Häufig gestellte Fragen

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(die Liste wird laufend erweitert...)

Anionen

Anionen sind elektrisch geladene Teilchen (Atome oder Moleküle mit Elektronenmangel), z.B. die Ionen der Halogene Fluor [Fluorid F-], Chlor [Chlorid Cl-], Brom [Bromid Br-] und Iod [Iodid I-], sowie Molekül-Ionen wie Carbonat [CO32-], Nitrat [NO3-], Nitrit [NO2-], Phosphat [PO43-], Sulfat [SO42-] und Cyanid [CN-].

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B

Biofilm

Biofilme bestehen aus einer dünnen Schleimschicht, in der Mikroorganismen (z. B. Bakterien, Algen, Pilze, Protozoen) eingebettet sind. Biofilme entstehen, wenn Mikroorganismen sich an Grenzflächen ansiedeln. Sie bilden sich überwiegend in wässrigen Systemen, entweder auf der Wasseroberfläche oder als „Schleimschicht“ auf einer festen Oberfläche. Biofilme gelten als Urform des Lebens, die seit Milliarden Jahren die Erde bevölkert. Der Biofilm als Lebensform hat sich so gut bewährt, dass die weitaus überwiegende Zahl der Mikroorganismen in der Natur in Form von Biofilmen vorkommt. Biofilme sind ubiquitär, sie kommen überall vor – in und auf allen Böden und Sedimenten, Pflanzen und Tieren, im Eis von Gletschern, in kochenden Quellen, auf Felsen in der Wüste, in sauren und basischen Milieus, in Flugzeugbenzin und in Öltanks, in Raumschiffen und U-Booten und sogar in stark verstrahlten Bereichen von Kernkraftwerken...

Ein Biofilm enthält außer Mikroorganismen hauptsächlich Wasser und Ausscheidungen der Mikroorganismen, so dass eine komplexe schleimartige Matrix entsteht, die oft von Poren, Kavernen und Gängen durchzogen ist, die einen Stoffaustausch zwischen den Bakterienzellen und eine Versorgung mit Wasser ermöglichen. In Biofilmen leben normalerweise verschiedene Arten von Mikroorganismen. Im Abstand von wenigen hundert Mikrometern können aerobe und anaerobe Zonen vorkommen, was das Leben von aeroben und anaeroben Mikroorganismen eng nebeneinander zulässt. Die Matrix bietet mechanische Stabilität und erlaubt es den Biofilm-Organismen, langfristige synergistische Wechselwirkungen aufzubauen, Hungerperioden und Desinfektionsvorgänge zu überstehen.
An der Grenzschicht zum Wasser werden immer wieder Zellen oder ganze Teile des Biofilms (Cluster) abgegeben und vom vorbeiströmenden Wasser aufgenommen, die als Pioniere wiederum neue Oberflächen besiedeln können.
Der Biofilmbildung auf festen Oberflächen geht meist eine Induktionsphase voraus, in der sich an einer mit Wasser benetzten Oberfläche eine dünne, zähflüssige Schicht aus organischen Substanzen anlagert. Diese organische Schicht wird dann in der Akkumulationsphase von Pionierkeimen besiedelt, welche die organischen Substanzen als Nährstoffe nutzen. Durch ein interzelluläres Kommunikationssystem können 'Arbeitsprozesse' untereinander koordiniert werden. Die Grenzfläche wird in Form eines Films zunächst flächig besiedelt, später wachsen die Biofilme mehrschichtig auf und bilden schließlich heterogene dreidimensionale Strukturen. Wenn sich ein Gleichgewicht zwischen Zuwachs und Abbau/Ablösung des Biofilms einstellt, spricht man von der Existenzphase.
Auch auf/in höheren Lebewesen gibt es Biofilm-Populationen, z.B. Haut-, Mund- und Darmflora und auch die Plaque, die sich auf Zähnen bildet. Obwohl Biofilme in der Natur allgegenwärtig sind, wird ihre klinische Bedeutung in der Medizin häufig unterschätzt. Dies gilt insbesondere für Infektionen, denn in mehr als 60% aller bakteriellen Infektionskrankheiten schützen sich die Erreger durch die Bildung von Biofilmen vor dem Immunsystem. Längere Isolation und Reinkultur im Labor führen allerdings zum Verlust der Fähigkeit zur Biofilmbildung, weshalb sich Biofilme häufig dem Nachweis und der eingehenderen Untersuchung entziehen; erst moderne Techniken zur Visualisierung haben zu einem besseren Verständnis der Biofilme beigetragen.
Die Ausscheidungen der Biofilm-Organismen können auch die Korrosion ihrer Unterlage beschleunigen, man spricht dann von Biokorrosion. Fast alle technischen Systeme sind davon betroffen: u.a. Kühlkreisläufe, Wasseraufbereitungssysteme, Prozesse der Energieerzeugung und der industriellen Produktion.
Da die Beseitigung von Biofilmen durch mechanische Reinigung und wiederholte chemische Desinfektion schwierig und langwierig ist, ist die beste Gegenstrategie, es gar nicht erst zur Bildung von Biofilmen kommen zu lassen. Nährstoffentzug durch Filtration, Umkehrosmose und Demineralisierung kann den Mikroorganismen die Lebensgrundlage entziehen, regelmäßige Chlorung oder Ozoneinspeisung verhindern, dass Pionierbakterien komplexere Filme ausbilden können.

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C

Calcium (Kalzium)

Siehe 'Kesselstein'.

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D

Deionisiertes Wasser

Siehe 'Demineralisiertes Wasser'.

 

Demineralisiertes Wasser

Demineralisiertes Wasser (auch Deionisiertes oder Vollentsalztes (VE-) Wasser genannt) ist frei von Mineralien-Ionen, die vor allem in technischen Anwendungen stören; beispielsweise lagern sich die Ionen von Calcium [Ca2+] und Carbonat [CO32-] gern als hartnäckige Kesselstein-Krusten [CaCO3] in Leitungen, Tanks und besonders an Heizspiralen o.ä. ab, was zu verengten Leitungen und vermindertem Wirkungsgrad und letztlich sogar teuren Schäden an Geräten führt. Deionisiertes Wasser ist bezüglich der Ionen (nicht aber insgesamt) ähnlich rein wie destilliertes Wasser, in der Herstellung aber wesentlich billiger und daher als Betriebsstoff für viele technische Anwendungen vorzuziehen.
Demineralisiertes Wasser wird bevorzugt durch Ionenaustausch erzeugt.

 

 

Destilliertes Wasser

Destilliertes Wasser wird durch Destillation (Verdampfung und Kondensation) von Wasser gewonnen. Es enthält keine gelösten Stoffe oder Verunreinigungen, Ausnahme: leichtflüchtige organische Verbindungen (z.B. Alkohole) können nur durch aufwendige Destillationsverfahren nahezu vollständig entfernt werden. Die Destillation ist recht energieaufwendig, das Resultat ist ein hochreines, keimfreies Wasser, das v.a. als Lösungsmittel in der Chemie und Pharmazie benötigt wird. Handelsübliches Destilliertes Wasser entstammt oft großindustriellen Prozessen, wo es als 'Abfallprodukt' anfällt. Dieses Wasser kann organische Verunreinigungen enthalten.

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E

Enthärtung

Als 'Wasserhärte' bezeichnet man (stark vereinfacht gesagt) den Kalk-Gehalt von Leitungswasser. Genauer: den Gehalt der im Wasser gelösten 'Härtebildner' Calcium und Magnesium (oder noch genauer: deren Ionen). Diese bilden in Verbindung mit z.B. Carbonat hartnäckige Krusten ('Kesselstein'), die Geräte schädigen und Energieverluste z.B. beim Erhitzen von Wasser hervorrufen.
Enthärtung bedeutet also, diese Calcium- und Magnesiumionen aus dem Wasser zu entfernen. Dies geschieht am Einfachsten mit einem Ionenaustauscher, das ist ein Granulat, das mit Natriumionen 'beladen' ist. Dieser Ionenaustauscher bindet Calcium- und Magnesiumionen an sich und gibt dafür die Natriumionen ins Wasser ab.
Ist die Kapazität des Ionenaustauschers erschöpft (hat er alle Natriumionen abgegeben), muß er regeneriert werden. Dafür wird er mit einer Sole angespült, einer starken Salz-Lösung mit sehr vielen Natriumionen (Kochsalz = Natriumchlorid!), die nun wiederum die am Ionenaustauscher gebundenen Calciumionen verdrängen. Letztere werden mit dem Abwasser ausgeschwemmt.

F

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G

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H

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I

Ionen

Ionen sind elektrisch geladene Teilchen (Atome oder Moleküle mit Elektronenmangel bzw. Elektronenüberschuß).
Kationen sind z.B. die Ionen der Metalle Kalium [K+], Natrium [Na+], Lithium [Li+], Magnesium [Mg2+], Kalzium [Ca2+], Aluminium [Al3+], Blei [Pb4+], sowie komplexere Molekül-Ionen wie Ammonium [NH4+].
Anionen sind z.B. die Ionen der Halogene Fluor [Fluorid F-], Chlor [Chlorid Cl-], Brom [Bromid Br-] und Iod [Iodid I-], sowie Molekül-Ionen wie Carbonat [CO32-], Nitrat [NO3-], Nitrit [NO2-], Phosphat [PO43-], Sulfat [SO42-] und Cyanid [CN-].

Aus der Konzentration von Oxonium-Ionen (H3O+) im Wasser wird der pH-Wert errechnet.

Ionenaustauscher

Ionenaustauscher bestehen aus einem Granulat ('Harz'), das aus kleinen Partikeln mit einer Oberflächenladung besteht, die dem Wasser verschiedenste Ionen (geladene Teilchen, z.B. gelöste Salze) entziehen, indem diese an der geladenen Oberfläche des Austauscherharzes gebunden werden, das dafür andere Ionen abgibt.

Zur Enthärtung des Wassers werden lediglich die Calcium- und Magnesiumionen entfernt. Zur Reinstwasser-Erzeugung müssen alle Ionen entfernt werden, dazu verwendet man Mischbett-Ionenaustauscher wie LIQUIPURE oder DEWAPURE, diese enthalten eine Mischung aus Anionen- und Kationenaustauscherharzen, mit denen sie sowohl positiv als auch negativ geladene Ionen binden können.

Die im durchströmenden Wasser enthaltenen Kationen werden gegen Hydrogen-Ionen [H+] ausgetauscht, die Anionen gegen Hydroxid-Ionen [OH-]. Hydrogen- und Hydroxid-Ionen bilden zusammen Wassermoleküle [H+ + OH- → H2O].

Das Resultat ist ein Wasser von sehr hoher Reinheit und mit neutralem pH-Wert, die Qualität bleibt über die gesamte Standzeit des Ionenaustauschers konstant.

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J

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K

 

Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht

Als Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht wird ein Zustand bezeichnet, in dem Wasser Kalk (Calciumcarbonat, hier genauer: Calcit) weder löst noch abscheidet. Ein Kohlensäure-Überschuß im Wasser führt zu einer pH-Wert-Absenkung und macht das Wasser aggressiv gegen z.B. metallische Oberflächen. Im gegenteiligen Fall scheidet das Wasser Kalk ab, der sich auf Oberflächen anlagern und zu Verstopfungen führen kann. Besondere Bedeutung kommt dem Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht unter den extremen Bedingungen in der Höchstdruckpumpen-Technik zu. Ein gestörtes Gleichgewicht setzt hier die Komponentenstandzeiten deutlich herab und verursacht hohe Kosten durch Ausfallzeiten und Reparaturen infolge von Kavitationsfraß.

 

Kationen

Kationen sind elektrisch geladene Teilchen (Atome oder Moleküle mit Elektronenüberschuß), z.B. die Ionen der Metalle Kalium [K+], Natrium [Na+], Lithium [Li+], Magnesium [Mg2+], Kalzium [Ca2+], Aluminium [Al3+], Blei [Pb4+], sowie komplexere Molekül-Ionen wie Ammonium [NH4+].

 

Kesselstein

Kesselstein ist eine feste Abscheidung an den Wänden beispielsweise von Heizkesseln (daher der Name), Töpfen, Tanks oder Rohrleitungen, die längere Zeit mit Wasser gefüllt waren oder in denen Wasser erhitzt wurde. Durch Verdunsten oder Erhitzen von hartem Wasser entweicht daraus Kohlendioxid, das gelöste Calciumhydrogencarbonat wandelt sich zu unlöslichem Calciumcarbonat (Kalk) um und schlägt sich an den Wänden des Gefäßes an bereits bestehenden Kristallisationskeimen nieder:
Ca2+ + 2 HCO3- ⇔ CaCO3 + CO2 + H2O

 

Kavitation

Als Kavitation bezeichnet man die Bildung und Auflösung von Hohlräumen in Flüssigkeiten durch Druckschwankungen. Unter den extremen Bedingungen im wasserführenden System von Wasserstrahl-Schneidanlagen, bei denen Drücke von über 4000 bar erzeugt werden, sind Kavitationseffekte besonders gefährlich. Durch den Drosseleffekt an Querschnittsverengungen, wie beispielsweise in Ventilen, kommt es zu Druckabsenkungen, die bis in den Vakuumbereich gehen können. In diesen Bereichen gast die freie, ungebundene Kohlensäure aus. In turbulenter Strömung wachsen die Gasblasen. Durch den Staudruck an der Schneiddüse werden diese Gasblasen wieder zu Mikroblasen zerschlagen. Hier können durch Kavitation Schäden an den wasserberührten Teilen der Höchstdruckpumpen, Ventile und Leitungen entstehen (sog. 'Kavitationsfraß'). Die Oberflächen werden zunächst im mikroskopischen Maßstab beschädigt, mit fortschreitender Einwirkung brechen auch größere Teile des Materials weg.

Kavitation wird durch ein gestörtes Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht begünstigt.

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L

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M

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N

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O

Osmose

Osmose ist die Diffusion eines Lösungsmittels (z.B. Wasser) durch eine semipermeable (halbdurchlässige) Membran, die das Lösungsmittel durchlässt, nicht aber gelöste Stoffe. Das Lösungsmittel diffundiert (verteilt sich) dabei immer in Richtung der Lösung mit der höheren Konzentration gelöster Stoffe, es strebt sozusagen einen Konzentrationsausgleich der Lösungen auf beiden Seiten der Membran an. Diese natürliche Strömungsrichtung kann umgekehrt werden, wenn der Druck des anströmenden Lösungsmittels größer ist als der osmotische Druck (Umkehr-Osmose).

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P

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pH-Wert

Der pH-Wert gibt die saure bzw. basische Wirkung eines Wassers an. Er ist definiert als negativer dekadischer Logarithmus der Oxonium-Ionen-Konzentration (H3O+) im Wasser - vereinfacht kann man von der Konzentration von Wasserstoff-Ionen (H+) bzw. Hydroxid-Ionen (OH-) sprechen: H2O ⇔ H+ + OH-. Säuren geben in wässriger Lösung Wasserstoff-Ionen an das Wasser ab, der pH-Wert sinkt. Basen geben dagegen Hydroxyd-Ionen ab, die Wasserstoff-Ionen aus dem Wasser binden, der pH-Wert steigt.
Gemäß der Trinkwasserverordnung darf das Trinkwasser aus der Leitung einen pH-Wert zwischen 6,5 und 9,5 aufweisen. Für technische Anwendungen sollte das Wasser meist eher neutral bis leicht basisch sein, unter besonderer Beachtung des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichtes.

 

Phosphonate

Phosphonate sind Phosphonsäureverbindungen, die in der Natur in Pflanzen und Tieren vorkommen. Technisch werden sie u.A. in der Wasseraufbereitung als Komplexbildner eingesetzt. Sie binden Calcium in einem chemischen Komplex und verhindern so die Ablagerung von Kalk bzw. Kesselstein.

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Q

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R

Reinstwasser

Als Sammelbegriff für 'Destilliertes Wasser', 'Demineralisiertes Wasser', Deionisiertes Wasser', 'VE'- oder 'VollEntsalztes Wasser' benutzen wir 'Reinstwasser'. Alle diese Begriffe bezeichnen nämlich reines Wasser, in dem keine oder nur sehr wenige andere Stoffe gelöst sind. Die Qualität ist also für die technische Anwendung zunächst immer dieselbe, Reinstwasser kann aber mit verschiedenen Verfahren hergestellt werden, z.B. durch Destillation oder Ionenaustausch.

Frisch erzeugtes Reinstwasser ist weniger aggressiv als länger gelagertes, weil letzteres versauert.

Revers-Osmose

Siehe  Umkehrosmose.

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S

Silikat

Silikate sind Kieselsäuresalze, die auf SiO4-Tetraedern aufgebaut sind. Sie sind meist wasserunlöslich. Erdkruste und -Mantel bestehen zu über 90% aus Silikaten. In der Trinkwasseraufbereitung werden Silikate (meist Phosphat-Silikat-Gemische) häufig als Korrosionsschutz dem Trinkwasser beigemischt. So unproblematisch diese Beimischung im Trinkwasserbereich ist, so störend ist sie in der Höchstdruck-Pumpentechnik. Unter den extremen Bedingungen beispielsweise in Wasserstrahl-Schneidanlagen können bei Drücken von weit über 4000 bar 'Glasperlen' entstehen, die die wasserberührten Teile der Anlagen beschädigen und den Schneidstrahl stören.

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T

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U

Umkehrosmose

Osmose ist die Diffusion eines Lösungsmittels (z.B. Wasser) durch eine semipermeable (halbdurchlässige) Membran, die das Lösungsmittel durchlässt, nicht aber gelöste Stoffe. Das Lösungsmittel diffundiert (verteilt sich) dabei immer in Richtung der Lösung mit der höheren Konzentration gelöster Stoffe, es strebt sozusagen einen Konzentrationsausgleich der Lösungen auf beiden Seiten der Membran an. Diese natürliche Strömungsrichtung kann umgekehrt werden, wenn der Druck des anströmenden Lösungsmittels größer ist als der osmotische Druck.
Bei dieser Umkehr-Osmose wird also nicht ein Konzentrations-Ausgleich erreicht, sondern die Konzentration der gelösten Stoffe auf einer Seite der Membran und des reinen Lösungsmittels auf der Anderen. Um die Konzentration der Lösung auf der Eingangsseite nicht zu hoch werden zu lassen, wird diese ständig von ‚frischem’ Wasser angespült und das aufkonzentrierte Wasser abgeführt. Eine Umkehrosmose-Anlage ‚verbraucht’ daher eingangsseitig immer mehr Wasser, als sie ausgangsseitig erzeugt.
Die Umkehrosmose entfernt nicht nur Ionen, sondern alle Teilchen, Schwebstoffe und Verunreinigungen, auch Viren und Bakterien, nahezu vollständig aus dem Wasser. Das erzeugte Wasser ist sehr ‚weich’ - also frei von Härtebildnern wie z.B. Calcium - aber auch aggressiv aufgrund Versauerung durch Lösung von Kohlendioxid aus der Luft. Diese Versauerung ist physiologisch eher unbedenklich (Orangensaft und selbst Bier oder Kaffee sind wesentlich saurer als Osmosewasser), aber in technischen Anwendungen führt sie zu teilweise heftiger Korrosion der wasserberührten Oberflächen.

 

UV-Strahlung, -Desinfektion

Ultraviolette (UV-) Strahlung ist elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge, die kürzer als die des (für Menschen) sichtbaren Lichtes, aber länger als die von Röntgenstrahlung ist. Sie wird nach ihrer Wellenlänge in verschiedene Spektren (UV-A, -B, -C) unterschieden. UV-Strahlung wird in der Entkeimungstechnik zur Behandlung von Wasser, Luft und Oberflächen eingesetzt. Bei der Trinkwasseraufbereitung werden mit UV-Strahlung Krankheitserreger und die Keimzahl im Wasser zuverlässig reduziert. Die Mikroorganismen werden dabei von der Strahlung nicht getötet, sondern inaktiviert, d.h. ihr Erbgut wird so stark beschädigt, dass sie nicht mehr fortpflanzungsfähig sind. Der Vorteil der UV-Desinfektion ist, dass gegen UV-Strahlung keine Resistenzen entwickelt werden können und das behandelte Wasser selbst unverändert bleibt. Dadurch können auch chlorresistente Krankheitserreger wie Cryptosporidien mit UV-Strahlung inaktiviert werden. Geschmack, Geruch oder pH-Wert beispielsweise von Trinkwasser werden nicht beeinflusst. Aufgrund der Geschwindigkeit der Reaktion - Mikroben werden bei ausreichender Dosis innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde inaktiviert - werden UV-Strahler auch zur Desinfektion von Luft oder Luftströmen z.B. in Operationsräumen eingesetzt.

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V

VE-Wasser, Vollentsalztes Wasser

Siehe 'Demineralisiertes Wasser'.

 

Versäuerung

Reinstwasser 'versauert' bei längerer Lagerung, d.h. sein pH-Wert sinkt von etwa 7 (neutral) innerhalb weniger Stunden in den leicht sauren Bereich und kann bei längerer Lagerung auf Werte bis unter 5 sinken.

Diese Versäuerung geschieht durch Lösung von Kohlendioxid aus der Luft. Das Reinstwasser löst CO2 so lange in Form von Kohlensäure (H2CO3), bis ein natürliches Gleichgewicht mit der CO2-Konzentration in der Luft hergestellt ist. Die Kohlensäure senkt mangels Pufferstoffen im Reinstwasser dessen pH- Wert.

Aggressive Reaktionen gegen Dichtungen und metallische Oberflächen sind die Folge. Für die technische Anwendung ist die Erzeugung frischen Reinstwassers direkt bei Bedarf daher der Lagerung vorzuziehen.

Siehe auch 'Demineralisiertes Wasser'.

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W

Wasserhärte

Siehe 'Enthärtung'.

 

Wikipedia

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