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Vollentsalzung_FAQ

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Grundlagen der Vollentsalzung mittels Ionentausch


1. Was ist Vollentsalzung

Bei der Vollentsalzung im Ionentauschverfahren werden zum einen wie bei der Enthärtung der Kationenanteil, also die Härtebildner wie Calcium, Magnesium und Kalium herausgenommen, zum anderen jedoch auch die Anionen, wie Sulfate und Chloride. Bei der Vollentsalzung die Kationen gegen Wasserstoff- (H+)-Ionen und  die Anionen gegen Hydroxid-Ionen (OH) ausgetauscht.

Werden Kationenaustauscher und Anionenaustauscher in einem Filterbett vermischt, so spricht man von einem Mischbett.
Mischbett-Vollentsalzungsanlagen können in aller Regel nicht vor Ort regeneriert werden. Sie werden vorwiegend in Vollentsalzungspatronen im Tausch- oder Mietsystem geliefert.
Das erschöpfte Harz wird dann werksseitig in Regenerierstationen voneinander getrennt und mit den entsprechenden Reagenzien regeneriert, desinfiziert und anschließend wieder in die Patronen verfüllt.

Bei stationären Anlagen mit größerer Kapazität wird der Kationen- und Anionentauscher jeweils separat in einem Druckbehälter verfüllt. Das Wasser durchströmt dann nacheinander beide Tauschersäulen. Die Regeneration des Kationentauschers erfolgt vor Ort  mit einer verdünnten Säure z.B. Salzsäure, die des Anionenatuschers einer verdünnten Base z.B. Natronlauge.
Als Polizeifilter kann nachfolgend noch eine Mischbettpatrone angeordnet werden
Bei diesem Verfahren werden erhöhte Sicherheitsanforderungen an das Bedienpersonal und die Sicherheitseinrichtungen gestellt.

Untenstehende Skizze zeigt das Vollentsalzungsverfahren anhand einer Mischbettpatrone, wie das Rohwasser vom Ein-/Ausgangsventil von oben nach unten durch das Ionentauscherharz fließt. Dabei erfolgt die Vollentsalzung. Unten angelangt, fließt es als Deionat (demineralisiertes Wasser) durch ein Steigrohr zurück. Filterdüsen, jeweils oben am Steuerventil und unten am Steigrohr verhindern, dass der Ionentauscher aus dem Druckbehälter gelangt. Das vollentsalzte Wasser hat eine Leitfähigkeit von < 1 µS/cm (microSiemens/cm).

Prinzipskizze Vollentsalzungsanlage
Prinzip Vollentsalzung im Mischbett

Andere Verfahren um Reinwasser zu gewinnen sind das Destillieren und das Umkehrosmoseverfahren (siehe Umkehrosmose FAQ in Vorbereitung).

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2. Warum Vollentsalzung?

Die im Wasser enthaltenem Salze können eine definierte Produktion z.B. von Maßlösungen unmöglich machen. Auch bei der Wärme- und Dampferzeugung spielen  die Ablagerungen eine große Rolle. Bei den dort vorherrschenden Temperaturen würden auch bestimmte Anionenanteile ausfällen. Die Folge wären Schlammbildung, die zur Zerstörung der Anlage führen können.
Insbesondere wird auch in der Elektronik-Industrie z.B. bei der Chipherstellung, der pharmazeutischen Industrie, der Kosmetikindustrie, der Metallveredelung und Bearbeitung (z.B. Laserschneidmaschinen)  und der Lebensmittelindustrie Wasser mit ganz speziellen Eigenschaften und Reinheitsgrad benötigt.

Wir bieten Ihnen Anlagen für jeden Einsatzbereich. Der Kapazitätsbereich bei einem Salzgehalt von 10°dH erstreckt sich von 350 ltr bis 15.000ltr bei Kaufpatronen. Darüber hinaus können Sie für größeren Wasserbedarf auch Mietanlagen (eingebaut in einem Verladerahmen) mit einer Kapazität von 34.000 ltr  bzw. 80.000 ltr und einem Durchfluss von bis zu 12cbm/h bzw. 22 cbm/h erhalten

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3. Beispiele für Einsatzgebiete für Vollentsalzungsanlagen

  • Dampferzeugung für Sterilisatoren
  • Dampferzeugung für Heizzwecke und Bügelautomaten
  • Spülwasser für Laborwaschmaschinen und Glasspülmaschinen
  • Elektronikindustrie bei der Herstellung von Bauteilen
  • Kosmetikindustrie
  • Ansetzwasser in der Galvanotechnik und Textilindustrie
  • zur Herstellung von Papieren, Emulsionen und Filmen
  • als Polierfilter hinter Umkehrosmoseanlagen und Ionenaustauschern
  •  Laboreinsatz

Für den Einsatz in der Medizin sind unsere Vollentsalzungssysteme nur bedingt geeignet. Sie können diese z.B. zur Entsalzung von Wasser für Sterilisatoren oder Autoklaven einsetzen.

Nicht geeignet sind diese für direkte medizinische Anwendungen z.B. am Patienten (Wund-/Augenspülungen) , für die Herstellung von Medikamenten etc.

Für Zahnarztstühle sind ebenfalls besondere Vorschriften und Details zu beachten. Zum einen benötigt das Wasser bei vielen Stuhlsystemen einen bestimmten Leitwert, es muss also etwas zur Erhöhung des Leitwertes eindosiert werden, damit der Zulauf zum Patientenbecher, besser dessen Abschaltung, gesteuert werden werden kann. Zum anderen muss eine mögliche Rückverkeimung der Leitung durch eine Systemtrennung durchgeführt werden. Hierbei handelt es sich im Prinzip um einen Behälter, in welchem das aufbereitete Wasser frei einströmen kann, einer Pegelsteuerung, einer Druckerhöhung, sowie einer Desinfektionseinrichtung.
Solche Anlagen liefern wir nur auf Anfrage.

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4. Überschlägige Berechnung von Vollentsalzungsanlagen

Die im folgenden dargestellte Abschätzung dient als Anhalt und kann die Berechnung durch den Anlagenbauer, der auch DIN-Normen und gesetzliche Regelungen beachten muss,  nicht ersetzen.
Insbesondere die Berechnung des Anionentauschers ist nicht trivial und kann nur unter Verwendung einer kompletten Wasseranalyse erfolgen.

Für Tauschpatronen reicht als grober Anhalt der tatsächlichen Kapazität die Kenntnis der Gesamthärte in °dH aus, da Trinkwasser bezüglich Anionen und Kationen annähernd im Gleichgewicht der Äquivalentanteile von Anionen bzw. Kationen ist.

Unsere Kapazitätsangabe bezieht sich auf den Gesamtsalzgehalt, also auf die Summe von Anionen und Kationen. Die Kapazitätsangabe "7000ltr bei 10° GSG" bedeutet, dass Sie 7000ltr bei einem Gesamtsalzgehalt von 10°dH entnehmen können.
Um nun die Kapazität der Patrone bezüglich Ihres Wassers abschätzen zu können, gehen Sie wie folgt vor:

  •  Angegebene Kapazität  * 10/(Gesamthärte*2)

Beispiel:

Angegebene Kapazität: 7000ltr bei 10° GSG
Ihre Wasserhärte: 20°dH
Voraussichtliche Kapazität: 7000*10/(20*2) = 1750 ltr

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5. Welche Vollentsalzungsanlage soll es denn sein?

Die Auswahl der Anlage richtet sich in erster Linie nach der benötigten Kapazität, sowie nach den Vorgaben des maximal erlaubten Leitwertes. 
Bei größerem Bedarf und hohen Literleistungen stellen wir Ihnen verlastbare Großtanks im Transportrahmen als Mietanlage zur Verfügung.

Bei regelmäßigem und höherem Bedarf kann auch ein Zwei-Säulen-System, bei dem Anionentauscher und Kationentauscher getrennt mittels der benötigten Regenerierlösungen aufbereitet werden, in Betracht gezogen werden. Im Nachgang kann dann eine Polisherpatrone mit Mischbettionentauscher nachgeschaltet werden.

Wir empfehlen Ihnen, mit uns Kontakt aufzunehmen, damit wir Ihnen die kostengünstigste Lösung ausarbeiten können.

5.1. Steuerung der Regeneration bei stationär regenerierbare Anlagen

Da stationär regenerierbare Anlagen grundsätzlich im industriellem Bereich gefahren werden, sind wir der Ansicht, dass die Überwachung und die Steuerung der Regenation sowohl über eine Leitfähigkeitsüberwachung als auch über eine Mengensteuerung mit der Möglichkeit einer zeitlichen Verzögerung (solange der Leitwert im Rahmen der vorgegeben Werte bleibt) erfolgen sollte.
Falls erforderlich wird bei Unterschreiten eines bestimmten Leitwertes der Wasserzufluss gesperrt.

5.2. Einzel- oder Doppelanlage bei stationär regenerierbaren Anlagen?

Bei einer Einzelanlage arbeitet die Entsalzungsanlage mit jeweils einer Kationen- und Anionentauschersäule. Während der Regeneration kann daher kein Reinwasser geliefert werden.
Für viele Anwendungen sind Einzelanlagen vollkommen ausreichend.
Doppelanlagen oder Pendelanlagen sind im Prinzip zwei Einzelanlagen, die z.B. über eine entsprechende Steuerung zusammengeschaltet sind.
Wegen der aufwendigen Steuerung, des hohen Platzbedarfes und der hohen Kosten, wird oftmals das Reinwasser in Vorratsbehältern gelagert und mittels einer Druckerhöhung zum Endverbraucher befördert.
Man erkauft sich in diesem Fall den Vorteil mit dem Manko, dass Verkeimungen im Lagerbehälter entstehen können. Um dem entgegenzuwirken, installieren wir oftmals UV-Entkeimungsanlagen entweder im Tank oder nach dem Tank, gefolgt von einem Polierfilter im Mischbett oder "denglisch" Polisherfilter.
Eine konkrete Empfehlung kann erst nach Berechnung und Planung der Anlage erfolgen.

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6. Was ist sonst noch beim Einsatz von Vollentsalzungen zu beachten?

1. Anlagendruck

Bei stationär regenerierbaren Anlagen muss überprüft werden, ob ein Mindestdruck von 1,8 bar vorhanden ist. Weiterhin muss ein Stromanschluss vorhanden sein.

Bei Tauschpatronen müssen die Druckangaben unbedingt beachtet werden.
Bei nichtdruckfesten Patronen muss das Absperrventi vor der Patrone liegen! Der eingangsdruckl sollte nicht höher als 2,5 bar betragen.
Druckfeste Edelstahlpatronen können bei bis zu 8 bar direkt in die Leitung eingeschleift werden   

2. Bodenablauf mit Neutralisation (nur bei stationär regenerierbaren Anlagen)

Zum Ausspülen des Regenerates muss die Möglichkeit eines freien Ablaufes z.B. durch ein bodennahes Trichtersiphon möglich sein
Eine Neutralisation des Regenerates ist erforderlich.

3. Rohrtrenner Einbauart 2 (nur bei stationär regenerierbaren Anlagen)

Ein Rohrtrenner Einbauart 2 (Durchgangsstellung nur bei Wasserentnahme) ist bei Anschluss an die Trinkwasserleitung erforderlich.
Rohrtrenner können nur bei konstanten Druckverhältnissen bei ausreichendem Netzdruck eingesetzt werden. Bei anderen Verhältnissen muss die Übergabe mittels einer Übergabestation und Druckerhöhung erfolgen.

4. Sicherheitsbestimmungen (nur bei stationär regenerierbaren Anlagen)

Da als Regenerat sowohl Säure als auch Lauge eingesetzt und gelagert wird, müssen die Vorschriften im Umgang und Lagerung mit Säure beachtet werden.
Eine Auffangwanne zur Aufnahme des Säurebehälters ist Vorschrift. Weiterhin sind Personenschutzvorschriften bezüglich Arbeitskleidung, Augendusche und Unfallverhütung etc zu beachten.

5. Materialien nach der Vollentsalzung

Insbesondere im Bereich der Reinstwasseraufbereitung muss auch das gesamte Rohrsystem und die wasserberührten Anlagenteile mit in die Planung einbezogen werden. Ungeeignete Materialien z.B. bei der Versorgungsleitung können die vorher gemachten Anstrengungen zunichte machen.

6. Wassertemperatur

Der Temperaturbereich des Wassers spielt eine große Rolle: So steigt die Leitfähigkeit von vollentsalztem Wasser bei entsprechender Anlagenauslegung bei 10°C von etwa 0,024 µS/cm  auf etwa das zehnfache auf 0,25 µS/cm bei 60°C und im im Temperaturbereich zwischen 10°C und 20°C immerhin noch um das Doppelte. Dies ist im Hinblick auf oben angesprochene Speicherung im Vorratstank nicht unproblematisch.
Deswegen benötigen wir neben einer kompletten Wasseranalyse auch die Arbeitstemperatur des Wassers, sowie die Raumtemperatur bei Verwendung eines Vorratstankes.

Wir freuen uns, wenn wir Ihnen mit den gegebenen Information helfen konnten. Eine individuelle Beratung können diese allerdings nicht ersetzen. Wir stehen Ihnen gerne zur Verfügung

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