Ionenaustauscher: Warum AQON PURE die umweltfreundliche Lösung zum Ionenaustauscher ist.

Ionenaustauscher, umgangssprachlich auch oft als Ionentauscher bezeichnet, werden eingesetzt, um das Wasser weicher zu machen, indem elektrische Ladungsträger (Ionen) aus dem Wasser entfernt werden.

Doch was genau ist ein Ionenaustauscher? Um diese Frage zu beantworten, braucht es ein wenig chemisches Wissen: Salze, Säuren und Laugen sind aus Ionen aufgebaut. Diese Stoffe zerfallen mehr oder weniger, wenn sie im Wasser gelöst werden. Ionenaustauscher besitzen die Fähigkeit, bestimmte Ionen aus Lösungen zu binden und mit anderen Ionen der gleichen Ladung zu ersetzen.

Es wird zwischen Kationenaustauscher und Anionenaustauscher unterschieden in Bezug auf die Ladung, die gefiltert werden soll. Wird ein Ionentauscher für die Wasserenthärtung eingesetzt, werden die Calcium- und Magnesiumkationen aus dem Wasser entfernt, denn diese sind für die Kalkbildung im Wasser verantwortlich. Diese Kationen werden dann durch Natriumionen ausgetauscht. Zusätzlich wird in diesem Prozess Chlorid in das Abwasser abgegeben. Deswegen benötigen Ionenaustauscher auch regelmäßig Natriumchlorid. Die Ionentauscher selbst bestehen aus Kunstharzen bzw. Polymeren (Kunststoffe), die als Trägermedium für den Austausch der Ionen dienen.

Herkömmliche Wasserenthärtungsanlagen mit Salz führen zu einer Veränderung der Trinkwasserqualität in Ihrem Einfamilienhaus. Um den Prozess der Wasserenthärtung durchzuführen, werden die Calcium- und Magnesium-Ionen gegen Natrium ausgetauscht. Die Folge: Der Natriumwert im Wasser steigt und muss durch die Zugabe von Salz ausgeglichen werden. Hier ist Vorsicht geboten: Ein hoher Natriumwert ist gesundheitsschädlich – insbesondere für die Zubereitung von Säuglingsnahrung. Aber auch durch die Abgabe von Natrium und Chlorid in das Abwasser kann ein langfristiger Schaden für Mensch und Umwelt entstehen. Die Nutzung von Entkalkungsanlagen mit Salz kann zu einer Trinkwasser-Belastung durch Chlorid führen.

Ionenaustauscher werden häufig im Haushalt eingesetzt, um das Trinkwasser zu enthärten und es beispielsweise für Spülmaschinen oder andere Haushaltsgeräte aufzubereiten. In Spülmaschinen sorgt z.B. ein integrierter Ionenaustauscher dafür, dass Gläser keine unschönen Kalkränder bekommen.

Auch in der Forschung und in der Industrie kommen Ionentauscher häufig zum Einsatz. Jedoch sind mit dieser Methode Wasser zu enthärten nicht nur Vorteile verbunden: Eine Wasserenthärtungsanlage, die nach dem Prinzip des Ionenaustauschs funktioniert, benötigt kontinuierlich Regeneriersalz. Dieses muss immer wieder nachgefüllt werden, gelangt bei den Regenerationsprozessen ins Abwasser und dadurch in die Umwelt. Das ist ein erheblicher Nachteil dieser Enthärtungsanlagen.

Obwohl die Wasseraufbereitung in Deutschland sehr gut ist, empfiehlt sich eine Wasserenthärtungsanlage in Regionen mit besonders hartem Wasser. Auch wenn durch einen Ionenaustauscher die Wasserhärte reduziert wird und es dadurch zu weniger Kalkablagerungen kommt, so hat ein Ionentauscher zur Wasserenthärtung jedoch auch erhebliche Nachteile:

Die Wasserenthärtung auf Basis des Ionenaustauschs führt zu einer Veränderung derTrinkwasserqualität, wie sie von örtlichen Trinkwasserversorgungsunternehmen eingespeist wird. Die Wasserhärte bzw. der Kalk im Wasser besteht zum größten Teil aus den Mineralstoffen Calcium und Magnesium. Hartes Wasser enthält besonders viele dieser Mineralien. Durch den Ionenaustausch werden diese Calcium- und Magnesium-Ionen gegen Natrium ausgetauscht. Dadurch kommt es zu einem Anstieg des Natriumwertes. Dies ist auch der Grund, warum regelmäßig Salz in den Vorratsbehälter des Ionenaustauschers nachgefüllt werden muss. Aus ernährungswissenschaftlicher Sicht kann diese Entfernung von Mineralstoffen aus dem Trinkwasser unerwünscht sein. Gerade beim Kauf von Mineralwasser wird häufig auf die Qualität des jeweiligen Mineralwassers mit Begriffen wie „Reich an Magnesium und Calcium“ oder „Natriumarm – geeignet für die Zubereitung von Babynahrung“ hingewiesen. Ein Ionenaustauscher führt jedoch zu einer gegenteiligen Trinkwasserqualität. Der Anstieg des Natriumwertes durch die Verwendung eines Ionenaustauschers zur Verbesserung des Trinkwassers verdient besondere Aufmerksamkeit, wenn das Wasser anschließend zur Zubereitung von Säuglingsnahrung verwendet wird. Ist die ursprüngliche Wasserhärte oder der Natriumwert im Wasser bereits sehr hoch, kann es außerdem zu einer Grenzwertüberschreitung des Natriumwertes von 200mg/l gemäß der Trinkwasserverordnung kommen.

Ionenaustauscher bzw. Entkalkungsanlagen mit Salz werden häufig auch als Weichwasseranlagen bezeichnet. Zwar liefern diese Anlagen weiches Wasser, aber kein vollkommen „kalkfreies“ Wasser. Aufgrund der Gefahr vor Korrosion wird das enthärtete Wasser immer mit unbehandeltem Wasser verschnitten. Häufig belassen Wasserenthärtungsanlagen auf Basis des Ionenaustauschs eine Restwasserhärte von 4 °dH – 8 °dH im Wasser. Ein Haushalt reduziert durch den geringeren Härtegrad definitiv Kalkablagerungen. Zu erwarten, dass man nie wieder „Kalkflecken“, also Ablagerungen, auf einer Oberfläche wie Armaturen oder einer Glasdusche vorfindet, wäre jedoch falsch. Eine Wasserenthärtung bzw. Entkalkung des Wassers auf eine Wasserhärte von 0°dH ist nicht üblich.

Ein weiterer Nachteil eines Ionenaustauschers zur Wasserenthärtung ist das Risiko der Verkeimung des Leitungswassers. Kommt es zu längeren Verweilzeiten des Trinkwassers im Austauscherharz des Ionenaustauschers, muss mit einer vermehrten Keimbelastung gerechnet werden. Bei Anlagen mit längeren Standzeiten ist daher darauf zu achten, dass bei der Regeneration des Ionentauscherharzes einer Enthärtungsanlage eine Desinfektion dieses Harzes erfolgt.

Weiches bzw. enthärtetes Wasser hat nicht nur Vorteile. Wasserenthärtung mittels Ionenaustausches hat den Nachteil, dass diese zu einer grundlegenden Änderung des korrosionschemischen Verhaltens eines Wassers führt, wodurch das Wasser metallaggressiv wirken kann. Dies liegt daran, dass Ionenaustauscher das sogenannte Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht eines Leitungswassers stören. Durch die Verwendung von einem Ionenaustauscher als Wasserfilter entsteht „überschüssige“ Kohlensäure, welche langfristig das Metall der Haushaltsgeräte und Wasserleitungen angreifen kann und somit zu Schäden in einer Trinkwasserinstallation führen kann, z. B. durch Lochfraß. Um dieser Metallaggressivität vorzubeugen, wird das Wasser eines Ionenaustauschers in der Regel mit unbehandeltem Wasser „verschnitten“ und teilweise sogar mit sogenannten Inhibitoren (z. B. Phosphaten) nachbehandelt. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass eine unzureichende Nachbehandlung des weichen Wassers die häufigste Ursache für Korrosionsschäden in Haushalten mit Ionenaustauschern ist.

Ionenaustauscher haben nicht nur technische Nachteile, sondern auch Nachteile für die Umwelt. Durch die Nutzung von Ionenaustauschern gelangen hohe Mengen an Natrium und Chlorid in das Abwasser. Dadurch kann die Belastung durch Chlorid in einem Versorgungsgebiet signifikant steigen (5). Durch die Wasserlöslichkeit von Chlor können die Chlormengen durch kommunale Kläranlagen nicht entfernt werden (6). Die Folge wäre ein stetiger Anstieg der Chlorbelastungen in Gewässern.Auf eine Anfrage des Abgeordneten Hendrik Lange zur Chlorbelastung in deutschen Gewässern entgegnete die Landesregierung Sachsen-Anhalts 2016 Folgendes: „Bei Abweichungen fallen empfindliche Arten aus, robuste Arten breiten sich aus. Das gesamte Arten- und Abundanz Gefüge einer Lebensgemeinschaft kann sich dadurch verändern.” (7). Aus diesem Grund gibt es z. B. in Kalifornien wegen zu hoher Chlorid-Werte im Abwasser bereits ein Gesetz (Senate Bill 475) (8), dass es lokalen Behörden ermöglicht, die Verwendung von bestimmten Ionenaustauschern für private Zwecke zu verbieten (9).

Ein weiterer Nachteil des Ionenaustauschers zur Wasserenthärtung entsteht durch den zusätzlichen Wasserverbrauch für Regenerationsvorgänge. Ein Ionenaustauscher kann je nach Größe immer nur eine bestimmte Menge an Trinkwasser enthärten. Ist diese Menge erreicht, muss er regeneriert werden. Dies bedeutet, dass das Ionenaustauscherharz in bestimmten Abständen mit Wasser gespült und mit neuer Natriumchlorid-Lösung „beladen“ wird. Für diesen Prozess werden viele Liter Wasser benötigt. Für ein Einfamilienhaus mit drei bis vier Personen, welches in einer Region mit hartem Wasser liegt, kann dies in manchen Fällen einen zusätzlichen jährlichen Wasserverbrauch von bis zu mehreren tausend Litern Wasser bedeuten.

Kosten eines Ionenaustauschers entstehen nicht nur bei ihrer Anschaffung und Installation. Für den Betrieb eines Ionenaustauschers muss regelmäßig Salz angeschafft und nachgefüllt werden. Ein weiterer, nicht zu vernachlässigender Kostenpunkt ist die Wartung einer solchen Anlage. Die DIN EN 806-5 empfiehlt eine Wartung alle sechs Monate. Diese Wartung sollte mindestens einmal im Jahr durch ein Fachunternehmen erfolgen. Viele Hersteller bieten hierfür spezielle Wartungsverträge an.

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