kieselsäuregehalt | Selektive Fällung oder Adsorption können neben der Aufkonzentrierung mit Membran- oder thermischen Verfahren geprüft werden. | Reagenzienbedarf, Mitfällung, Feststoffabtrennung und Entsorgung der Rückstände sollten an repräsentativem Wasser geprüft werden; Fällung ist nicht in jedem Fall selektiv. |
Verwenden Sie den Rechner für Kieselsäurelöslichkeit und Ablagerungsbildung für eine beispielhafte Sättigungsprüfung und lesen Sie Wasserchemie bei der Umkehrosmose und Vermeidung von Ablagerungen zu Aspekten der Membranbehandlung im Zusammenhang mit Kieselsäure. Diese Hilfsmittel ersetzen weder eine vollständige Wasseranalyse noch ein validiertes Auslegungsmodell.
Besprechen Sie einen kieselsäurehaltigen Wasser- oder Prozessstrom
Teilen Sie uns die Wasseranalyse, den Volumenstrom, die Betriebsbedingungen und das Aufbereitungsziel mit. Lenntech kann Trenn- und Aufkonzentrierungsmöglichkeiten für den jeweiligen Wasser- oder Prozessstrom prüfen.
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Zuletzt überprüft: 7. November 2026 durch Lenntech.
Quellen und weiterführende Literatur
- Australische Trinkwasserrichtlinien: Silicium und Kieselsäure.
- U.S. Geological Survey: Kieselsäure in natürlichen Gewässern.
- US-Umweltschutzbehörde EPA: Lieferkettenprofil von Natriumsilikat und Anwendungen in der Wasseraufbereitung.
- National Research Council: Natriumsilikat und aktivierte Kieselsäure in der Wasseraufbereitung.
- Sarabian et al. (2024): Kolloidale Kieselsäure bei der Umkehrosmose zur Aufbereitung von Wasser aus Kohleflözgaslagerstätten.
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