Demineralisiertes Wasser ► Was macht es so besonders?

Nicht immer kann natürliches Leitungswasser (H2O) verwendet werden. Besonders in Bereichen der Wissenschaft, Technik und Forschung wird Wasser benötigt, welches frei von bestimmten Mineralien ist. Dann kommt häufig demineralisiertes Wasser, auch VE-Wasser genannt, zum Einsatz. Was es damit auf sich hat und wie es gewonnen wird, erklärt der folgende Text.

WAS IST DEMINERALISIERTES WASSER?

Nicht immer kann Leitungswasser (H₂O) ohne zusätzliche Aufbereitung verwendet werden. Besonders in Bereichen der Wissenschaft, Technik und Forschung wird Wasser benötigt, welches frei von bestimmten Mineralien ist. Dann kommt häufig demineralisiertes Wasser, auch VE-Wasser genannt, zum Einsatz. Was es damit auf sich hat und wie es gewonnen wird, erklärt der folgende Text.

WAS IST DER UNTERSCHIED ZWISCHEN DEMINERALISIERTEM WASSER UND DESTILLIERTEM WASSER?

Demineralisiertes Wasser wird auch als deionisiertes, de- und entmineralisiertes sowie vollentsalztes Wasser (VE-Wasser) bezeichnet. Dabei handelt es sich um Wasser, dem bestimmte organische und anorganische Stoffe entzogen wurden. Häufig wird es aus normalem Leitungswasser hergestellt.

Wichtig: Demineralisiertes Wasser und seine spezifischen Eigenschaften werden für viele spezifische Anwendungszwecke benötigt, zum Beispiel in der Industrie und Herstellung von Medikamenten. Die erreichte Reinheit durch das Entfernen von Mineralien bezieht sich in diesem Fall nicht auf die Sicherheit im menschlichen Konsum, für den Mineralien in der Regel hilfreich sind.

WELCHE VORTEILE BIETET DEMINERALISIERTES WASSER GEGENÜBER DESTILLIERTEM WASSER?

Ein wesentlicher Vorteil von demineralisiertem Wasser liegt in der energieeffizienteren Herstellung. Während destilliertes Wasser durch Erhitzung und anschließende Kondensation gewonnen wird, was mit einem hohen Energieaufwand verbunden ist, erfolgt die Demineralisierung meist über Ionenaustausch oder Umkehrosmose, die weniger Energie verbrauchen. Zudem entstehen bei der Destillation Ablagerungen wie Kalk, die Maschinen und Leitungen belasten können.

Ein weiterer Unterschied zeigt sich in der elektrischen Leitfähigkeit und dem TDS-Wert (Total Dissolved Solids), die die Menge gelöster Feststoffe im Wasser angeben. Da demineralisiertes Wasser gezielt von Ionen und Salzen befreit wird, weist es besonders niedrige Werte auf. Diese Eigenschaften sind in industriellen und wissenschaftlichen Anwendungen von Bedeutung, beispielsweise in der Elektronik- oder Pharmaindustrie, wo Wasser mit minimalen Verunreinigungen erforderlich ist.

Die hohe Reinheit von demineralisiertem Wasser ist speziell für technische Prozesse entscheidend, bei denen selbst geringste Rückstände zu Ablagerungen oder unerwünschten Reaktionen führen könnten.

Dabei beschreibt die Reinheit jedoch nicht die Sicherheit oder Qualität für den menschlichen Konsum, sondern die Abwesenheit von gelösten Stoffen. Während Mineralstoffe aus Wasser nicht die Hauptquelle für die Deckung des täglichen Bedarfs darstellen, sind sie dennoch ein natürlicher und funktionaler Bestandteil von Trinkwasser. Daher wird demineralisiertes Wasser vorrangig in spezialisierten Anwendungen genutzt, nicht jedoch als Ersatz für mineralhaltiges Trinkwasser.

WIE WIRD DEMINERALISIERTES WASSER HERGESTELLT?

Die Herstellung von demineralisiertem Wasser kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. So kommen beispielsweise Ionentauscher oder die Umkehrosmose mit entsprechender Anlage zur Anwendung. Mit allen Herstellungsverfahren werden hohe Reinheitswerte bezweckt und die Anforderungen an demineralisiertes Wasser erfüllt.

IONENAUSTAUSCHVERFAHREN

Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass unter Verwendung eines nichtlöslichen Kunstharzes Ionen, die die gleiche elektrische Ladung aufweisen, gegeneinander ausgetauscht werden. Dabei spricht man auch von der Entsalzung. Bei genauerer Betrachtung geht es darum, die im Wasser selbstständig zerfallenden Kationen und Anionen auszutauschen.

Unterschieden wird deshalb zwischen Kationen- und Anionenaustauschern. Bei ersteren geht es um den Austausch von Kationen, wie beispielsweise Calcium und Magnesium gegen Wasserstoffionen, wobei man von Entsalzung spricht, oder gegen Natrium-Ionen, was eine Enthärtung des Wassers bewirkt.

Anionenaustauscher werden stattdessen eingesetzt, um Ionen, welche negativ geladen sind (beispielsweise Sulfat und Chlorid), gegen Hydroxid-Ionen zu tauschen. Bei einer Reihenschaltung werden die Kationenaustauscher stets vor die Anionenaustauscher geschaltet, wodurch eine Vollentsalzung des Wassers zustande kommt.

In sogenannten Mischbett-Ionentauschern befinden sich Kationen- und Anionentauscherharze gemeinsam in demselben Druckbehältnis. Sie werden unter Einsatz von Druckluft ständig miteinander vermischt, wodurch es zur durchgehenden Verkettung des Anionen- und Kationentauschs kommt.

Die durch dieses Verfahren hergestellten Produkte sind nicht mit reinem Wasser gleichzusetzen. Möchte man dieses erhalten, müsste zusätzlich eine Entkeimung stattfinden.

UMKEHROSMOSE

Durch Umkehrosmose-Anlagen werden je nach verwendeten Filtern auch kleinste Partikel aus dem Leitungswasser entfernt. Dazu wird das natürliche Wasser mit hohem Druck gegen eine Membran befördert. Diese kann man sich wie einen Filter vorstellen, der Wasser hindurchlässt, kleine Partikel und Verunreinigungen jedoch abfängt. Zum Einsatz kommen dabei mehrere Filterstufen, die das Wasser nacheinander von unterschiedlichen Stoffen befreien.

Jede Umkehrosmose-Anlage verfügt über mindestens einen Vorfilter und eine Hauptmembran. Auch ein Nachfilter ist möglich, denn erst durch diesen schmeckt das gefilterte Wasser besonders gut. So kann man auch Osmose-Wasser trinken. Häufig folgt auf die Umkehrosmose später noch eine Entsalzung. Wird das Wasser vor der Behandlung enthärtet, beugt das einer schnellen Verblockung der Membranen in der Umkehrosmose-Anlage vor.

Schon gewusst? Der osmotische Druck ist entscheidend, wenn sehr kleine Ionen durch die Membran zurückgehalten werden sollen. Beispielsweise ist der osmotische Druck in Salzwasser besonders hoch. Wenig Druck wird bei Lösungen benötigt, die versetzte Mikro- und Makropartikel enthalten. Diese haben einen Teilchendurchmesser von 0,1 bis 1 Mikrometer.

ELEKTRODEIONISATION

Nach einer Umkehrosmose kommt bestenfalls noch eine Elektrodeionisation, auch EDI genannt, zum Einsatz, denn mit ihr lassen sich niedrige Leitfähigkeits- und Kieselsäurewerte erreichen. Dazu werden Ionentauschermembranen, Ionentauscherharze und Elektrizität verwendet. Das Ergebnis ist Wasser mit sehr hoher Qualität.

Die EDI stellt eine Alternative zum Mischbetttauscher dar und wird häufig bei der Aufbereitung von Kesselspeisewasser in Kraft- und Heizwerken sowie bei Prozesswasser in der Elektroindustrie, Krankenhäusern und Laboren verwendet.

WIE WIRD DIE REINHEIT DES DEMI-WASSERS GEMESSEN?

Reines Wasser erkennt man daran, dass es nicht elektrisch leitfähig ist. Dem liegt zugrunde, dass es keine Anionen und Kationen mehr enthält, welche in natürlichem Wasser vorkommen. Die Leitfähigkeit wird in S/cm, was Siemens pro Zentimeter bedeutet, angeben. Da sich in gereinigtem Wasser aber kaum noch Leitfähigkeit nachweisen lässt, handelt es sich nur noch um Mikrosiemens/cm (µS/cm). Eine solche Messung kann man einfach zuhause durchführen, wenn ein TDS-Messgerät zur Verfügung steht. Die Leitfähigkeit sollte bei demineralisiertem Wasser nicht mehr als 5 µS/cm betragen.

Es handelt sich dabei um eine schwache Säure, da es einen pH-Wert von ungefähr 5,0 aufweist. Der pH-Wert im Wasser ist abhängig von der Temperatur und dem Anteil von gelöstem Sauerstoff und Kohlendioxid.

ANWENDUNGSBEREICHE VON DEMINERALISIERTEM WASSER

Demineralisiertes Wasser kommt vor allem in der Industrie und Wissenschaft zum Einsatz. Grundsätzlich wird es überall dort verwendet, wo Ablagerungen vermieden werden sollen, die durch natürliches Wasser auftreten können oder eine Leitfähigkeit nicht erwünscht ist. Anwendungsgebiete für VE-Wasser sind hier zu finden:

●      im Labor und bei der Durchführung von Tests

●      in Autowaschanlagen

●      als Waschwasser für die Computerchip-Herstellung

●      in Kühlsystemen

●      bei der Kesselspeisung

●      beim Optimieren von Brennstoffzellen

●      in Dampfbügeleisen und Dampferzeugeranwendungen

●      bei Produktionsverfahren in der Pharmazie

●      in der Kosmetikindustrie

●      bei der Restaurierung von alten Büchern und Schriften

●      in Feuerlöschern

Demineralisiertes Wasser eignet sich auch hervorragend zur Reinigung. Das liegt darin begründet, dass sich der pH-Wert des Wassers dem der Umgebung anpasst. Dadurch gilt es als gutes Lösungsmittel.

GIBT ES GESUNDHEITSRISIKEN DURCH DEMINERALISIERTES WASSER?

Demineralisiertes Wasser kann grundsätzlich getrunken werden, jedoch fehlen ihm natürliche Mineralstoffe, die in herkömmlichem Trinkwasser enthalten sind. Während Mineralstoffe aus Wasser nicht die Hauptquelle für die Deckung des täglichen Bedarfs darstellen – dieser wird überwiegend über die Nahrung gedeckt – tragen sie dennoch zur geschmacklichen und funktionalen Zusammensetzung von Trinkwasser bei.

Die Entfernung von Mineralien beeinflusst nicht direkt die Sicherheit des Wassers, jedoch kann ein langfristiger Konsum von ausschließlich demineralisiertem Wasser dazu führen, dass dem Körper eine natürliche Quelle für Elektrolyte fehlt. Zudem kann solches Wasser eine höhere Löslichkeit für andere Stoffe aufweisen, was sich auf die Mineralstoffbalance in bestimmten Anwendungen auswirken könnte. Für eine ausgewogene Flüssigkeitsversorgung wird daher empfohlen, auf mineralhaltige Trinkwasserquellen zurückzugreifen oder Osmose-Wasser nachträglich durch Remineralisierungsfilter oder -lösungen wieder mit Mineralien anzureichern.