Leitfähigkeit (Leitwert) des Wassers bei Vollentsalzung. 21.11.2015 09:59

Leitfähigkeit (Leitwert) des Wassers nach Vollentsalzung.

 

Immer wieder kommt es zu Missverständnissen bezüglich der Leitfähigkeit nach der Vollentsalzung.
Hier gehen viele fälschlicherweise davon aus, dass das demineralisierte Wasser vergleichbar mit destilliertem Wasser sein müsse.

Destilliertes Wasser hat in der Regel, was sich durch Einflüsse der Luft aber sehr schnell ändern kann eine Leitfähigkeit von <1 Mikrosiemens und einen neutralen pH von 7,0
Dies kommt in etwa mit stark sauren und stark basischen Ionenaustauscher-Harzen oder Mischbett-Harzen hin, aber nicht mit stark sauren und schwach basischen Ionen-Austauschern.

Echtes destilliertes Wasser ist verdampftes und kondensiertes Wasser welches sehr aufwendig durch Einsatz von Energie und Kühlwasser. darum auch teuer her gestellt wird.
Destilliertes Wasser enthält keine Salze mehr, nur noch sehr wenige Ionen, keine organischen Substanzen und natürlich auch keine Mikroorganismen und die oben angeführten Werte.
Daher hat es eine sehr geringe Leitfähigkeit, aber immer noch eine Leitfähigkeit durch die Autoprotolyse.

“Reines Wasser unterliegt einer sogenannten Autoprotolyse (auch Autodissoziation). Hierbei entstehen Oxoniumionen(H3O+) und Hydroxidionen (OH). H2O kann sowohl als Protonendonator (als Säure) oder als Protonenakzeptor (als Base) reagieren. Man spricht daher auch hier von einem Ampholyten.“

Quelle:
https://de.wikipedia.org/wiki/Protolyse

 

Bei dem vollentsalzten oder demineralisierten Wasser werden alle enthaltenen Salze gegen H+ und OH- Ionen ausgetauscht.
Dieses Wasser enthält noch einige organische Substanzen, die aber nicht von Bedeutung sind.
Von Bedeutung ist, dass die H+ und OH- Ionen auch eine gewisse Leitfähigkeit haben die sich auf die Leitfähigkeit des Wassers aus wirken.
Im besten Fall, wie es in etwa mit stark sauren und stark basischen (Mischbett) Harzen gegeben ist, halten sich die H+ und OH- Ionen die Waage und das Ergebnis ist ein neutraler pH-Wert von 7,0 mit einer sehr geringen Leitfähigkeit.

 

Die Realität bei der Vollentsalzung stark sauer, schwach basisch sieht allerdings anders aus, was aber nicht bedeutet, dass wir damit kein Wasser mit einer sehr geringen Leitfähigkeit auf bereiten können.
Wohl gemerkt aufbereiten und nicht direkt bei Durchlauf des Leitungswassers nach dem Vollentsalzer erhalten.

Wie bereits in dem Artikel „Funktion und Wirkung von Ionenaustauscher-Harzen“ beschrieben werden in dem stark sauren Kationen-Austauscher verschiedene Säuren wie Schwefelsäure, Salzsäure, Kohlensäure, also sehr viel CO2 und H+ Ionen produziert.
Das Ergebnis ist ein sehr saures Wasser mit einem pH-Ausgang von ca. 3,0
(Dieser sehr niedrige pH-Wert hat den Vorteil, dass die meisten Mikroorganismen intolerant für diesen pH-Wert sind und das Wasser keimfreier wird.)

 

Fließt das Wasser aus dem stark sauren Kationen-Austauscher nun in den schwach basischen Anionen-Austauscher findet in diesem der nächste Ionen-Austausch statt bei dem OH-Ionen entstehen.
Hier passieren ein Teil der Säuren und das CO2 den schwach basischen Anionen-Austauscher und wir erhalten nach den stark sauren und schwach basischen Austauschern einen pH-Wert von ca. 4,5 - 5,0, also ein immer noch stark saures Wasser.

 

Auf Grund dessen ist es natürlich vollkommen unmöglich, dass das vollentsalzte Wasser stark sauer und schwach basisch sofort eine geringe Leitfähigkeit von nur wenigen Mikrosiemens haben kann.

Der pH-Wert, sowie die Temperatur des Wassers ist mit ausschlaggebend auf die Leitfähigkeit des Wassers, denn je tiefer oder höher der pH-Wert, desto höher ist auch demzufolge die Leitfähigkeit.

Im sauren Wasser ist der Hauptgrund für eine hohe Leitfähigkeit das CO2 welches zu einem Teil in dem Wasser reagiert.
CO2 + H2O H+ + HCO3-
Zum allergrößten Teil ist für die daraus resultierende (hohe) Leitfähigkeit das H+ Ion verantwortlich.


Reines Wasser durch Vollentsalzung stark sauer und stark basisch ( durch Mischbett Vollentsalzung erreichbar) hat eine spezifische Leitfähigkeit von 0,055 µS/cm bei 25 Grad Wassertemperatur.
Geringere oder höhere Temperatur verändern die Leitfähigkeit negativ.
Bei Anschluss eines Vollentsalzers an die Wasserleitung beträgt die Wassertemperatur je nach Jahreszeit zwischen 5 und 15 Grad.

Reines Wasser muss um die exakte Leitfähigkeit bestimmen zu können einen pH-Wert von exakt 7,0 aufweisen.

Eine exakte Messung der Leitfähigkeit ist auch nicht möglich wenn die Probe in einem Glas genommen wird, da sich reines Wasser sofort mit CO2 aus der Luft anreichert was eine sofortige Erhöhung der Leitfähigkeit zur Folge hat.

Bei der Vollentsalzung stark sauer, schwach basisch liegt der pH Wert Ausgang durch mehr H+ als ÖH- Ionen bei ca. 4,5-5,0
Bei der Vollentsalzung stark sauer, stark basisch liegt der pH Wert Ausgang durch mehr H+ als OH+ Ionen bei ca. 5,0-5,5

Wenn mehr H+ als OH- Ionen im Wasser vor liegen kann die geringe Leitfähigkeit unmöglich erreicht werden.
Eine exakte Bestimmung der Leitfähigkeit ist also nur möglich wenn das Wasser a) 25 Grad Temperatur hat. b) kein CO2 aus der Luft aufnehmen kann und c) einen pH Wert von exakt 7,0 hat.
Letzteres ist also nur möglich wenn das Ausgangswasser auf pH 7,0 durch Zugabe einer Base (OH- Ionen) gebracht wird.

Siehe dazu die Ausführungen der Labortechnik Vogel:
Häufig wird dabei die Probe im Becherglas in Kontakt mit Luft (enthält CO2) gemessen. Ein hochreines Wasser nimmt dabei schnell das CO2 auf und aufgrund des ungepufferten Systems wird ein saurer pH-Wert gemessen, der aber nicht identisch mit dem ursprünglichem pH-Wert des Reinstwassers ist - reines Wasser mit einer spezifischen Leitfähigkeit von 0,055 µS/cm muss einen pH-Wert von 7 haben. Wenn mehr als die durch Eigendissoziation entstandenen H+ oder OH- Ionen im Wasser wären, könnte die geringe Leitfähigkeit nicht erreicht werden. Eine Überprüfung des pH-Wertes von Reinstwasser kann also problemlos über eine Messung der spezifischen Leitfähigkeit erfolgen.“
Quelle:
http://www.laborpraxis.vogel.de/labortechnik/articles/106273/

Siehe auch:

Spezialfall: Wasser

Die anomal hohen Werte der Leitfähigkeit für Oxonium- und Hydroxid-Ionen beruhen nicht auf den Größen der Ionen, sondern auf einem speziellen Leitungsmechanismus. Die Leitung erfolgt hier nicht nur durch Ionenwanderung, sondern auch durch Verschiebung von Bindungselektronen zwischen H3O+- und OH−-Ionen und den strukturell eng verwandten Wassermolekülen:
Quelle:

http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/11/aac/vorlesung/kap_7/vlu/elektrolytleitfaehigkeit.vlu/Page/vsc/de/ch/11/aac/vorlesung/kap_7/kap7_6/kap7_6h.vscml.html

Die H+ Ionen haben die höchste Leitfähigkeit von allen Ionen überhaupt, gefolgt von den OH- Ionen.
Gibt man einem sauren Wasser mit einem pH Wert von 5,0 eine Base (OH- Ionen) bis zum Neutralpunkt von pH 7,0 zu werden die H+ Ionen neutralisiert  und die Leitfähigkeit sinkt entsprechend ab. 

Die äquivalente Leitfähigkeit entsteht immer durch die Menge der enthaltenen Ionen des Wassers.
Besonders H+ und OH- Ionen haben wegen einer besonderen Beweglichkeit im Wasser eine weitaus höhere (ca. 10 mal so hohe) äquivalente Leitfähigkeit als alle anderen im Wasser vorkommenden Ionen
Eine Übersicht über die Zusammenhänge in dem Link unten:
http://www.chempage.de/lexi/leitfaehigkeit.htm

 

Salze, Säuren und Basen wirken sich also unmittelbar und stark auf die Leitfähigkeit aus.
Auch Kieselsäure, wie der Name schon sagt, wird bei der Vollentsalzung stark sauer, schwach basisch nicht entfernt und nimmt als schwache Säure Einfluss auf die Leitfähigkeit des Wassers.
 
Durch aufsalzen/mischen des VE Wassers werden auch die in dem Kationen.Austauscher entstandenen Säuren die der Anionen-Austauscher durch ließ neutralisiert, wobei einzig das CO2 noch ein Problem dar stellt.
Verflüchtigt sich das CO2, so sinkt auch die Leitfähigkeit des Wassers.
Allerdings ist es unmöglich das CO2 ganz aus dem Wasser zu entfernen da sich CO2 durch den Kontakt mit der Luft sekundenschnell wieder mit dem Wasser verbindet.

Eine 100 % genaue Messung der Leitfähigkeit ist unter normalen Bedingungen nicht möglich.
Für unsere Zwecke auch gar nicht nötig, denn unter Beachtung der Gegebenheiten lässt sich auch mit Vollentsalzern stark sauer und schwach basisch eine ideale Leitfähigkeit zur Haltung und Zucht unserer Zierfische erreichen.
Mit entsprechender Aufbereitung des VE Wassers ist die Einstellung jedes gewünschten pH-Wertes und einer Leitfähigkeit von kleiner als 50 Mikrosiemens  also durchaus möglich.
Siehe dazu unseren Artikel „Haltung, Pflege und Zucht des roten Neon.“

Leichter hat man es mit den stark sauren und stark basischen (Mischbett) Harzen die auch alle Säuren und den Großteil des CO2 aus dem Wasser nehmen und darum schon am Ausgang eine entsprechend geringe Leitfähigkeit aufweisen.
Nachteil der stark sauren und stark basischen Harze liegt allerdings darin, dass sich damit nicht der sehr geringe pH-Wert erreichen lässt und die Kapazität des Anionen-Harzes durch die Aufnahme mehrerer Stoffe geringer ist.
Zur Haltung und Zucht von klassischen Weichwasserfischen sollte man darum die stark saure und schwach basische Variante wählen.

 

Bei sehr hohen Silikat-(Kieselsäure) Werten im Leitungswasser und daraus resultierenden Kiesel (Braun) oder Blau-Algen (Cyano-Bakterien) sollte man sich für stark saure, stark basische (Mischbett) Harze entscheiden.
Vorteil der stark sauren, stark basischen Ionen-Austauscher in getrennten Säulen ist, dass man diese immer wieder selbst regenerieren kann.

Ja, auch Cyano-Bakterien (Blaualgen) entstehen durch Silikat (Kieselsäure) im Wasser und nicht durch Eutrophierung wie es allgemein behauptet wird.
Wir stellten fest, dass 95% der Blaualgen mit Entzug/Minimierung der Kieselsäure auch die Cyano-Bakterien den Rückzug an traten.

 

In der Regel achten Aquarianer durch Wasserwechsel darauf, dass das Wasser nicht überdüngt wird, aber leider oft zu wenig auf den Sauerstoff-Gehalt des Wassers.
Cyano Bakterien treten meist in den unteren oder oberen Regionen des Wassers auf wofür hoher Kieselsäure-Gehalt und zuwenig Sauerstoff in diesen Regionen verantwortlich sind.

Bleiben wir aber bei der Vollentsalzung des Wassers:
Auch mit stark sauren und stark basischen Harzen lässt sich die Kieselsäure bei hohen Werten oft nicht ganz entfernen, aber sehr gut minimieren.
Kieselsäure hat auch auch mit stark sauren und stark basischen Harzen einen gewissen Schlupf, wobei sich das stark basische Resinex A4 durch einen sehr geringen Schlupf aus zeichnet.

Wir hoffen mit diesem Artikel einige Missverständnisse aus räumen zu können, denn eine gelungene Vollentsalzung kann daran fest gemacht werden, dass das Wasser keine Karbonat und keine Gesamt-Härte, also keine Salze mehr enthält.

Die Leitfähigkeit des Wassers ist erst einmal bei den stark sauren, schwach basischen Harzen ein trügerischer Parameter die durch viele Faktoren beeinflusst wird.

Über die Genauigkeit der verschiedenen Leitwert Messgeräte, besonders der ganz billigen wollen wir hier gar nicht reden, denn dazu gibt es ausreichend Informationen im Internet.
Wir testen schon einige Geräte und verglichen die Ergebnisse mit einem Photometer mit teils haarsträubenden Ergebnissen.   


      

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