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Austauscher

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Ionen-Austauscher in der aquaristischen Praxis

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Der Selberbau hat eine eigene Seite bekommen, jetzt Austauscherbau.

Eine Seite über Ionenaustauscher für die Aquaristik zu schreiben ist nicht ganz einfach. Es geht mir hier darum das komplette Kapitel „Austauscher” endlich ein mal so einfach - und doch sachlich richtig - zu beschreiben, daß jeder verstehen kann worum es eigentlich geht.

Die ganze Austauschergeschichte in der Aquaristik ist nämlich gar nicht soo schwierig. Zumindest in der Praxis - und nur um diese geht es hier! Die Theorie der „Ionenaustauscher” ist sehr komplex, ich habe zu wenig Wissen um sie völlig zu verstehen, geschweige denn richtig und einfach erklären zu können. (Man kann nur das einfach erklären, was man „verinnerlicht” - also total verstanden - hat, je komplizierter jemand erklären muß desto weniger versteht er davon. Das gilt immer! Auch oder besonders für schwierigere Themen.)
Ich habe aber genügend praktisches Wissen und Erfahrung, um den Gebrauch von Austauschern in der Aquaristik erklären zu können.

Ionenaustauscher bestehen aus „Harzen” - in diesem Fall sind das kleine Kügelchen - die bestimmte Stoffe gegen andere Stoffe „austauschen”. Daher der Name „Austauscher”. Diese Bezeichnung ist zwar nicht ganz richtig, so kann man es sich aber besser vorstellen. Und ob etwas „ausgetauscht” oder „adsorbiert” oder nach „Molekülen” oder nach „elektrischer Ladung” getrennt wird ist für die Praxis völlig egal. Das hat nur theoretische Bedeutung.
 

Die verschiedenen Austauscher bzw Harze
Neutralaustausch, eine aquaristisch ziemlich sinnlose Arbeitsbeschaffung
Teilentsalzung oder Entkarbonisierung, Kationenharz, reicht meistens
Anionenaustausch, Anionenharz
Unterschiede zwischen schwach und stark basischen Anionenaustauschern
Regenerieren von Austauscherharzen,
   Regenerieren von Kationenharz
   Regenerieren von Anionenharz
Verschiedenes
Was muß ein Austauscher für Maße haben
Strömungsrichtung eines Austauschers
Lebensdauer, wie lange funktioniert ein Harz
Algen oder Bakterien auf dem Harz
Ausdehnung von Harz, wie sich das Volumen ändert
Verhältnis Kationen-Anionenharz, wieviel Kationenharz zu Anionenharz soll man nehmen?
Wasserstrahlpumpe, eine bequeme Möglichkeit zum regenerieren
Andere Möglichkeiten weiches Wasser zu erhalten
Umkehrosmose, der Ordnung halber ein kurzer Überblick
Regenwasser, eine andere Methode weiches Wasser zu erhalten
Torf, Granulat oder Hochmoortorf

 

Die verschiedenen Austauscher bzw Harze


Neutralaustausch
Das ist ganz einfach und kurz erklärt: Hier werden alle Härtebildner gegen Salz ausgetauscht. Oder anders: Es werden Kalzium und Magnesium gegen Natrium ausgetauscht. Die Härte im Auslauf ist 0, es ist keine mehr da. Die Leitfähigkeit ist genauso hoch wie vorher, da die Menge der Mineralien gleich geblieben ist. Es ist nur ein Mineral gegen ein anderes getauscht worden. Es ist in etwa ein destilliertes oder entmineralisiertes Wasser in das man Salz gekippt hat. Da Salz aber im Süßwasseraquarium nichts zu suchen hat, ist diese Methode höflich ausgedrückt ziemlich sinnlos. Regeneriert wird ein solches Harz logischerweise mit Kochsalz. Logischerweise deshalb, da es ja beim austauschen Kochsalz abgegeben hat. Wenn das Harz kein Kochsalz mehr zum „abgeben” hat ist es „erschöpft”. Es hat nichts mehr „abzugeben”. Erschöpft ist also ein logischer Ausdruck. Er gilt für alle Harze.

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Teilentsalzung oder Entkarbonisierung
Im Gegensatz zum Neutralaustausch wird hier schon der Gesamtsalzgehalt verringert. Es verringert sich also auch die Leitfähigkeit. Wie geeignet diese Methode ist hängt vom verwendeten Wasser ab. Wenn das Ausgangswasser vorwiegend aus Karbonathärte besteht ist es ein sehr gutes Verfahren.
Das selbe passiert wenn man Wasser aufkocht und dann abkühlen läßt. Es setzt sich dann Kesselstein am Topf ab, das abgekühlte Wasser hat einen Teil seiner Karbonathärte verloren - sie ist jetzt Kesselstein. Das nebenbei. Haben manche Aquarianer früher gemacht. Ich auch.
Zum Entfernen der Karbonathärte kann man entweder ein „stark saures” oder „schwach saures” Kationenharz verwenden. Der hauptsächliche Unterschied liegt darin, daß das stark saure Harz auch die Sulfathärte angeht und sie in Schwefelsäure umwandelt, im Auslauf sind also neben Kohlensäure auch starke Säuren enthalten. Das schwach saure Harz ignoriert die Sulfathärte, es entfernt nur die Karbonathärte und wandelt sie in Kohlensäure um, die Sulfathärte bleibt erhalten. Sie läuft sozusagen durch. Auf den ersten Blick scheint der schwach saure Austauscher die bessere Wahl zu sein, da man das auslaufende Wasser sofort verwenden kann. Man muß nur die überschüssige Kohlensäure durch Belüftung entfernen. Aber bei genauer Betrachtung sieht das anders aus.
Ein stark saurer Kationenaustauscher, z.B. das Harz „Lewatit S100 G1” ist ein sehr robustes Harz, es nimmt ungenaue Salzsäureverdünnung bei der Regeneration nicht übel, es funktioniert auch wenn man - in Grenzen - zu viel oder zu wenig Regeneriersäure nimmt, es ist eingefärbt und somit kann man immer den Beladungszustand sehen. Es hat aber den Nachteil, daß da auch Schwefeläure mit herauskommt. Die ist zwar nicht ungefährlich, läßt sich aber sehr einfach neutralisieren. Das macht man folgendermaßen: Man gibt Wasser aus dem stark sauren Kationenaustauscher in einen Behälter, hängt einen Leitfähigkeitsmesser hinein und gibt unter Umrühren so lange Leitungswasser dazu, bis die Leitfähigkeit - die zuerst fällt -  wieder zum steigen anfängt. Man kann das auch über den pH-Wert kontrollieren, wenn dieser bis auf 4,5—5 angestiegen ist, ist nur noch Kohlensäure im Wasser. Nach kurzer Belüftung würde er dann auf 7 ansteigen. In diesem Fall ist der Leitfähigkeitsmesser aber vorzuziehen, da er bedeutend schneller reagiert, die Elektrode robuster und die Messung somit einfacher ist.
Bei unserem Wasser geht das in etwa folgendermaßen: Die Leitfähigkeit des starken Kationenaustauschers hat im Auslauf ca. 120 μS, das Leitungswasser hat ca. 550 μS. Wenn man diese beiden Wässer mischt, müßte das Ergebnis normalerweise dazwischen liegen. Tatsächlich sinkt der Wert aber auf ca. 90 μS. Die Leitfähigkeit sinkt deshalb, weil die freie Schwefelsäure des Kationenwassers von der Karbonathärte des Leitungswassers gebunden wird und was nicht mehr da ist kann man nicht mehr messen. Wenn die Leitfähigkeit wieder zu steigen anfängt, sind alle vorhandene starken Säuren neutralisiert. Wenn man dann sicherheitshalber noch 10 oder 30 μS hoch geht, hat man mit nur einem Harz ein einwandfreies weiches Wasser erhalten. Mit so einem Wasser kann man fast alle Fische züchten. Für ein Wohnzimmeraquarium reicht es allemal! Man braucht für diese Wasserpanscherei nur einen größeren Behälter mit eingehängtem Ausströmer oder ähnlichem. Den Behälter kann man aber für abgestandenes Wasser für den Wasserwechsel sowieso gebrauchen.
Bei unserem Wasser kann man so den Wert von 550 µS auf gute 100µS drücken. In ganz Oberbayern - und Oberschwaben ist diese Wasserzusammensetzung in etwa gleich.

Also
Ein Kationenaustauscher macht aus der Karbonathärte Kohlensäure. Die ist völlig ungefährlich, man kann sie entweder durch Belüften entfernen oder zur Düngung der Wasserpflanzen verwenden.
Aus der Sulfathärte (permanente Härte oder auch bleibende Härte) entsteht Schwefelsäure. Diese starken Säuren müssen durch Zugabe von normalem Leitungswasser gebunden werden.
Wenn die Gesamthärte bis zu 80% aus Karbonathärte besteht, ist die Entmineralisierung mit einem stark sauren Kationenaustauscher eine gute Wahl. Möglicherweise geht es auch bei höherer Karbonathärte, das kommt auf den Verwendungszweck an und muß ausprobiert werden. Eine Überlegung ist es immer wert.
 


Nachteile eines „schwach sauren” Kationenharzes
Hier noch die Nachteile eines „schwach sauren” Harzes: Diese Harze müssen exakt nach der Menge des verbrauchten Wassers regeneriert werden, es ist auch ein Unterschied, ob das durchgelaufene Wasser wärmer oder kälter war. Wird beim regenerieren zu viel Säure verwendet läuft die nicht einfach durch wie bei einem stark sauren Austauscher, sondern sie wird während der Beladung mit abgegeben. Ob das immer so sein muß weiß ich nicht. Bei mir war es so - und das war sehr unangenehm. Das heißt nicht, daß man mit diesen Harzen nicht arbeiten kann, aber der Aufwand für den privaten Aquarianer ist größer. Ich habe einen selbstgebauten Austauscher aus VA (Nirosta, Edelmetall) mit dem schwach sauren Harz CNP-LF. Er ist 2 m hoch und hat einen Durchmesser von 30 cm! Ich betreibe ihn mit dem gleichen Harz seit ca. 1980. Nach anfänglichen Schwierigkeiten komme ich gut mit ihm klar. Er wird aber ziemlich exakt nach Leitfähigkeit und Wasseruhr regeneriert. Auch achte ich sehr darauf, daß er nicht zu viel Regenerierlösung bekommt. Dieses Austauscherwasser habe ich mit Leitungswasser auf die Schnapszahl von 333 μS verschnitten und damit das Wasser der ganzen Anlage weicher gemacht. Das war sozusagen unser „Einheitswasser”. Aber nicht etwa, weil die Fische weiches Wasser benötigt hätten, der Grund war ein ganz anderer und sehr banal: Bei dieser Leitfähigkeit verkalken die Wassertanks und die Aquarienscheiben so gut wie gar nicht und die zum Betrieb der Filter eingesetzten Ausströmer haben bedeutend länger gehalten.

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Anionenaustauscher
Wenn man völlig entmineralisiertes Wasser herstellen will, braucht man noch einen zweiten Austauscher, einen Anionenaustauscher. Der wird dann mit Natronlauge regeneriert. Mit einem stark sauren Kationenaustauscher und einem nachgeschalteten schwach basischem Anionenaustauscher Lewatit MP62 kann man ein Wasser von ca. 3 µS herstellen. Auch ohne Mischbett, man kann die Harze somit selber regenerieren. Man kann zwar auch „Mischbettharze”, also gemischte Harze selber regenerieren, aber die muß man logischerweise erst trennen. Das erfordert einen unverhältnismäßig hohen Aufwand. Nebenbei gibt es eigentlich keinen Grund, warum man ein Mischbett und keine zwei Säuen nehmen sollte. Das Ergebnis ist das selbe! (Außer daß eine Säule natürlich praktischer zum handhaben ist als zwei Säulen.)
Es hat nur für den Verkäufer Vorteile, da man die Mischbettaustauscher in der Regel zum regenerieren einschicken muß. Das ist ein gutes und regelmäßig verdientes Geld! zwinkern-transp_neu

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Unterschiede zwischen schwach basischen und stark basischen Anionenaustauschern
Alle Anionenaustauscher müssen einen Kationenaustauscher vorgeschaltet haben. Sie dürfen nur mit Kationenwasser und nicht mit Leitungswasser in Berührung kommen. Sagt man - liest man.
Wenn das versehentlich passiert ist, kann man das Harz normal regenerieren und hoffen, daß es trotzdem noch funktioniert. Bei mir hat es funktioniert! Besser ist es natürlich es gar nicht erst auszuprobieren.
Es gibt aber eine eigenartige Sache: In den Mischbetttauscheren sind Anionen- und Kationenharze gemischt. Wenn ein Teil der Harze erschöpft ist kommt das Anionenharz mit normalem Leitungwasser in Berührung. Warum schadet es da nicht?
Die Regenerierlösung muß mit Kationenwasser hergestellt werden und es darf logischerweise nur mit Kationenwasser gespült werden.
Der Hauptunterschied zwischen den beiden Harztypen besteht darin, daß der stark basische auch die Kohlensäure aus dem Wasser entfernt. Der schwach basische läßt sie einfach durchlaufen, es kostet ihn keine Kapazität. So hat er bei gleicher Harzmenge eine bedeutend längere Standzeit. Die Menge der zu entfernenden Kohlensäure ist mit der Karbonathärte in etwa identisch, man kann sich also leicht ausrechnen, was das Entfernen der Kohlensäure an Austauscher-Kapazität kostet. Der praktisch denkende Mensch wird also bevorzugt einen schwach basischen Anionentauscher hinter einem stark sauren Kationentauscher betreiben. zwinkern-transp_grau

Nun gibt es noch die ganz vorsichtigen - oder schlauen Leute - die einen stark basischen Anionentauscher betreiben, um die Kieselsäure (Silicium) aus dem Wasser zu entfernen. Damit nicht wieder ich der Buhmann sein muss, füge ich hier einen Originalabsatz aus Hückstedts Aquariumchemie ein:
„Der stark basische Anionenaustauscher entfernt aus dem Wasser auch die Kohlensäure und etwa vorhandene Kieselsäure. Der  Abfluß  nach  dem  schwach-mittelbasischen Anionenaustauscher hat,  verursacht durch etwas Kohlensäure, einen pH von 5,5, der nach kurzer Belüftung auf knapp 7 steigt;  man erreicht auch „nur" eine Leitfähigkeit  entsprechend 3-5 Mikro-Siemens  und somit ist das erhaltene Wasser „nur"  rund dreimal besser als das gekaufte destillierte Wasser.  Die mit dem Mischbett erreichte Reinheit ist also noch viel größer, ist aber auch  aquaristisch  völlig  wertlos  und  sogar  unerhört  paradox:  Man  dürfte dann als Bodengrund nur paraffmierte Glaskügelchen an Stelle von Sand verwenden, denn auch der beste Quarzkies gibt eben jene Spuren Kieselsäure ab, die man zuvor mit, dem stark basischen Anionaustauscher herausgefiltert hat. Auch die Glasscheiben müßten mit einer Paraffinschicht überzogen werden, da auch das beste  Glas usf.
Die Standard-Kombination:  stark saurer Kationenaustauscher  +  stark basischer Anionenaustauscher  ist  zwar  allgemein  üblich,  der Vorteil kann indessen  nur  selten  genützt  werden.  Der  gewitzte  Praktiker  wird  solche Eulenspiegeleien tunlichst vermeiden.”

Zitat Ende.

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Regenerieren von Austauschern


Regeneration von Kationenharz
Man benötigt für 1-Liter Lewatit S 100 G1 offiziell 2 Liter 10%ige Salzsäure. Handelsübliche technische Salzsäure hat 31 - 33%, man bekommt sie in 1-L-Flaschen zu kaufen. Wir bekamen sie in ca. 30-Liter-Kanistern geliefert. Sie wird nach Gewicht berechnet. Man kann die Verdünnung der Salzsäure auch variieren, ich habe immer 5%ige genommen. Man muß dann entsprechend mehr Liter nehmen.
In der Praxis rechnet man sich die benötigte Salzsäuremenge und die Verdünnung aus und schreibt alles auf. Auch die Zeit usw vom ganzen Regeneriervorgang.  Wenn man dann wieder regenerieren muß hat man alles aufgeschrieben und muß nicht noch ein mal rechnen und überlegen. Daß man die Säure ins Wasser gießen soll und nicht das Wasser in die Säure ist sowieso klar, da man normalerweise die kleinere Menge in die größere kippt.
Konzentrierte Salzsäure „raucht” und die Dämpfe sind ausgesprochen unangenehm. Bei uns in der Anlage war das einigermaßen ungefährlich. Ich habe einen großen Originalkanister auf einen stabilen Arbeitstisch gestellt und mit einem 12mm Schlauch die konzentrierte Säure in einen kleineren darunter stehenden Kanister mit Auslaufrohr hineinlaufen lassen. Man kann Salzsäure schlecht ansaugen, so habe ich diesen Schlauch vorher unter Wasser gehalten und vollaufen lassen. Da dabei aus beiden Kanistern Dämpfe herauskamen, habe ich die „ganze Gegend” mit einem Wasserschlauch (Sprühpistole) benebelt. Das ging ganz gut. Den kleineren Kanister habe ich dann in einen bereitstehenden Behälter mit der entsprechenden Wassermenge gegossen. Wenn man Wasser in greifbarer Nähe hat ist Salzsäure nicht so schlimm, man kann sie schnell abspülen. Natronlauge ist übler. 5% Salzsäure „raucht” nicht mehr und erzeugt somit keine Dämpfe. Man darf sie trotzdem nicht auf die Kleidung bekommen (gibt Löcher) und man muß halt sofort mit Wasser abspülen.
Ein Normalaquarianer wird die Salzsäure wohl in 1-L-Gebinden kaufen. Die kann man dann bedeutend besser in das bereitstehende Regenerierwasser gießen, vorsichtig und langsam, eventuell mit einem Handtuch oder Zeitungspapier als Spritzschutz.
Wichtig war für mich immer, daß sich die gesamte Regenerierlösung in einem Behälter befindet.

So, jetzt ist die Regenerierlösung fertig und man kann mit dem Regenerieren anfangen.
Nicht vergessen, vor der ganzen Prozedur sollte die Säule rückgespült werden. Also Wasser von unten nach oben laufen lassen. Dadurch wird das Harz aufgelockert und die Luftblasen verschwinden. Bei dünneren Säulen bilden sich gerne große Luftblasen, die das ganze Harzbett nach oben schieben. Man muß dann - je nach Größe der Säule - entweder die ganze Säule schütteln oder mit der Faust dagegen klopfen. Jedenfalls muß vor dem regenerieren das Harz ohne Lufteinschlüsse und locker in der Säule sein.
In der Anlage war das regenerieren recht einfach und bequem. Der Behälter mit der Lösung stand auf einem stabilen Arbeitstisch mit PE-Platte. Dieser Behälter hat einen Ablauf. Der Ablauf wurde mit dem Einlauf des Austauschers verbunden und die Regenerierlösung lief durch das Gefälle von alleine durch die Säule. Die Anlage hat mehrere Gullys. In einen von denen kam der Ablaufschlauch von der Säule. Damit keine Säure in die Kanalisation kam, habe ich zur Verdünnung daneben einen leicht aufgedrehten Wasserschlauch laufen lassen. Es gibt irgendwelche Vorschriften wie schnell die Lösung durch die Säule laufen darf. Wenn man keine Erfahrung hat, sollte man sich daran halten. Wenn man öfter regeneriert hat weiß man das dann sowieso. Von der 2-Liter-Säule bis zur 130-Liter-Säule habe ich schon alle möglichen Austauscher regeneriert. Obwohl ich die Durchflußmenge nie gestoppt habe, gab es nie Probleme. Wenn man das Wasser nicht gerade durchpumpt läuft es eh allein durch das Gefälle ziemlich langsam. Und wenn man das Gefühl hat, daß zu viel läuft, dann macht man halt einen Hahn etwas zu. Im Prinzip eher langsam als zu schnell durchlaufen lassen. Wenn bei einer Menge von 5 Litern Harz ein 10er Schlauch als Ablauf ist, dann kommt nicht zu viel heraus. So etwa. Wichtig ist, daß man den Zeitpunkt nicht verpaßt, wo der Behälter leer ist. Es ist nämlich gar nicht gut, wenn über dem Harz zu viel Luft ist. Sollte es trotzdem passieren, so macht man beim spülen unten zu, oben den Entlüftungshahn auf und die Säule läuft wieder voll. Später im Betrieb macht man es ebenso.
Jetzt ist das Harz regeneriert, nun wird gespült.
Zum Spülen macht man den Regenerierbehälter voll Leitungswasser und läßt durchlaufen. Man kann die Säule natürlich auch an die Wasserleitung anschließen und langsam durchlaufen lassen. In den Auslauf hängt man einen
Leitfähigkeitsmesser. So kann man am Besten sehen wie weit das Harz gespült ist. Wenn die Leitfähigkeit nicht mehr fällt ist fertig gespült.

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Regeneration von Anionenharz
Hier nur die Unterschiede zu oben. Anionenharz wird mit Natronlauge regeneriert. Zum regenerieren und spülen muß Kationenwasser genommen werden. Manche empfehlen auch vollentsalztes Wasser, aber woher nehmen wenn der Anionen erschöpft ist? Natronlauge stellt man her, indem man Ätznatron (das für den verstopften Ausguß, ein Gummisauger geht da viel besser - beim Ausguß) in Wasser auflöst. Vorsicht, das ist ein ausgesprochen unangenehmes Zeug. Ätznatron wird beim Auflösen heiß, man muß gut umrühren. Auch alles gut abwaschen, es ätzt tatsächlich! Und geht nicht so leicht weg!
Für 1-Liter Lewatit MP62 benötigt man 2 Liter 3%ige Natronlauge.
Eigentlich alles genauso wie oben, vielleicht langsamer durchlaufen lassen. Mit Kationenwasser spülen, also den Kationen anschließen - alles genauso wie beim vollentsalzen - und Wasser durchlaufen lassen. Mit
Leitfähigkeitsmesser kontrollieren. Das ablaufende Wasser eventuell mit Leitungswasser verdünnen. Natronlauge ist für die Umwelt und die Kläranlagen bedeutend belastender als Salzsäure, die wird leichter neutralisiert.
Eventuell alle Säure auffangen und später mit der Natronlauge mischen/neutralisieren. Sollte man machen. Habe ich nie gemacht.

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Verschiedenes


Wie kann man feststellen, wie weit der Austauscher bereits beladen ist?
Austauscher_Kati-Ani_ThDas geht auf verschiedene Weise. Bei dem stark saurem Harz „Levatit S 100 G1” ist es sehr einfach. Es ist eingefärbt, wenn es erschöpft ist wird es rot. Es verfärbt sich also von oben nach unten von dunklem oder hellerem Braun nach kräftigem rot. Siehe Foto links. Bei einem nicht eingefärbtem Kationen wird es etwas komplizierter, da muß permanent gemessen werden, da bei einem Durchbrechen von Leitungswasser das nachgeschaltete Anionenharz Schaden nehmen könnte.
Bei einem nichteingefärbten Anionenharz ist es in der Praxis auch einfach, da man den Auslauf sehr gut mit einem Leitfähigkeitsnesser kontrollieren kann. Man merkt es schon vorher wenn er nach oben geht, das geht nicht unbedingt plötzlich. Auch weiß man aus Erfahrung sehr schnell, wann in etwa die Säule erschöpft sein dürfte.
Zwar gibt es auch eingefärbte Anionenaustauscher, aber nur stark basische. Das sind die, die auch die Kohlensäure entfernen. Ich habe so ein Harz nie besessen.

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Was muß eine Austauschersäule für Maße haben
Es gibt offenbar irgendein Merkblatt das vorschreibt wie groß oder besser ”wenig” der Durchmesser einer Säule bei der oder der Höhe sein muß. Da kommen dann 10cm-Rohre bei 100cm Höhe heraus. Das ergibt als Volumen dann brutto ca. 8 Liter. Bei einem 16er Rohr ergibt die gleiche Höhe bereits ein Volumen von ca. 20 Litern. Da die Arbeit bei der Anfertigung der Austauschersäulen mit einem größeren Durchmessern nicht viel mehr ist, würde ich mich für mehr Volumen bei gleicher Höhe entscheiden. Ich habe mich beim Bau von Austauschersäulen in etwa nach dem angebotenen Maß gerichtet, das waren 2 Meter. In dieser Länge habe ich die Rohre gekauft. Meistens habe ich sie bei größeren Austauschern in 120 und 80 cm geteilt. Siehe Foto oben links. Es wird manchmal gesagt, daß das Harz bei dickeren Rohren ungleich beladen würde. Das kann ich aus meinen Erfahrungen nicht bestätigen. Auf dem Foto oben links kann man eine 80cm hohe Säule sehen, die 20cm Durchmesser hat. Man kann auch gut sehen, daß die rote Farbe gleichmäßig über die ganze Dicke des Rohres verteilt ist. Ich habe mit dieser Säule nie Schwierigkeiten mit ungleicher Erschöpfung gehabt.
Wasserpanscherei_1_ThDas soll nun nicht heißen, daß alle Säulen 20cm Durchmesser haben sollen, aber es könnte sich in normalen Maßen bewegen. Eine 10cm Säule mit 1m Höhe fällt eben auch leichter um als eine mit 16cm Durchmesser und 60cm Höhe. Funktionieren tut die 60er genauso gut. Ich habe viele gebaut und verkauft. Sie waren alle 200 durch 3 = 66cm hoch.
Links zwei 16cm-Säulen inmitten der “Wasserpanscherei”. Das sind „nur” 800-L-Tanks. Es waren dann noch 3 x 2000-L da. Später nur noch 2 x 2000-L.

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Strömungsrichtung eines Austauschers und Rückspülen
Normalerweise wird ein Austauscher von oben nach unten betrieben.
Selbstverständlich habe ich es auch eine Weile von unten nach oben probiert.
Der Vorteil eines Durchlaufs von unten nach oben ist der, daß sich keine Luftblasen in der Säule bilden. Die Kohlensäure geht einfach nach oben weg und es sieht alles schöner aus - alles sauberes Harz und keine Luftblasen. Deshalb war ich da mal kurz ganz begeistert. Die Leitfähigkeit im Auslauf ist bei dieser Methode aber höher als von oben nach unten, deshalb habe ich es wieder gelassen. Offenbar geht da zu viel „Wasser am Harz vorbei”.
Da sich beim Betrieb Luftblasen bilden und damit das Harz wieder aufgelockert wird, muß man es manchmal „rückspülen”. Das geht bei dickeren Säulen bequemer als bei dünnen. Bei dünnen schiebt sich gerne das ganze Harz nach oben. Wenn man mit der Faust gegen die Säule klopft, lockert es sich und die große Luftblase kann nach oben entweichen. Aber - wie gesagt - das geht bei dicken Säulen alles leichter. Außer bei ganz kleinen, die kann man komplett „schütteln”.
Da das Harz wahrscheinlich nie ganz sauber ist, kommen beim Rückspülen manchmal kleine Partikel an die Harzoberfläche, wenn man oben im Säulendeckel einen Ablauf ohne Harzfänger hat, so kann man diese Partikel wegspülen. Darum ist ein Loch mit Rohr und Hahn im Deckel kein Fehler nicht. Es sollte aber in der Mitte sein, da die Partikel auch in der Mitte sind. Vielleicht habe aber auch nur ich ein „nicht ganz sauberes Harz”  und alle anderen Harze sind sauber. zwinkern-transp_grau

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Lebensdauer der Harze, wie lange funktioniert ein Harz
Das ist eine sehr interessante Sache! Ich hätte es nämlich nie für möglich gehalten, daß diese Harze dermaßen lange absolut ohne Einschränkungen funktionieren!!
Das meiste Harz was ich verwende, habe ich um 1980 herum gekauft. Es ist somit lockere 35 Jahre alt! Wahrscheinlich ist das Harz in den Säulen auf dem Foto oben (Austauscher_Kati_Ani) noch aus dem Laden und somit mindestens von 1973. Alle diese Harze funktionieren noch einwandfrei!

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Algen oder Bakterien auf dem Harz
Öfter hört man, daß sich Algen auf dem Harz ansiedeln würden. Daß sich auf oder in länger nicht benütztem Harz Bakterien oder was weiß ich alles bilden würden. Ich habe von alledem nichts mitbekommen. Die beiden Säulen auf dem Foto sind seit ca. 2 Jahren nicht mehr benützt worden. Es sind weder Algen noch sonstwas zu sehen!

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Ausdehnung von Harz
Das Harz dehnt sich bei Beladung aus. Bei einer kleinen Säule mit schwach basischem Anionenharz MP 62 habe ich das mal gemessen. Hier die Aufzeichnung aus der „alten Afizucht”:
Austauscher, kleiner Anionen, MP 62
Die Austauschersäule (das Harz) hat regeneriert eine Höhe von 54 cm und total erschöpft eine Höhe von 74 cm. Wenn 54 cm = 100 % sind, dann sind 74 cm 137,04 %, die Ausdehnung beträgt also 37,04 % (von 54 cm = 100 %)
Bei einer anderen Säule habe ich es nie gemessen. Das ist insofern wichtig, als daß man beim Bau einer Säule die Ausdehnung dazu rechnen muß. Das regenerierte oder neue Harz darf also nicht bis oben gehen.

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Verhältnis Kationen- zu Anionenharz
Es wird allgemein empfohlen, 1/3 oder so Anionenharz mehr zu nehmen.
In unserem Münchner Geschäft hatten wir den Chemieprofessor Dr. Belitz als „normalen” Kunden. Er war ein ausgesprochen liebenswürdiger, freundlicher und hilfsbereiter Mensch, er lebt leider schon länger nicht mehr. Er war einer meiner Lehrmeister. Als ich ihn gefragt habe, daß eben dieses Verhältnis zumindest in München doch falsch sei hat er geantwortet: „Theoretisch haben Sie recht, probieren Sie’s aus”. Ich habe es ausprobiert - und es ist falsch.
Eigentlich ist das ganz einfach: Das Kationenharz muß die gesamte Härte „bearbeiten”, es muß aus der Karbonathärte Kohlensäure und aus der Sulfathärte Salz- und Schwefelsäure „machen”. Ein schwach basisches Anionenharz hat es leichter, es muß nur die starken Säuren aus der Sulfathärte „verarbeiten”, die Kohlensäure läuft durch. Ein stark basisches Anionenharz muß mehr „arbeiten” es muß auch noch die Kohlensäure entfernen. Deshalb stimmt die Rechnung mit so einem Harz schon. Aber wer entfernt schon Kohlensäure mit Austauschern, wenn es Ausströmer gibt! Oder wenn er seine Pflanzen dann im Aquarium mit Kohlensäure düngt. zwinkern-transp_neu
Wieviel Kationenharz im Verhältnis Anionenharz benötigt wird, damit beide in etwa gleichmäßig beladen werden, ist natürlich je nach Rohwasser verschieden. Grob kann man sagen, je mehr Karbonathärte desto mehr Kationenharz. Je höher die Sulfathärte, desto mehr Anionenharz.
Wenn auf dem Foto (Austauscher_Kati_Ani) der Anionen 120cm hoch und der Kationen nur 80cm hoch ist, so liegt das daran, daß diese Kombination nach dem großen schwach sauren Kationenaustauscher geschaltet war, da habe ich nicht mehr Kationenharz benötigt.

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Wasserstrahlpumpe
Wasserstrahlpumpe_ThEine Wasserstrahlpumpe ist eine Art Diffusor, oder eben eine „Venturidüse”. Damit kann man sehr bequem einen Austauscher regenerieren. In München hatte ein Kunde bereits um 1970 eine fest im Wohnzimmer in einem Schrank installierte Austauscheranlage, die mit einer Wasserstrahlpumpe regeneriert wurde. Das war eine richtig feine Sache. Der war aber auch Installateur von Beruf!
Den großen Austauscher habe ich auch so regeneriert.
Bei dieser Methode befindet sich die Regenerierlösung in einem Behälter, Kanister, einer Tonne oder sonstwo. Das kann durchaus etwas vom Austauscher entfernt sein, sogar in einem anderen Raum, die Höhe ist in Grenzen auch nicht so wichtig. Wenn alles angeschlossen ist und auf das System Druck kommt, saugt die Wasserstrahlpumpe die Regenerierlösung aus dem Behälter durch den Austauscher, verdünnt sie dabei mit Leitungswasser und leitet sie in den Gully. Eine ausgesprochen feine Sache!
Beschreibung Bild oben:
Links wird der Schlauch von der Wasserleitung angeschlossen. Da auf diesen Schlauch Druck kommt muß eine Schlauchklemme angebracht werden. Der Schlauch von oben kommt eigentlich aus dem Behälter mit der Regenerierlösung, die Austauschersäule wird nur dazwischen geschaltet, auf dem Foto rechts geht es ab in den Gully.
Da auf den Saugschlauch (Foto: Schlauch oben) Unterdruck kommt muß man darauf achten, daß er stabil genug ist, sonst wird er zusammengedrückt. Ein Vorteil dieser Methode ist auch, daß die Säure oder Lauge so verdünnt wird, daß sie weitgehend ungefährlich ist. Jedenfalls für die Hausinstallation.
Das Gerät auf dem Foto hat schon einige Jahre hinter sich, man kann es sehen. Es funktioniert trotzdem noch einwandfrei.

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Andere Möglichkeiten weiches Wasser zu erhalten


Umkehrosmose
Selbstverständlich kann man sein weiches Wasser auch mit Umkehrosmose bereiten. Ich konnte mich damit aber nie anfreunden, die Geräte erzeugen zuviel Abwasser und haben zu wenig Leistung. Bessere Leistungen haben sie nur bei hohem Wasserdruck. Auch ist die Anschaffung zu teuer. Manche Leute behaupten sogar, daß Aquarianer, die Umkehrosmose verwenden, keine oder zu wenig Ahnung von Austauschern haben. Es wird was wahres daran sein, bequemer ist Osmose aber allemal.
Nachtrag 2016: Inzwischen sind die Geräte sowohl billiger als auch leistungsfähiger. Der hohe Restwasserverbrauch und die relativ geringe Leistungsfähigkeit sind aber immer noch vorhanden. Wenn jemand also tatsächlich größere Mengen weiches Wasser braucht, so ist er mit einem Harzaustaucher nach wie vor besser bedient. Es ist halt nicht so bequem - und noch viel schlimmer - man muss sich über das Regenerieren Gedanken machen.

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Regenwasser
Eine weitere Möglichkeit, weiches Zuchtwasser zu erhalten ist das Auffangen von Regenwasser. Ich selbst habe das nie gemacht, kenne aber einen guten Privatzüchter, der alles mit Regenwasser züchtet. Er hat gute Aphyosemion und auch sehr schöne Apistogrammaarten. Es funktioniert also durchaus.

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Torf, Granulat oder Hochmoortorf
Man kann auch mit Torf bedingt die Karbonathärte senken. Bedingt deshalb weil das Wasser wahrscheinlich schneller dunkelbraun und undurchsichtig als weich sein wird. Funktioniert also nur in bescheidenem Umfang bei Wasser mit sehr geringer Karbonathärte. Bei höheren Härtegraden sind andere Enthärtungsverfahren vorzuziehen.
Also: Wasser mit Torf weich machen zu wollen ist eher eine theoretische Methode.

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Juli 2006,
Letztes Update: 7. Juli 2016
 

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