Qualität des aufbereiteten Wassers Schwach saure Kationenaustauschharze in der Wasserstoffionenform

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1 I Ausgewählte Kapitel der allgemeinen Chemie 1 1 Stoffarten., Reine Stoffe Homogene und heterogene Mischungen Trennung von Stoffgemischen Einteilung reiner Stoffe Elemente Verbindungen 6 2 Atomarer Aufbau der Materie Aufbau der Elemente Elementarteilchen Atome Atomkern und Nukleonen Aufbau der Elemente - Kernreaktionen Radioaktive Nuklide Elektronenhülle und Periodensystem Bohrsches Atommodell Quantenzahlen Aufbau der Atome Hauptquantenzahl η = 1 ; erste Periode Hauptquantenzahl и = 2; zweite Periode Hauptquantenzahl η = 3; dritte Periode Hauptquantenzahl η = 4; vierte Periode Hauptquantenzahl η = 5; fünfte Periode Hauptquantenzahl η = 6; sechste Periode Hauptquantenzahl η = 7; siebte Periode Periodensystem der Elemente Atom- und Ionenradien Ionisierungsenergie Elektronenaffinität Wertigkeit 31 VII

2 3 Chemische Bindung Ionenbindung Elektronenpaarbindung (Atombindung, Kovalenzbindung) Metallbindung Zwischenmolekulare Kräfte Wechselwirkung zwischen Ionen und Dipolmolekülen Wechselwirkung zwischen Ionen und Molekülen mit induziertem Dipolmoment Wechselwirkung zwischen zwei Dipolmolekülen Wechselwirkung zwischen Dipolmolekülen und Molekülen mit induziertem Dipolmoment Wechselwirkung zwischen Molekülen mit induziertem Dipolmoment Wasserstoffbrückenbindung 43 4 SI-Einheiten der Wasserchemie Umrechnung von deutschen Härtegraden in andere Maßeinheiten Umrechnung amerikanischer, englischer und französischer Härtegrade in deutsche und internationale Einheiten Grundgesetze der allgemeinen Chemie (Auswahl) Gesetze der Stöchiometrie Beispiele stöchiometrischer Berechnungen Massenwirkungsgesetz Grundlagen Prinzip des kleinsten Zwanges von Le Chatelier und Braun Reaktionsgeschwindigkeit und chemisches Gleichgewicht Typen anorganischer Reaktionen Säm^/Base-Gleichgewicht Stärke von Säuren und Basen ph-wert Redoxvorgänge Stärke von Oxidations- und Reduktionsmitteln Beispiele für Redoxreaktionen in der Wasserchemie II Wasserchemie 75 7 Definition wichtiger Begriffe ph-wert Puffersysteme Osmotischer Druck Elektrolytische Dissoziation 80

3 8 Wasserchemische Berechnungen System Kohlensäure - Wasser - Calcium Berechnung der Stoffmengenkonzentrationen an c(co 2 ), c(hco 3 ")undc(co -) Wasserhärte Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht Rechenverfahren C10-R2 nach DIN Teil 10, Ausgabe Berechnung des Gleichgewichts-Kohlenstoffdioxids Berechnung des Sättigungs-^Я-Wertes ph b Rechenverfahren C10-R3 nach DIN 38404, Teil 10, Ausgabe Grundlagen Calcitsättigung Massenbilanz Elektroneutralitätsbedingung Basisgleichung zur Bestimmung des Gleichgewichtssystems Anwendung der Basisgleichung Errechnen der Stoffmengen- bzw. der Massenkonzentration an Natriumionen 110 III Chemische Wasseraufbereitung Aufgabe der chemischen Wasseraufbereitung Mechanische Aufbereitungsverfahren Physikalische Aufbereitungsverfahren Filtration über chemisch inerte Materialien Praktische Hinweise zur Filtration über körnige Materialien Filtrationsarten Betriebs-und Dimensionierungsgrößen Wahl der Korngrößenverteilung Schmutzaufnahmevermögen Filterrückspülung Wasserspülung Luft-Wasser-Spülung Kombinierte Luft-Wasser-Spülung Zeitdauer der Spülphasen Mehrschichtfiltration Freibordhöhe Aufbau einer Monoschicht-Kiesfilteranlage 128

4 11.4 Membranfiltration bei der Trinkwasseraufbereitung Umkehrosmose Nanofiltration Mikrofiltration Ultrafiltration Membranaufbau Kenngrößen der Ultrafiltration Betriebsweisen von Ultrafiltrationsanlagen Einsatz der UF in der Trinkwasseraufbereitung Chemische Aufbereitungsverfahren Enteisenungs- und Entmanganungsverfahren Entstehen von Eisen-und Manganverbindungen im Wasser Entstehen im Grundwasser Entstehen in oberirdischen Fließgewässern Entstehen in stehenden Oberflächengewässern Gründe für die Enteisenung und Entmanganung Chemische Enteisenung Chemische Entmanganung Biologische Vorgänge bei der Enteisenung und Entmanganung Biologische Entmanganung Empfehlungen zur Verfahrenwahl und zur Dimensionierung von Enteisenungs- und Entmanganungsanlagen Filterdimensionierung Sauerstoffanreicherung im Wasser Entsäuerungsverfahren Entsäuerung durch physikalische Verfahren Entsäuerung durch Filtration über alkalische Filtermedien Filtration über Marmorsplit Filtration über halbgebrannten Dolomit Entsäuerung durch Neutralisation mit Laugen Entcarbonisierungsverfahren Entcarbonisierung durch Säureimpfung Säureverbrauch Erhöhung der Anionenkonzentration im aufbereiteten Wasser Kalkentcarbonisierung Schnellentcarbonisierung Reaktoren zur Schnellentcarbonisierung Erzielbare Wasserqualität Langzeitentcarbonisierung Erzielbare Wasserqualität 166

5 12.4 Flockung Flockungsmittel (FLOMI) Flockungshilfsmittel (FLOHIMI) Ionogene Polymere Anionische Polymere Kationische Polymere Nichtionogene Polymere Verfahrenstechnik der Flockung Ionenaustausch Skelettstruktur von Ionenaustauschharzen Gleichgewicht Stark saure Kationenaustauschharze in der Wasserstoffionenform Qualität des aufbereiteten Wassers Schwach saure Kationenaustauschharze in der Wasserstoffionenform Stark basische Anionenaustauschharze in der Nicht-Hydroxidionenform Stark basische Anionenaustauschharze in der Hydroxidionenform Regeneration stark basischer Harze Mineralsäureabsorption durch schwach basische Harze Qualität des aufbereiteten Wassers Reaktionsgeschwindigkeit Stark dissoziierte Ionenaustauschharze Schwach dissoziierte Ionenaustauschharze Regenerationsarten Gleichstromregeneration Gegenstromregeneration Gegenstromverfahren mit oben (in der Harzschicht) liegendem Chemikalienentnahmesystem Econex-Verfahren Schichtbettfilter Schwebebettverfahren Kurztaktverfahren Kontinuierliche Ionenaustausch verfahren Mischbettfilter Behälterhydraulik Wasser- bzw. Chemikalien Verteilung Toträume zwischen Düsen- und Abschlußboden Harztransport 221

6 12.7 Entcarbonisierung mit schwach sauren Kationenaustauschharzen Enthärtungsverfahren Fällungsenthärtung Enthärtung durch Ionenaustausch Vollentsalzung durch Ionenaustausch Kondensatreinigungsanlagen Mechanische Filtration Chemische Aufbereitung Dekontaminierung radioaktiv verseuchter Wässer 251 IV Meerwasserentsalzung Meerwasserentsalzungsanlagen Elektrodialyse Umgekehrte Osmose Vorreinigungsanlage Umkehrosmoseanlage Mehrstufige Entspannungsverdampfung 257 V Verfahren zur Desinfektion und zur Verringerung der Nitrationenkonzentration des Trinkwassers Desinfektion Langsamfiltration Abkochen Chlorung Ozonisierung UV-Strahlen Silberungsverfahren (Oligodynamie) Wasserstoffperoxid Maßnahmen zur Verringerung der Nitrationenkonzentration im Trinkwasser Ursachen der erhöhten Nitrationenbelastung des Grandwassers 266 Denitrifikation im Grundwasserleiter 267 Technische Reduktion der Nitrationenkonzentration in Trinkwasser 268 Wasserwirtschaftliche Maßnahmen 268 Physikalische Verfahren 268 Chemische Verfahren 269 Anionenaustausch 269

7 Kombinierter Kationen- und Anionenaustausch Teilentsalzung nach dem CARIX-Verfahren Technische biochemische Verfahren Heterotrophe Denitrifikation Autotrophe Denitrifikation Grundsätzlicher Aufbau der Anlagen zur Denitrifikation Diskussion einiger Fließbilder verschiedener Anlagenhersteller 276 VI Schwimmbadwasseraufbereitung Wasserkreislauf Desinfektion Filtration Wassererneuerung 282 VII Korrosions- und sedimentationsfreier Transport von Trinkwasser Korrosion in Trinkwassersystemen Einführung Korrosionstypen Wasserstoffkorrosionstyp Sauerstoffkorrosionstyp Sauerstoff-Konzentrationselement Schmutzteilchen-Korrosionstyp Korrosionsformen Instationäre Korrosion Erhöhte Korrosion in Warmwassersystemen Werkstoffe in der Trinkwasserversorgung Stahl Duktiles Gußeisen Kunststoffe Asbestzement Beton Verzinkter Stahl Kupfer Kupferhaltige Werkstoffe Kennwerte für Trinkwasser bei Einsatz verschiedener Werkstoffe Kontaktkorrosion Korrosionsschutz in Trinkwasserversorgungssystemen Natürliche Schutzschichten Künstliche Schutzüberzüge 305

8 19.3 Korrosionsinhibitoren Härtestabilisierung Kathodischer Schutz 308 Anhang: Bundesgesetzblatt 313 Verordnung zur Novellierung der Trinkwasserverordnung 22 Literatur Sachwortverzeichnis 345