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Vernetztes Polystyrol und Ionenaustauscher

Wasserenthärtung

Kesselstein

Fast jedes Fluss- oder Grundwasser enthält größere Mengen an Calcium- und Hydrogencarbonationen. Beim Erhitzen solchen Wassers scheidet sich schwer lösliches Calciumcarbonat (Kesselstein) ab.

Ca2++ 2HCO3 CaCO3+ CO2+ H2O

Ursache ist die geringere Löslichkeit von CO2 in heißem Wasser. Durch das Entweichen von CO2 wird das Carbonat-Hydrogencarbonat-Gleichgewicht

2HCO3 CO32+ CO2+ H2O

gestört und schließlich das Löslichkeitsprodukt von CaCO3 überschritten.

Die Ablagerungen sind nicht nur ärgerlich, sondern sogar gefährlich, da sie "Kesselsteinexplosionen" verursachen können. Da festes CaCO3 die Wärme schlechter leitet als die Metallwand des Kessels bzw. des Heizelements, erhitzt sich das beheizte Metall stark. Platzt eine Kesselsteinplatte vom Metall ab, bekommt das Wasser plötzlich direkten Kontakt mit dem heißen Metall und verdampft explosionsartig.

Wasserenthärtung

Die Ablagerung von Kesselstein kann durch Enthärtung des Wassers (Entfernung von Ca2+ und Mg2+) verhindert werden. Ca2+ und Mg2+ werden dazu üblicherweise an einem mit Na+-Ionen beladenen Kationenaustauscher gegen Na+ ausgetauscht.

2 RNa+ + Ca2+(R)2Ca2+ + 2 Na+ (R = R-SO3 in der Technik, R = Zeolith in Waschmitteln)

Dabei wird ausgenutzt, dass — zumindest beim Vorliegen niedriger Konzentrationen — mehrfach geladene Kationen fester als Na+ an das Polyanion des Austauschers gebunden werden.

Abb.1
Ionenaustauscher für den Hausgebrauch zur teilweisen Enthärtung von Trinkwasser
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