Systeme für die Wasseraufbereitung

Verschiedene Wege ein Ziel

Bei der Umkehrosmose wird Wasser durch feinste Filtration entsalzt. Leitungswasser wird mit Druck durch eine semipermeable Membran geleitet, die die Salze zurückhält. Reines Wasser fließt durch sie hindurch. Es entsteht Wasser, das mit etwa 30 µS/cm ein Bruchteil der Leitfähigkeit des Ausgangswassers besitzt, aber vielen Anforderungen an die technische Sauberkeit noch nicht genügt. Deswegen dient die Umkehrosmose zumeist als Voraufbereitung für den Ionenaustausch, wenn ein großer Bedarf an vollentsalztem Wasser besteht und die Standzeit der Ionenaustauscher-Patrone dadurch verlängert werden soll.

Die Vollentsalzung (Deionisation) mittels Ionenaustauscher-Patronen entfernt die Ionen der im Wasser gelösten Salze. Kationen- und Anionentauscherharze werden mit Wasser durchströmt und binden die gelösten elektrisch geladenen Wasserinhaltsstoffe. Das Ergebnis ist mit etwa 0,1 µS/cm nochmals erheblich salzärmer als bei der Umkehrosmose. Eine 40-Liter-Patrone stellt durchschnittlich 5.000 Liter vollentsalztes Wasser aus Leitungswasser her. Die Harze können immer wieder regeneriert werden. Die Investitionskosten und die Anforderungen an das Handling sind verhältnismäßig gering. Voraussetzung ist ein Dienstleister mit Vor-Ort-Service und belastbarer Chargendokumentation. Betriebskosten entstehen nur durch den Austauschservice der Patronen.

Qualität hat ihren Preis. Dies gilt insbesondere für die Anschaffungs- und Betriebskosten der Reinigungsanlagen. Wer an der Vollentsalzung Geld einspart, kann später Qualitätseinbußen und größere Nachfolgekosten beklagen.

Wer braucht vollentsalztes Wasser?

Benötigte Wasserqualitäten unterscheiden sich je nach Produktanforderungen verschiedener Fertigungsunternehmen. Auch die Stückzahlen der erzeugten Produkte beeinflussen die benötigte Tagesmenge an Prozesswasser erheblich.

Im Reinraum einer Hochschule werden Prototypen von Mikrosystemen gefertigt. Hier entstehen feinste Strukturen und elektronische Schaltungen im Mikrometermaßstab. Die Reinheitsanforderungen an Fertigung und Endreinigung sind hoch. Für die mikromechanischen bzw. mikroelektronischen Bauteile, für Analysen und Versuche wird vollentsalztes Wasser gefordert. Bereits kleinste mineralische Ablagerungen zwischen den Leiterbahnen der Produkte könnten zu Fehlfunktionen und Zerstörung der Bauteile führen. Ionentauscherpatronen liefern Prozesswasser mit einer Leitfähigkeit unter 0,1 µS/cm. Die Entsalzungsleistung der Ionentauscherpatronen lässt mit der Zeit nach. Im Nullserienbetrieb werden aber reproduzierbare Ergebnisse benötigt. Dies wird durch den Einsatz zweier identischer Patronen erfüllt, die für gleichbleibende Wasserqualität sorgen. Immer mehr Ionen binden sich an die Harze der ersten Patrone. Wenn ein definierter Schwellenleitwert überschritten ist, wird auf die Zweitpatrone umgeschaltet. Die verbrauchte Patrone kann zeitnah ersetzt werden. Der Wasserverbrauch im Prototypen-Reinraum ist verhältnismäßig gering. Zusätzliche Wasseraufbereitungsmaßnahmen würden sich an dieser Stelle nicht rechnen.

Für Labore mit hohem Wasserbedarf bietet sich eine kombinierte Wasseraufbereitungsanlage an. Die Umkehrosmose verbessert zunächst die Leitfähigkeit von Leitungswasser erheblich. Der nachgeschaltete Ionentauscher bringt das Wasser auf Prozessqualität und hat daher eine deutlich längere Standzeit.

Höchste Sauberkeit, auch in der Serienfertigung

Bei der Teilereinigung von Auto-Karosserieteilen werden Bearbeitungsrückstände wie Späne, Abrieb, Fette und Schmutzpartikel entfernt und die Oberflächenqualität für die Folgeprozesse wie Farbbeschichtung oder der Oberflächenveredelung erzeugt. So benötigt eine Lackieranlage in der Automobilindustrie große Mengen an Spülwasser, weil täglich hohe Bauteilstückzahlen anfallen. Für die Oberflächenvorbehandlung werden die Karosserieteile im wässrigen Medium gereinigt. Die Oberflächenbehandlung hat optische als auch technische Gründe. Schon bei der Vorbehandlung wird ein optimaler Korrosionsschutz angestrebt.

Der Einsatz von vollentsalztem oder deionisiertem Wasser kann daher auch in diesem Bereich wirtschaftlich interessant sein. Deionisiertes Wasser spült mineralische Verunreinigungen an den Bauteiloberflächen rückstandsfrei weg, was bei Leitungswassereinsatz nicht der Fall wäre. Beim Einsatz von deionisiertem Wasser können auch Reinigungsmittel eingespart werden, da Härtebildner im Leitungswasser ihre Wirkung beeinträchtigen. Einem Reinigungsbad mit weichem Wasser muss weniger Reinigungsmittel zugesetzt werden, das ist bereits von Haushaltswaschmaschinen bekannt. In Regionen mit geringer Wasserhärte, werden weniger Waschtenside benötigt, als bei großer Wasserhärte.

Wenn Wassermoleküle aus dem Wasser verdunsten, bleiben Salzmoleküle zurück. Die Lösung dickt ein und die zulässige Leitfähigkeit wird überschritten. Das Bad mit Leitungswasser muss daher früher gewechselt werden, als beim Einsatz vollentsalzten Wassers, das erst dann gewechselt werden muss, wenn es durch den Verschmutzungsgrad unbrauchbar wird.

Viel hilft viel!?

Die Reinigungsqualitäten und benötigten Wassermengen variieren je nach Produkt und Branche stark. Dennoch empfiehlt sich für alle Anwender mit Reinigungswasserbedarf die Prüfung einer Investition in die Wasseraufbereitung. Wartungsintervalle für Reinigungsbäder können vergrößert, Reinigungszusätze eingespart werden. Bessere Reinigungsergebnisse führen zu höherer Qualität der Produkte. Prävention erspart Nacharbeit. kf