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überschrift306

Abgesehen von “physikalischen Wasserbehandlungsgeräten”, deren Wirkung auf Oberflächenvergrößerung, speziell regenerierten Ionentauschern ( chemische Veränderung ), fremdkeimbildendem Abrieb ( Kohle und Kalkteilchen ) beruht, arbeiten die Geräte überwiegend mit magnetischen - und/oder elektrischen Feldeinflüssen. Es werden Permanentmagnete, Elektromagnete und Elektrofelder eingesetzt, wobei elektrisch betriebene Geräte mit unterschiedlichen Stromfrequenzen arbeiten. Geräte mit esoterischer Funktion werden hier nicht berücksichtigt.

1.Permanentmagnetische Geräte:

Geräte mit druckfestem Gehäuse, in dem die Magnetkörper in bestimmten Anordnungen eingebaut wurden.

    Sinnvolle Gerätetechnik, sofern bei der Konstruktion die naturwissenschaftlichen Prinzipien berücksichtigt wurden.

2. Permanentmagnete in Vorrichtungen, die von außen an die Rohre angelegt werden.

    Dazu eines vorweg: Magnetische Felder durchdringen keine Wasserrohre aus Stahl. In einem verzinkten Wasserrohr wird bei außen angelegten Magneten das durchfließende Wasser keinem Magnetfeld ausgesetzt. Die kalkreduzierende Wirkung ist aber nur möglich, wenn das Wasser von einem induzierten Magnetfeld einer bestimmten Flussdichte vollkommen durchdrungen wird. Das ist hier keineswegs der Fall. Magnetfelder können zwar Wasserrohre aus Kupfer, Kunststoff - oder Edelstahl durchdringen, Stahlrohre aus “schwarzem Material” , zu denen auch verzinktes Rohrmaterial zählt, aber nicht. Bei felddurchlässigen Materialien werden die Feldlinien zwar den Werkstoff durchdringen, es ist aber anzuzweifeln, ob sie bei den technisch benötigten Rohrquerschnitten ( Magnetabstand ) die notwendige magnetische Flussdichte zur effektiven Wasserbehandlung erreichen werden.

3.Magnetische Vorrichtungen mit Stromanschluss

    Elektrospule - 1Innerhalb von stromdurchflossenen Spulen bildet sich ein homogenes Magnetfeld, dessen Feldlinien vollkommen parallel zur Spulenachse verlaufen. Man bezeichnet solche Spulen als offene Feldspulen. Die Flussdichten der in offenen Feldspulen erzeugten Magnetfeldern sind gering. Man benötigt hohe Stromstärken zur Erzeugung eines ausreichend starken Magnetfeldes. Notwendigerweise muss dann allerdings gekühlt werden.

     

    Elektrospule -2Mit dem Einschieben eines ferromagnetischen Kerns erhält man eine geschlossene Feldspule. Dabei wird das Magnetfeld um das X - fache verstärkt. ( je nach Permeablität des ferromagnetischen Materials )

    An dem Kernsegment mit der höchsten Magnetfelddichte wird das Wasser bei Geräten dieser Art in vorgefertigten Durchflusskanälen mäanderförmig vorbeigeleitet.

    Teslametermessungen an solchen Geräten ergaben Magnetflüsse von ~ 45 - 70 mT.

                  

 

Stromspule 1Legt man eine wechselstromdurchflossene Elektrospule um Rohre aus nichtferromagnetischem Material, bildet sich im Inneren ein Magnetfeld mit parallelen Feldlinien, die - je nach eingesetzten Frequenzen - die Polarität wechseln. Zwei verbundene Spulen, in einem bestimmten Abstand eingesetzt, bilden ein Magnetfeld in Art einer Helmholtz - Spule über die gesamte Spulenlänge.

Im Inneren eines Rohres aus ferromagnetischem Material bildet sich bei gleicher Anwendung ein elektrisches Feld mit entsprechend wechselnden Frequenzen. Das Magnetfeld bildet sich hier innerhalb des ferromagnetischen Kernmaterials und erzeugt -frequenzabhängig- ein elektrisches Wechselfeld im Innenrohr. Die strömenden Ionen im Wasser werden so im Prinzip am Spulenanfang bzw. - ende geschnitten. Um die beschrieben Effekte zu erreichen, muss kein Strom fließen, es genügt, dass die angelegte Spannung ausreicht, um die Elektronen im Spulenmaterial in Bewegung zu versetzen.

 

4. Elektrolysegeräte

Das Wasser durchströmt ein elektrisches Feld zwischen 2 Elektroden. Dabei wandern die relevanten Anionen, (OH- Ionen und HCO3- - Ionen) zur elektronenaufnehmenden Elektrode (Anode), Ca - Ionen hingegen zur elektronenabgebenden Elektrode (Katode).

                                              

Hydroxid - und Hydrogencarbonat - Ionen wandern beide zur Anode, unterscheiden sich jedoch hinsichtlich ihrer Wanderungsgeschwindigkeit sehr deutlich. Hydroxid - Ionen nutzen in wässrigen Lösungen ebenso den Grotthus - Mechanismus wie Protonen. Deshalb wandern OH - Ionen ungleich schneller als Hydrogencarbonat - Ionen. ( Grotthus - Mechanismus wurde bei    “chem. Grundlagen” beschrieben). Treffen Hydrogencarbonat - und Hydroxid - Ionen aufeinander, binden die Hydrogencarbonat - Protonen mit den Hydroxid - Ionen zu Wasser. Durch diese Deprotonierung entstehen Carbonat - Ionen.

HCO3- + OH- CO32-+H2O

Treffen CO32- - Ionen und Calcium - Ionen während dieser Zwischenreaktion zusammen, bedeutet dies spontane Mikrokristallitbildung, tun sie es nicht, entziehen die CO32- - Ionen den Wassermolekülen Protonen und reagieren nach Formel  (2)

       (1) CO32-+H2O + Ca 2+ CaCO3+ H2O oder           (2) CO32-+H2 HCO32- + OH-

Elektrolysegeräte arbeiten im Prinzip im Schwachstrombereich < 42 Volt. Die Zersetzungsspannung von Wasser beträgt im neutralen Bereich 0,815 V, im saurem Bereich 1,23 V und im alkalischen Bereich 0,401 V. Unterhalb - oder dem Elektrodenmaterial entsprechend - knapp über diesen Spannungen, werden Wassermoleküle nicht elektrolytisch gespalten. Die wichtige Hydroxid - Bildung unterbleibt dabei ebenfalls. Allerdings kann auch bei diesen geringen Spannungen die Wasserstoffbildung an der Kathode nicht ausgeschlossen werden. Denn bei dieser Art Wasserbehandlung wird ja kein reines Wasser behandelt, sondern Trinkwasser mit allen Elektrolyten. So werden z.B. Natriumionen ebenfalls an der Kathode durch Aufnahme eines Elektrons entladen, reagieren dann aber spontan mit Hydroxid - Ionen der Wassermoleküle zu Natriumhydroxid. Zurück bleiben die freien Wasserstoffionen, die an der Kathode ausgasen. Die anderen Kationen reagieren in ähnlicher Form. Die Behauptung, dass bei niedrigen “Unterspannungen” bei Trinkwasser kein Wasserstoff - Gas entsteht, ist falsch.

Kohle oder Kiesabrieb in feinverteilter Form können ebenfalls die Kristallkeimbildung des Calciumcarbonates beeinflussen. Die Kohleteilchen wirken dabei selbst als Keimbildungszentren, während sich die Kiesteilchen mit Calcium zu Calciumsilikaten verbinden können. Diese Verbindungen gehören mit zu den schwerlöslichsten natürlichen Verbindungen und eignen sich ebenfalls als Kristallkeime.

Geräte mit Mineralisierungseffekt

Es handelt sich hierbei um Verfahren, die in der Kraftwerkchemie schon lange in ähnlicher Technik bei der Schnellentcarbonisierung von Kühlwasser angewandt wird. Hier wird allerdings das Wasser mit Chemikalien geimpft, die zur Kristallisation des Calciumcarbonat führen. In einem nachgeschalteten Behälter ( sog. Reaktor ), meist in konischer oder zylindrischer Bauform, befinden sich Calciumcarbonatkügelchen in Schwebe. Das Reaktorkorn dient dem kristallisierenden Calciumcarbonat als Anlagerungssubstrat und bildet immer größere “Kalkperlen”. Neben der beschriebenen Schnellentcarbonisierung kommen noch Langsamfällenthärtungen, der Einsatz von schwach sauren oder mischfolgeregenerierten Kationentauschern oder eine Säureimpfung zur Anwendung.

Natürlich kann bei der Behandlung von Trinkwasser keine Chemikalienzugabe o.ä. durchgeführt werden. Das Reaktorkorn befindet sich meist in Behältern, die im Bypass von Heißwasseranlagen betrieben werden. Man bietet so dem auskristallisierenden Calciumcarbonat sehr große Oberflächen zur Aufwachskristallisation und vemindert so die unerwünschte Auskristallisation an den Heizelementen der Warmwasserboiler.

Wechselstrombetriebene Geräte:

Es handelt sich hier meistens um Geräte, bei denen man zwei Elektroden wechselseitig als Anode und Kathode schaltet. Das metallische Gehäuse ist dabei oft die Gegenelektrode. Das Problem besteht bei solchen Geräten darin, dass sich die durchströmenden Wassermoleküle sehr schnell nach dem Feld ausrichten und so zwischen Calcium und Carbonat-Ionen eine elektrische Barriere bilden, die deren Bindungsfähigkeit praktisch unmöglich macht. Den zweifach positiv geladenen Calcium - Ionen und den zweifach negativ geladenen Carbonat - Ionen stehen so immer Wassermoleküle mit entgegengesetzten Ladungsvorzeichen gegenüber und verhindern so die Caclciumcarbonat - Bindung.

relax

 

 

 

Das Relaxationsspektrum des Wassers (s. Grafik ) zeigt, dass sich Wassermoleküle aufgrund ihrer Dipolstruktur bis zu einer Frequenz von 1010 Hz dem elektrischen Wechselfeld durch polare Drehung anpassen.

 

 

 

 

Ausrichtung der Wassermoleküle      

 

Behinderung der Calciumcarbonat - Bindung durch ausgerichtete Wassermoleküle.