Kann die Leitfähigkeitsmessung die Wasserhärtemessung ersetzen? - Neomeris: Industrielle Wasseraufbereitung

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Warum die Leitfähigkeitsmessung die Wasserhärtemessung nicht ersetzen kann

Der Zusammenhang zwischen Leitfähigkeit und Wasserhärte
< 4 Grad deutscher Härte (°dH)
Sehr weiches Wasser
4 - 7 Grad deutscher Härte (°dH)
weiches Wasser
7 - 14 Grad deutscher Härte (°dH)
mittelhartes Wasser
14 – 21 Grad deutscher Härte (°dH)
hartes Wasser
> 21 Grad deutscher Härte (°dH)
Sehr hartes Wasser

Leitfähigkeitsmessung als Ersatz der Wasserhärtemessung?

Was bedeutet eigentlich Wasserhärte?

  • Der Begriff Wasserhärte bezeichnet den Anteil von Calcium und Magnesium im Wasser
  • Gelöste natürliche Stoffe: Calcium & Magnesium
  • Es gibt eine Einteilung in verschiedene Härtegrade:
Je mehr Kalk im Wasser ist, desto „härter“ ist es.

Zu hartes Wasser erfordert i.d.R. den Einsatz einer Wasserenthärtungsanlage.
Wasser nimmt auf seinem Weg durch den Boden viele gelöste natürliche Stoffe auf, darunter auch Calcium und Magnesium.
Die Härte des Wassers ist abhängig vom Gehalt der Calcium- und Magnesium-ionen. Hartes Wasser enthält im Vergleich zu weichem Wasser mehr Mineralstoffe.
   
**Hartes Wasser enthält mehr Magnesium und Calcium als weiches. Diese Elemente sind wichtige Mineralstoffe für den Körper.
Es stellt also kein Problem für die Gesundheit dar.
 
**Für Waschmaschinen ist hartes Wasser kein Problem, da alle modernen Waschmittel richtig dosiert genügend Enthärter enthalten. Wasserkocher oder Kaffeemaschinen lassen sich problemlos mit verdünnter Zitronensäure entkalken.       

Die Wasserenthärtungsanlage entfernt Kalk aus dem Trinkwasser

Einsatzbereiche:
Industrielle Anwendungen   
  • Kesselspeisewasser
  • Kühltürme
  • Lebensmittelindustrie
  • Pharmaindustrie  
      
Krankenhäuser
Haushalte
Hotels …   
 
Das Ionenaustauschverfahren, welches den Kalk, Calcium und Magnesium aus dem Wasser entfernt und mit leicht löslichen Neutralsalzen, z. B. Natrium, ersetzt.
 
Wenn das Ionenaustauscherharz erschöpft ist, wird das Salz, durch den Regenerationsvorgang, aus einem Vorratsbehälter in einen Behälter mit dem Harz geleitet und der Kalk wird komplett „ausgespült“.
**Diese kalkhaltige Lösung läuft in die Abwasserleitung. Damit ist eine kontinuierliche Entkalkung gewährleistet.
**Der Grenzwert der Natriumgehalt im Wasserliegt hier bei 200 mg/l laut Gesetz ( Trinkwasserverordnung)

Erhöht sich die Salzkonzentration nach der Wasserentkalkung im Wasser?

Die Annahme, dass durch eine Wasserentkalkungsanlage mehr Salz im Wasser ist, ist falsch.
Einzig die Aussage, dass man den Natriumgehalt erhöht, ist richtig.
 
Natrium und Salz ist nicht dasselbe. Wenn keinen Ionen ausgetauscht werden, wird der Salzgehalt nicht erhöht.
Durch den Ionenaustausch, bleibt die chemische Zusammensetzung des Wassers unverändert.
Der Gesamtsalzgehalt wird dadurch den Austausch kaum verändert.
Häufig wird angenommen, dass sich die Salzlösung nach der Entkalkung im Trinkwasser befindet. Das ist nicht der Fall.
  • das Natriumgehalt erhöht sich, das ist richtig.
  • jedoch ist Natrium und Salz nicht dasselbe.
  • durch ionenaustauch wird Ca und Mg mit Na ersetzt, sodass der Gesamtsalzgehalt des Wassers bei diesem Verfahren unverändert bleibt.   
Elektrische Leitfähigkeit- Leitfähigkeitsmessung

Was bedeutet elektrische Leitfähigkeit?

Leitfähigkeit ist die Fähigkeit einer Substanz (Flüssigkeiten, Festkörper, Gase), elektrischen Strom und Wärme zu leiten.
 
  • Eine Größe der Physik
  • Die Einheit der elektrischen Leitfähigkeit
  • Siemens pro Meter [S/m] in SI-Einheiten
  • Im Wasser spricht man i. d. R. von Mikrosiemens pro Zentimeter [µS/cm]

         
Die Nettobewegung geladener Ionen produziert in Wasser und ionischen Materialien sowie in Fluiden einen elektrischen Strom und wird ionische Leitfähigkeit genannt.
 
Die Leitfähigkeit hängt von der Konzentration und Art der Ionen ab. Großen Einfluss hat ebenfalls die Temperatur des Mediums.
In Wasser oder ionischen Fluiden kann eine Nettobewegung geladener Ionen auftreten.
Dieses Phänomen produziert einen elektrischen Strom und wird ionische Leitfähigkeit genannt.
   
**Weil der elektrische Strom von gelösten Ionen transportiert wird, steigt die Leitfähigkeit mit zunehmender Ionenkonzentration.
Typische Leitfähigkeit bei 25°C
Reinstwasser
0,05 μS/cm
Leitungswasser
500 μS/cm
Meerwasser
50 mS/cm

Die elektrische Leitfähigkeit des Wassers

  • Die Leitfähigkeit des Wassers ist eine Eigenschaft, die auf die generelle Qualität des Wassers schließen lässt.
  • Die Leitfähigkeitsmessung lässt keine spezifischen Interpretationen zu.
  • Erst verschiedene gelöste Stoffe im Wasser, wie H+, Na+, Ca2+, Mg2+, OH-, Cl-, SO42-, … sind Erzeuger der Leitfähigkeit.
  • Die Leitfähigkeit gibt nur einen Hinweis auf die Menge der insgesamt im Wasser gelösten Ionen und nicht genaue chemische Analyse der gelösten Stoffe.
  • Je mehr Ionen im Wasser gelöst sind, desto höher ist die Leitfähigkeit des „Wassers“.
  • Grundsätzlich enthält reines Wasser nur sehr wenige Ionen, d.h. es leitet keinen elektrischen Strom.
  • Je geringer die Leitfähigkeit, desto weniger Ionen sind im Wasser gelöst.

Diese Tabelle gibt Auskunft über die LF des Reinstwassers, 0,05 mS/cm, Leitungswasser 500 mS/cm, Meerwasser 50 mS/cm.
Zusammenfassend kann man sagen, dass der Leitwert ein guter Indikator für Reinheit des Wassers ist.
Aber die Messung der Leitfähigkeit gibt keine Infos über die chemische Analyse der gelösten Stoffe, nur einen Hinweis auf die absolute Anzahl der gelösten Teilchen im Wasser.
  
**Es gibt außerdem im Wasser gelöste Stoffe wie Hormone, Fungizide oder Pestizide, welche keinen Strom leiten und daher vom Leitwert nicht erfasst werden.
**Interessant ist auch der Vergleich zwischen Meerwasser und destiliertem Wasser. Hier kommt die elektrische Leitfähigkeit aufgrund der gelösten Ionen im Wasser zustande. Meerwasser hat einen sehr hohen Anteil an Salz, welches sich im Wasser auflöst. Diese Ionen übertragen den Strom. Im destiliertem Wasser sind keine gelösten Ionen vorhanden, demnach kann so gut wie kein Strom fließen. Deswegen ist die elektrische Leitfähigkeit von Meerwasser sehr viel größer als die von destilliertem Wasser.    

Was ist die Wasser Entsalzung?

Ein physikalisches Verfahren, um gelöste Salze aus Wässern zu entfernen.
 
Der Standardprozess der Entsalzung ist das Umkehrosmoseverfahren.

Bei der Umkehr-Osmose kommen halbdurchlässige Membranen zum Einsatz.

Diese Membranen sind für Wassermoleküle durchlässig, für die enthaltenen gelösten Salze, organische Stoffe, TOC (gesamter organischer Kohlenstoff), Bakterien und Viren jedoch nicht.
Mit Erhöhung des Drucks wird das Wasser durch diese Membranen gepresst und entsalzt.

Die Änderung der Leitfähigkeit durch Enthärtung und Entsalzung?

Der Unterschied zwischen Enthärtung und Entsalzung liegt in der bereits angesprochenen Leitfähigkeit des Wassers.

 
Bei der Enthärtung werden Calcium- und Magnesium-Ionen durch Na-Ionen im Wasser getauscht, so dass sich der Salzgehalt und damit die elektrische Leitfähigkeit nicht verändern.

Im Gegensatz zur Enthärtung entfernen Entsalzungsanlagen tatsächlich alle Salze aus dem Wasser (Umkehrosmoseverfahren).

Im Gegensatz zur Enthärtung, entfernen Entsalzungsanlagen tatsächlich alle Salze aus dem Füllwasser.

Die Leitfähigkeitsmessung kann die Wasserhärtemessung nicht ersetzen


1.Testomat EVO-TH: Resthärteüberwachung
2.SOFTMASTER ROE: Leitfähigkeitüberwachung für Umkehrosmoseanlagen
3.Testomat 808 SiO2: Überwachung der SiO2 Konzentration

Typische Leitfähigkeit bei 25°C

Leitfähigkeit (µs/cm)
Roh-Wasser Probe
0,05 μS/cm
Hinter der Enthärtungsanlage
500 μS/cm
Hinter der Osmoseanlage
50 mS/cm
In dieser Tabelle sehen Sie, die LF ändert sich vor Enthärtungsanlage und hinter nicht viel.
Aber hinter der Umkehrosmoseanlage wird es reduziert.
Deswegen brauchen wir hinter der Enthärtungsanlage z. B. einen Testomat zur Überwachung der Resthärte. Und nach der Umkehrosmose die Leitfähigkeitsüberwachung.
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