Vollentsalzung (VE)
Selbst Trinkwasser oder destilliertes Wasser ist im chemischen Sinne nicht völlig rein. Denn es ist durch Salze verunreinigt, die im Wasser in Form von Ionen gelöst sind. Der Salzgehalt des Wassers oder sein Gehalt an Ionen kann durch die Messung der elektrischen Leitfähigkeit bestimmt werden, da die Ionen eine elektrische Ladung tragen. Durch die Vollentsalzung wird das Wasser von solchen gelösten Stoffen weitgehend befreit. Für die meisten Anwendungen bietet Leitungswassers zwar eine ausreichende Qualität. Dennoch gibt es spezielle Anwendungen, die vollentsalztes Wasser erfordern.
In der chemischen, pharmazeutischen und Lebensmittelindustrie zum Beispiel ist für manche Produktions-, Reinigungs- und Laborverfahren möglichst reines Wasser oder solches mit exakt vorgegebenen gelösten Bestandteilen erforderlich. Beim Erhitzen von Wasser und bei der Dampferzeugung würden ohne Vollentsalzung Ionenanteile ausfällen und sich ablagern. Dadurch könnten Industrie- und Laboranlagen beeinträchtigt oder zerstört werden. Weitere Anwendungsfelder finden sich unter anderem bei der Computerchipherstellung, bei der Metallbearbeitung sowie in der Aquaristik. Dort wird manchen Fischen durch vollentsalztes Wasser und die Zugabe bestimmter Anteile verschiedener Mineralien und Salze eine für sie möglichst lebensfreundliche Umwelt geschaffen.
Vollentsalztes Wasser wird aus Trinkwasser gewonnen oder nach entsprechender Vorreinigung auch aus Brunnen-, Oberflächen- oder Brauchwasser. Die Salze sind im Wasser als positiv und negativ geladene Ionen gelöst, also als Kationen und Anionen. Zur Vollentsalzung werden häufig Ionentauscher verwendet. Das sind spezielle Membran- oder Granulat-Materialien, die von dem Wasser durchströmt werden. Sie nehmen die Ionen aus dem Wasser auf und geben dafür andere Ionen desselben Ladungsvorzeichens ab, da diese schwächer an das Austauschermaterial gebunden sind. Wenn der Ionentauscher mit den unerwünschten Ionen vollständig beladen ist, muss er regeneriert werden, je nach Ionentyp beispielsweise durch verdünnte Salzsäure oder verdünnte Natronlauge.
Speziell werden durch den Kationentauscher zum Beispiel Calcium-, Magnesium- und Kupfer-Kationen gegen Wasserstoff-Ionen ausgetauscht. Zusätzlich wechselt der Anionentauscher im Wasser gelöste Anionen wie Sulfat- und Chlor-Ionen gegen Hydroxid-Ionen aus. Wasserstoff- und Hydroxid-Ionen sind natürliche Bestandteile des chemisch reinen Wassers, die durch das Aufbrechen der Wassermoleküle entstehen und sich auch wieder zu Wassermolekülen verbinden. Kationentauscher und Anionentauscher lassen sich in einem Filterbett zum Mischbettionentauscher vermischen.
Im erweiterten Verfahren der Elektrodeionisation wird ein elektrisches Feld quer zur Strömungsrichtung des Wassers angelegt. Durch die Kombination von Mischbettionentauschern und Membranen, die jeweils nur für Kationen oder Anionen durchlässig sind, lässt sich das Wasser entsalzen. Da die Ionen im elektrischen Feld am Mischbett entlangwandern und das Mischbett ständig durch im Feld abgespaltene Wasserstoff- und Hydroxid-Ionen regeneriert wird, ist keine Regeneration von außen nötig.
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Schematische Darstellung der Funktion einer MINISTIL-Patrone