Alpenblick

Ionenaustauscher

Eine weit verbreitete Enthärtung von Trinkwasser erfolgt durch die Aufbereitung des Wassers mit Ionenaustauscherharzen. Hierbei unterscheidet man zwischen Kationen- und Anionen-Austauschern, die je nach Austauschgruppe nur positiv geladene Ionen (Kationen wie Calcium, Magnesium, Kalium) oder negativ geladene Ionen (Anionen wie Nitrat, Phosphat, Sulfat) an sich binden können. Hierbei werden im Gegenzug je nach Beladung des Ionenaustauschers positive Ionen (Na+, H+) oder negative Ionen (Cl-, OH-) an das Wasser abgegeben. Durch den Austausch der Härtebildner Calcium und Magnesium wird das Wasser weitgehend enthärtet. Der Einsatz eines kombinierten Kationen- und Anionenaustauschers (Mischbett) führt neben der Enthärtung auch zu einer Vollentsalzung des Wassers. Diese kann über die Messung der elektrischen Leitfähigkeit in Mikrosiemens/cm bei 20°C überprüft werden.

In Abhängigkeit von der enthärteten Wassermenge und der Härte des Wassers, d.h. dem Gehalt an Calcium- und Magnesium-Ionen, muss die Austauschermasse, meist auf Kunststoffbasis, nach vollständiger Beladung („Erschöpfung“) regeneriert werden. Dies geschieht bei Kationenaustauscher-Anlagen je nach Typ durch Natrium-oder H+-Ionen in Form von Natriumchlorid (NaCl) oder Säure (HCl).

Eine Enthärtung kann sowohl zentral durch Kationenaustauscher-Anlagen, die das Trinkwasser eines ganzen Hauses enthärten, als auch dezentral durch Kationenaustauscher-Patronen in haushaltsüblichen Tischgeräten (Wasserfilter) durchgeführt werden. Hierbei handelt es sich meist um einen Kationenaustauscher, der mit einem gesilberten Aktivkohlefilter kombiniert ist. Ziel dieser portablen Kleinfilter ist neben einer Enthärtung des Wassers die Entfernung von Färbungen, evtl. vorhandener Spuren an Schwermetallen (z. B. Blei, Kupfer) und organischen Inhaltsstoffen (Pflanzenschutzmittel und chlorierte Lösungsmittel) sowie die Entfernung von freiem Chlor durch Hydrolyse. In einigen Fällen enthalten die Wasserfilter auch Anionenaustauscherharze zur Eliminierung von Nitrat und Sulfat. Ein wichtiges Argument für die portablen Kleinfilter ist, dass die damit aufbereiteten Wässer eine verminderte Kalkablagerung in Wasserkesseln und Töpfen bewirken, und den Geschmack von Tees und Kaffee durch Vermeidung einer oberflächlich aufschwimmenden Haut, die durch eine Reaktion von Calcium-Ionen mit Tee- und Kaffeeinhaltsstoffen gebildet wird, verbessern.

Als mögliche Risiken und Nachteile, die von Ionenaustauschern ausgehen können, sind zu nennen:

  • Eine erhöhte Natrium-Belastung des Trinkwassers, die nach Ionenaustausch ggf. den vorgegebenen Grenzwert der TrinkwV (200 mg/l) überschreitet
  • Eine Absenkung des pH-Wertes durch die Umwandlung von zugehöriger in aggressive Kohlensäure infolge einer Zerstörung des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichts und einer damit verbundenen Metall- und Kalkaggressivität. Dieser Nachteil kann nur durch Nachdosieren geeigneter Korrosionsinhibitoren, meist spezielle Phosphate, wieder ausgeglichen werden.
  • Bei längerer Verweildauer des Wassers im Austauscherbett muss mit einer vermehrten Keimbelastung gerechnet werden. Demzufolge sollte bei jedem Regenerationsprozeß das Ionenaustauscherharz mit desinfiziert werden. Das gleiche gilt auch für Vorratsbehälter, Geräte und Anlagen mit längeren Standzeiten.
  • Bei einer Erschöpfung des Austauschermediums ist mit einem „Durchbrechen“ des Ionenaustauschers zu rechnen. In diesen Fällen findet eine erhöhte Rückgabe von Ionen an das Trinkwasser statt. Bei Filterpatronen in Haushaltsgeräten gibt es über diesen Zeitpunkt keinen Hinweis.
  • Durch den Ionenaustausch kann es aus ernährungswissenschaftlicher Sicht auch zu einer unerwünschten Entfernung von Mineralstoffen, vornehmlich von Magnesium, kommen.
  • Durch die nicht recyclebaren beladenen Filterpatronen aus Kleingeräten kommt es zu einer unnötigen Abfallbelastung und Materialverschwendung.
  • Bei der Regeneration des Ionenaustauschers mit Natriumchlorid gelangt eine große Menge Regeneriersalz in die Kanalisation und damit in die Flüsse und Seen (pro Einfamilienhausanlage meist mehr als 100 Kilogramm Salz pro Jahr).