Ionentauscher: So wird Wasser chemisch enthärtet

Ionenaustauscher sind das bekannteste Verfahren, um Wasser zu enthärten und können in jedem Zuhause problemlos nachgerüstet werden. Selbst wenn Sie in einer Region mit hartem Wasser wohnen, fließt nach dem Verfahren mit dem Ionenaustausch nur noch weiches Wasser durch Ihre Leitungen. Davon profitieren vor allem kalkanfällige Haushaltsgeräte wie Wasserkocher, Kaffeemaschine, Waschmaschine oder Spülmaschine.

Alles auf einen Blick:

• Eine der bekanntesten Methoden zur Enthärtung von Wasser funktioniert mit sogenannten Ionenaustauschern.
• Beim Ionenaustausch wird das harte Leitungswasser über ein bestimmtes Material, meist aus Kunstharz, geleitet.
• Dabei kommt es zu einer chemischen Reaktion: Aufgrund ihrer starken Ionenbindung hängen sich die kalkverursachenden Calcium- und Magnesium-Ionen an dieses Kunstharz. Um das chemische Gleichgewicht zu halten, gibt das Kunstharz im Gegenzug Natrium-Ionen an das Wasser ab. Es findet also ein Ionenaustausch statt.
• Das Austauschmaterial im Inneren der Entkalkungsanlage kann jedoch nur bis zu einem bestimmten Punkt Ionen austauschen. Dann ist seine Kapazität erschöpft und es muss erst wieder regeneriert werden.
• Für die Regeneration wird hochkonzentriertes Natriumchlorid (Salz) verwendet. Die Regeneration findet in der Regel automatisch nach einem vorgegebenen Zeitintervall statt.
• Kleine Anlagen zur Wasserenthärtung gibt es bereits ab 400 Euro. Der Einbau ist unkompliziert und auch ohne Experten zu schaffen, wenn Sie etwas handwerkliches Wissen mitbringen.

Aufbau und Funktion

Hartes Wasser verursacht nicht nur Kalkflecken, sondern führt auch zu Kalkablagerungen an und in Ihren Haushaltsgeräten. Die Lösung: eine eigene Anlage zur Wasserenthärtung. Nach der Anwendung eines Ionenaustauschers gehört kalkhaltiges Wasser der Vergangenheit an.

Was ist ein Ionenaustauscher?

Umgangssprachlich ist mit Ionenaustauscher beziehungsweise Ionentauscher oft eine bestimmte Art von Wasserenthärtungsanlagen gemeint. Tatsächlich ist er aber ein besonderer Bestandteil im Inneren dieser Anlage: Ionenaustauscher sind Materialien, die gelöste Ionen in Flüssigkeiten durch andere Ionen mit gleichnamiger Ladung austauschen können.

Im Fall der Wasserenthärtung geht es darum, dem Wasser Calcium-Ionen und Magnesium-Ionen zu entziehen. Denn beides macht Wasser kalkhaltig. Ionenaustauscher können durch ihre chemischen Eigenschaften diese kalkverursachenden Ionen aufnehmen und so hartes Wasser in weiches, also entkalktes, Wasser umwandeln.

Wie ist ein Ionentauscher aufgebaut?

Ionenaustauscher bestehen in den meisten Fällen aus säulenförmigen Behältern. Die Größe und Anzahl der Behälter richtet sich hauptsächlich nach dem Wasserverbrauch im Haushalt. Ein Ionentauscher wird zwischen dem Hauswasseranschluss und dem Wasserverteiler installiert. Das Leitungswasser durchläuft also erst einmal die Enthärtungsanlage, bevor es durch die hauseigenen Wasserleitungen und aus dem Wasserhahn fließt. Ein spezielles Schwimmerventil im Inneren der Anlage verhindert, dass der Behälter überläuft.

Im Ionenaustauschbehälter strömt das noch kalkhaltige Wasser von oben nach unten am Austauscher vorbei. Dessen Material besteht meist aus kleinsten Kügelchen aus Kunststoffharz. Bei Kontakt wird dem Wasser das, was umgangssprachlich als Kalk bezeichnet wird, entzogen. Unten am Behälterboden wird das nun enthärtete Wasser angesaugt und über ein eigenes Rohr oder einen Schlauch wieder in die Trinkwasserleitung geleitet.

Zur Enthärtungsanlage gehört noch ein weiterer Behälter: der Salzbehälter. Das Salz darin wird zur Regeneration des Ionenaustauschmaterials benötigt. Denn der Austauscher kann nicht unendlich lange fremde Ionen aufnehmen. Irgendwann ist seine Kapazität erschöpft. Die Regeneration findet für gewöhnlich automatisch und mengengesteuert statt. Während der Inbetriebnahme stellen Sie über das Steuerventil alle notwendigen Wasserparameter wie Wasserhärte, gewünschte Resthärte und Regenerationsintervall ein.

Wie funktioniert ein Ionenaustauscher?

Bei der Enthärtung von Wasser soll der Anteil an Calcium und Magnesium-Ionen im Wasser verringert werden. Damit die Anwendung des Ionenaustauschs überhaupt funktionieren kann, müssen die Ionen des Austauschmaterials eine gleichnamige Ladung haben. Gleichnamig bedeutet, dass die Ionen, die miteinander vertauscht werden sollen, entweder alle negativ oder positiv geladen sind.

Calcium und Magnesium sind positiv geladene Ionen (Ca2+ und Ma2+) und gehören daher zu den sogenannten Kationen. Daher müssen auch die Austausch-Ionen positiv geladene Kationen, sein. Folglich wird ein Kationenaustauscher benötigt.

In der Regel werden als Kationentauscher Kunststoffharze verwendet. Diese Harze liegen als Granulat, als kleinste Kunststoffkugeln, vor. Sie sind im Durchmesser nicht einmal einen Millimeter groß. Sie bestehen unter anderem aus unbeweglichen, negativ geladenen Ionen und frei beweglichen, positiv geladenen Ionen. Auf diese Weise ist die elektrische Neutralität gegeben.

In der ursprünglichen Form bindet das Austauschharz positiv geladene Natrium-Ionen (Na+) an sich. Allerdings ist die Ionenbindung von Calcium und Magnesium viel stärker als die von Natrium. Fließt Wasser mit Calcium- und Magensium-Ionen über das Austauschharz, dann binden sich diese aufgrund ihrer starken Ionenbindung an die Kunststoffkugeln und verdrängen dabei die Natrium-Ionen. Das Natrium wird dabei ans Wasser abgegeben.

Wasser, das an einem Kationentauscher vorbeigeführt wird, enthält danach also viel weniger kalkbildende Salze (Calcium und Magnesium), dafür aber etwas mehr Natrium als vorher.

Warum müssen sich Ionentauscher regenerieren?

Ein Ionenaustauscher kann nicht unendlich viel Calcium und Magnesium aufnehmen. Irgendwann stößt er an seine Kapazitätsgrenzen. Er muss das aufgenommene Calcium und Magnesium wieder loswerden, um seine Aufgabe als Kationenaustauscher weiter erfüllen zu können. Das funktioniert, indem das Prinzip des Ionentauschers umgekehrt wird.

Bei der Regeneration verdrängt nicht ein stärker bindendes Calcium-Ion mehrere Natrium-Ionen, sondern mehrere schwächer bindende Natrium-Ionen verdrängen ein stärker bindendes Calcium-Ion. Dafür kommt Regeneriersalz mit einer besonders hohen Konzentration zum Einsatz. Das Spülwasser, das dabei entsteht, wird anschließend in den Abwasserkanal geleitet.

Wie oft der Austauscher regeneriert werden muss, hängt vom Wasserverbrauch und der ursprünglichen Wasserhärte ab. In der Regel führt ein Ionentauscher solche Spülvorgänge in einem bestimmten, vorher eingestellten Zeitintervall durch.

Einbau

Der Einbau einer Entkalkungsanlage ist nicht besonders kompliziert und kann auch ohne Fachmann durchgeführt werden. Beachten Sie bei der Installation die Gebrauchsanweisung Ihres Herstellers.

Wie wird ein Ionentauscher zur Enthärtung von Wasser eingebaut?

Ein Ionenaustauscher wird nach dem Hauswasseranschluss, der Wasseruhr und dem Wasserfilter und vor dem Wasserverteiler eingebaut. Für die Anschlussarmatur der Anlage benötigen Sie ungefähr 30 Zentimeter der Wasserrohrleitung. Zudem muss ein Anschluss an den Abwasserkanal in der Nähe sein.

Im Prinzip funktioniert der Einbau solcher Anlagen immer auf dieselbe Weise. Halten Sie sich trotzdem an die Angaben Ihres Herstellers.

Schritt-für-Schritt-Anleitung:

1. Schließen Sie den Hauptwasserhahn und lassen Sie den Druck in der Leitung ab, indem Sie den nächsten Wasserhahn öffnen. So läuft das Restwasser in der Leitung ab.
2. Trennen Sie die Wasserleitung an einer geeigneten Stelle zwischen Haupthahn und Wasserverteiler auf, bauen Sie die Anschlussarmatur ein und drehen Sie alle Ventile zu. Achten Sie beim Einbau auf die Pfeile auf der Armatur, die die Fließrichtung des Wassers anzeigen.
3. Montieren Sie das mitgelieferte Steuerventil an den Tankbehälter Ihrer Entkalkungsanlage. Hierzu finden Sie in der Montageanleitung Ihres Herstellers genaue Angaben.
4. Besteht Ihr Ionenaustauscher aus mehreren Tanks, müssen Sie die Behälter miteinander verbinden.
5. Führen Sie die Entkalkungsanlage mit dem Salzbehälter zusammen. Dazu müssen Sie meist einen Schlauch zwischen Salzbehälter und Steuerventil einbauen.
6. Verbinden Sie die Wasseranschlüsse an Ihrer Entkalkungsanlage mit den Wasseranschlüssen an der, in Schritt 2 eingebauten, Anschlussarmatur. Achten Sie auch dabei auf Pfeile, die die Fließrichtung des Wassers anzeigen.
7. Montieren Sie abschließend den Abwasserschlauch zwischen Enthärtungsanlage und Kanalanschluss. Dieser wird benötigt, um die salzige Lösung zu entsorgen, die beim Regenerieren des Ionenaustauschers entsteht.

Hersteller und Kosten

Je nachdem, welche Wassermenge die Enthärtungsanlage täglich passieren soll, können die Anschaffungskosten zwischen 400 und 4.000 Euro liegen.

Welche Hersteller von Ionentauschern gibt es?

Eine Wasserenthärtungsanlage im privaten Bereich wird immer populärer. Entsprechend gibt es auch immer mehr Hersteller von Wasseraufbereitungsanlagen. Einige der bekanntesten Vertreter sind:

• Alfiltra
• Grünbeck Wasseraufbereitung
• LFS Cleantec
• AFT pure water solutions
• Aqmos Wasseraufbereitung

Wie viel kosten Ionentauscher?

Kleine, einsäulige Anlagen, sogenannte Einzelenthärtungsanlagen, gibt es teilweise ab 400 Euro zu haben. Kleine Doppelanlagen, also Enthärtungsanlagen mit zwei Säulen, beginnen preislich bei rund 1.000 Euro. Solche Anlagen sind jedoch auch nur für kleinere Haushalte von drei bis fünf Personen geeignet. Je größer die täglich verbrauchte Wassermenge ist, desto größer muss natürlich auch die Anlage sein und umso teurer wird der Anschaffungspreis. So können die Kosten bis zu über 4.000 Euro ansteigen. Allerdings handelt es sich bei solchen Enthärtungsanlagen meist um Produkte, die für große Wohnanlagen vorgesehen sind.

Zu den Anschaffungskosten kommen noch die jährlichen Kosten für das Regeneriesalz sowie Wartungskosten hinzu. Kleinere Anlagen für private Haushalte kommen gewöhnlich pro Jahr mit drei bis vier 25-Kilogramm-Säcke aus. Rechnen Sie dafür mit Kosten zwischen 35 und 45 Euro.

Fazit

Sie leben in einer Region mit hartem Leitungswasser? Oder Sie sind die Kalkablagerungen auf den Armaturen und an den Haushaltsgeräten leid? Dann ist möglicherweise eine eigene Anlage zur Wasseraufbereitung die Lösung. Wer nicht nur an einem einzelnen Wasserhahn, sondern im gesamten Haus weiches Wasser wünscht, verwendet am besten eine Anlage mit einem sogenannten Ionenaustauscher. Dabei läuft das Leitungswasser über ein bestimmtes Material, den Kationenaustauscher. Dieser ist in der Lage, dem Wasser Calcium und Magnesium, also das, wodurch Kalk entsteht, zu entziehen.

Dafür ist eine chemische Reaktion verantwortlich, die mit den unterschiedlich starken Ionenbindungen der Elemente zu tun hat. Allerdings kann er das nicht unendlich lange – irgendwann ist seine Kapazität erschöpft und er kann kein Calcium und Magnesium mehr ausnehmen. Unbrauchbar ist er deswegen jedoch lange nicht. Mithilfe einer Salzspülung wird er in regelmäßigen Abständen regeneriert und ist danach wieder voll einsatzbereit. Eine Enthärtungsanlage mit Ionenaustauscher wird im Keller oder im Haushaltsraum hinter dem Hauptwasseranschluss und dem Wasserverteiler installiert. Das kalkhaltige Leitungswasser aus dem Hausanschluss nimmt einen kleinen Umweg über den Austauscher und wird als weiches, kalkfreies Wasser in die hauseigene Trinkwasserleitung wieder eingespeist.