Deionisiertes und demineralisiertes Wasser
Über deionisiertes, demineralisiertes sowie destilliertes Wasser und Messung der Reinheit solcher Wässer
Es ist recht schwer eine klare Definition für destilliertes, demineralisiertes und deionisiertes Wasser zu finden. Wahrscheinlich ist als der einfachste Einstieg in das Gebiet der Herstellung von (hoch)reinem Wasser die Erzeugung von destilliertem Wasser zu betrachten. Die Destillation ist eine der ältesten und bekanntesten Methoden zur Erzeugung von reinem Wasser. Das Rohwasser wird in einem Destillierapparat verdampft und in einer Kühleinheit (Kondensator) wieder zu flüssigem Wasser kondensiert. Gelöste Inhaltsstoffe wie Salze verbleiben im Verdampfungskessel während das Wasser diesen in Form von Dampf verlässt. Neben den Salzen kann das Rohwasser jedoch flüchtige Stoffe enthalten, die wie Wasser verdampfen und kondensieren. Zu diesen gehören vor allem Alkohole. Höherwertige Destillationsapparate können selektiv allein Wasser neben anderen vorhandenen Inhaltsstoffen destillieren. Jedoch kann ein Übertritt von flüchtigen Substanzen und geringen Mengen nichtflüchtiger Inhaltsstoffe durch platzende Wasserblasen nicht vollständig vermieden werden. Die höchsten Reinheitsgrade, die mit solchen Destillierapparaten erreicht werden können, betragen 1,0 MΩ.cm. Der pH-Wert des erzeugten destillierten Wassers wird leicht sauer (4,5 – 5,0), wenn sich Kohlendioxid aus der Umgebungsluft darin lösen kann. Deionisation: Prozess unter der Verwendung von speziellen Ionenaustauschern, welche die Ionen der Salze aus dem Wasser entfernen. Theoretisch können 100 % der enthaltenen Salze entfernt werden. Die Deionisation reduziert keine organischen Bestandteile des Wassers sowie Viren oder Bakterien. Es kommt jedoch vor, dass diese zufällig in den Ionenaustauscherharzen zurückbleiben, vor allem stark basische Anionenaustauscherharze können gram-negative Bakterien entfernen. [4] Demineralisation: Jeder Prozess, der zur Entfernung von Mineralien aus dem Wasser angewendet wird. Im Allgemeinen wird dieser Begriff für Ionenaustauschprozesse benutzt. [1] Die Deionisation erfolgt durch die Bindung von gelösten elektrisch geladenen Wasserinhaltsstoffen an Kationen- oder Anionenaustauscherharze. Die Harze befinden sich in Behältern und werden vom zu behandelnden Wasser durchströmt. Der gesamte Prozess wird als Ionenaustausch bezeichnet und kann in verschiedenen Anwendungsausführungen zur Herstellung von deionisiertem Wasser genutzt werden.
Neben dem Ionenaustausch besteht die Möglichkeit deionisiertes Wasser durch Umkehrosmoseanlagen herzustellen. Die Umkehrosmose ist die bisher feinste bekannte Filtration. Der Prozess ermöglicht die Entfernung von Kleinstpartikeln aus Lösungen. Die Umkehrosmose wird zur Wasserbehandlung, Entfernung von Salzen und anderen Fremdstoffen eingesetzt, um Farbe, Geschmack und andere Eigenschaften eines Fluides zu verbessern. Weiterhin eignet sich das Verfahren zur Zurückhaltung von Bakterien, Salzen, Zuckern, Proteinen, Partikeln, Farbstoffen und weiteren Bestandteilen mit einem Molekulargewicht von mehr als 150-250 Dalton. Messung der Reinheit von deionisiertem WasserDie Bestimmung der Reinheit von Wassers kann mit verschiedenen Methoden erfolgen. Dazu zählt die Erfassung des Gewichts aller gelösten Stoffe im Wasser. Zusätzlich zur Gewichtserfassung von Fremdstoffen lässt sich deren Menge bestimmen, in dem ihr Einfluss auf die Erhöhung des Siedepunktes bzw. die Verringerung des Gefrierpunktes von Wasser ausgenutzt wird. Der Lichtbrechungsindex wird ebenfalls von Feststoffen im Wasser beeinflusst. Alternativ kann die Reinheit auf der Basis der elektrischen Leitfähigkeit oder des Widerstandes bestimmt werden. Deionisierte Wässer enthalten kaum Ionen, so dass sie eine geringe elektrische Leitfähigkeit und einen hohen Widerstand aufweisen.
pH-WertReines Wasser weist meist einen leicht sauren pH-Wert auf und destilliertes Wasser kann pH-Werte von etwa 5,8 erreichen. Die Begründung dafür, ist in der Tatsache, dass destilliertes Wasser Kohlendioxid aus der Umgebungsluft löst, zu sehen. Das Kohlendioxid wird solange aufgenommen bis sich ein dynamisches Gleichgewicht zwischen Wasser und Umgebungsluft einstellt. Die letztendlich im Wasser gelöste Kohlendioxidmenge wird von der Kohlendioxidkonzentration in der umgebenden Atmosphäre bestimmt. Das gelöste Kohlendioxid reagiert mit dem Wasser und bildet schließlich Kohlensäure. 2 H2O + CO2 --> H2O + H2CO3 (Kohlensäure) --> (H30+) + (HCO3-) (Hydrogenkarbonat) Nur frisch hergestelltes destilliertes Wasser weist einen pH-Wert von etwa 7 auf, sobald es jedoch durch die Anwesenheit von Kohlendioxid beeinflusst wird stellt sich im Laufe weniger Stunden ein leicht saurer pH-Wert ein. Des Weiteren ist darauf hinzuweisen, dass der pH-Wert von Reinstwasser schwer bestimmbar ist. Reinstwasser nimmt aufgrund seiner Reinheit nicht nur sehr schnell Verunreinigungen, welche den pH-Wert beeinflussen (z.B. Kohlendioxid), auf, sondern es erschwert durch seine geringe Leitfähigkeit die pH-Wertmessung. | ||||||||||||||||||||||
Eine genaue pH-Wert Ermittlung für Reinstwasser ermöglicht die Bestimmung des elektrischen Widerstandes. Für einen gegebenen Widerstandswert muss der pH-Wert im Bereich bestimmter Grenzen liegen. Zum Beispiel müsste eine Wasserprobe mit einem elektrischen Widerstand von 10 MWcm einen pH-Wert im Bereich von 6,6 und 7,6 aufweisen. Diese Beziehung zwischen elektrischen Widerstand und pH-Wert von hoch reinem Wasser wird in der nebenstehenden Abbildung dargestellt. [2] Auf der Abszisse ist der pH-Wert abgebildet und auf der Ordinate der elektrische Widerstand in MΩ/cm. | ||||||||||||||||||||||
Kleiner VergleichIm Vergleich zu Getränken ist der pH-Wert von destilliertem Wasser jedoch nur schwach sauer. | ||||||||||||||||||||||
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