Elektroentionisierung für Wasseraufbereitungsanlagen
Mit der Elektroentionisierung (EDI) werden Ionen und ionisierbare Stoffe aus dem zugeführten Wasser entfernt. Die Elektroentionisierung ist ein elektrochemisches Verfahren. Dabei handelt es sich einen Ionenaustausch sowie eine Elektrodialyse. Zentraler Baustein der Wasseraufbereitungsanlage bildet das EDI-Modul. Hier findet die Elektrodeionisation statt.
Die EDI-Anlagen sind die letzte Aufbereitungsstufe bei Erzeugung von Reinstwasser. Dieses Wasser ist in der Pharma- oder Halbleiterindustrie besonders wichtig. Daher muss das Modul zur Elektroentionisierung höchsten Ansprüchen genügen. Die Anlagen erreichen als Aufbereitungsergebnis eine elektrische Leitfähigkeit von weniger als 6·10−11 S/m 0,06-0,1 µS/cm.
Die Entwicklung der Elektroentionisierung erfolgte ab den 1980er-Jahren. Vorher kamen Säuren und Laugen bei der Vollentsalzung zum Einsatz. Die Elektroentionisierung mittels elektrischen Feldes revolutionierte die Entwicklung moderner Verfahren der Elektroentionisierung.
Durch das Anlegen des elektrischen Feldes werden OH-Ionen sowie H+-Ionen generiert. Diese stehen dann zur Regeneration des Harzes zur Verfügung. Über semipermeable Membranen und die angelegte Spannung können die Regenerationsprodukte in den Konzentratstrom geführt werden. Die Entsalzung und die Regeneration des Harzes werden bei der Elektroentionisierung zeitgleich durchgeführt. Die Elektroentionisierungs-Anlagen von EnviroDTS zeichnen sich durch die sichere Auslegung der Anlagentechnik aus. Sie werden mit der Umkehr-Osmose und den vorgeschalteten Aufbereitungsstufen gezielt abgestimmt und auf die Wünsche des Kunden eingestellt. Die Wasserqualität nach der Elektroentionisierung beträgt in der Regel ca. 0,1 – 0,2 µs/cm. Der TOC-Gehalt erreicht bis zu <30 ppb und die Keimbelastung < 0,1/ml.
Üblicherweise werden bei der Elektroentionisierung Gruppen von Modulbänken aufgestellt. Diese können einzeln zu- und abgeschaltet werden. So steht für die verschiedenen Betriebszustände immer die richtige Wassermenge zur Verfügung. Bei der Elektroentionisierung werden Gleichstrom, Ionenaustauscherharze und ionenselektive Membranen kombiniert, um ionische Verunreinigungen aus dem Wasser zu entfernen. Die Verunreinigungen werden über einen Konzentratstrom abgeleitet, übrig bleibt gereinigtes Produktwasser.
Da die Verunreinigungen abgeleitet werden und die Regeneration der Harze fortlaufend ist, erhöht sich die Lebensdauer der Harze auf ein Maximum. Ein einziges EDI-Modul kann über viele Jahre hinweg im Einsatz sein, bevor ein Austausch erforderlich wird. Das Verfahren erzeugt zuverlässig Produktwasser mit einem Widerstand von mehr als 15 MΩ x cm. Daher ist die Technologie eine wirtschaftlichere Alternative zu Einweg-Aufbereitungskartuschen.
Inhaltsverzeichnis
Wie funktioniert EDI?
Bei der Elektrodeionisierung tritt Wasser in das Modul ein. Dort zwingt ein angelegter Strom die Ionen, sich durch die Harze und über die Membranen zu bewegen. Diese werden in Konzentratströmen gesammelt, welche ablaufen oder recycelt werden können. Anschließend kann das entionisierte Wasser verwendet oder weiter behandelt werden, um die Reinheit des Wassers zu erhöhen.
Werden die Ionen durch die Harze sowie zwischen den kationen- oder anionenselektiven Membranen bewegt, werden sie gegen H+ und OH-Ionen ausgetauscht. Die Ionen, die an die Ionenaustauscherharze gebunden werden, gelangen mittels eines extern angelegten elektrischen Feldes in eine separate Kammer, wodurch auch die H+ und OH- Ionen entstehen, die notwendig sind, um die Harze in ihrem regenerierten Zustand zu halten. Die Ionen in der Kammer werden weggespült. Die Ionenaustauscherharze im EDI-System von EnviroDTS werden während des Prozesses fortlaufend regeneriert. Dadurch erschöpfen sie nicht wie Ionenaustauscherschichten im Batch-Betrieb.
Fortschritt in der Wasseraufbereitung
Gegenüber herkömmlichen Ionenaustauschern bietet die Elektroentionisierung gleich mehrere Vorteile. Zum einen ist der Wartungsaufwand deutlich geringer. Zudem ist der Betrieb unterbrechungsfrei. Dies macht die Elektroentionisierung so interessant für Labore und die Pharmazie. Die kontinuierliche Produktion von ultrareinem Wasser ist mit diesem Verfahren bei geringen Betriebskosten möglich.
Ultrareines Wasser durch Elektroentionisierung und Umkehrosmose
In der Industrie, Laboren und der Pharmazie sind besonders die Kombinationen aus Umkehrosmose und Elektroentionisierung bei der Produktion von ultrareinem Wasser gängig. Für Haushalte ist in der Regel eine Enthärtung des Leitungswassers ausreichend, um Haushaltsgeräte zu schützen. Ein Wassertest gibt Gewissheit über die tatsächliche Wasserqualität. Hier zeigt sich auch, welche Wasseraufbereitungssysteme nötig sind. Wichtig sind bei jeder Wasseraufbereitungsanlage eine regelmäßige Wartung und Pflege. Nur so lässt sich eine schlechte Wasserqualität durch Verkeimung vermeiden.
Richtlinien bei der Elektroentionisierung
Viele Normen und Richtlinien sind bei der Elektroentionisierung festgelegt. Diese regeln spezifische Anwendungen und die benötigte Wasserqualität. Die ASTM (American Society for Testing and Materials) und legen Normen für die allgemeinen Laboranwendungen fest.
Einige Labore müssen auch Richtlinien aus der europäischen, US-amerikanischen oder gar der japanischen Pharmakopöe anwenden. Allerdings sind wenige dieser Normen speziell auf die individuelle Anwendung zugeschnitten. Probleme bei den Normen und Richtlinien bereiten eine zu enge Auslegung, welche unnötige Kosten verursacht. Gleichzeitig gefährdet eine zu weite Auslegung die Zuverlässigkeit Ihrer Ergebnisse.
