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überschrift310

Wissenschaftler bezweifeln die probagierte Wirkung der magnetischen Wasserbehandlung. Für sie fehlte einfach der natürliche Mechanismus, der mit der Veränderung des Calciumcarbonat - Kristallisationsverhaltens in einem magnetischen Feld in Einklang steht. Die wissenschaftliche Meinung schien bestätigt, als anerkannte Institute festgestellt hatten, dass zwischen magnetisch behandeltem - und unbehandeltem Wasser kein signifikanter Unterschied bezüglich Kalkabscheidung nachzuweisen war. Unstreitig wurden die Versuchsserien nach bestem Wissen und Gewissen durchgeführt. Aber in Unkenntnis der damit in Einklang stehenden natürlichen Mechanismen bezweifle ich persönlich, ob man dabei die funktionellen Grundprinzipien der magnetischen Wasserbehandlung mit einbezogen hat.

Dazu folgendes Beispiel einer wissenschaftlichen Untersuchung :
Anlässlich der Tagung , Physikalische Wasserbehandlung” am 30.Sept.1997 im Haus der Technik in Essen, wurde von Dr. Kautt                ( Forschungszentrum Karlsruhe ) über den “Einfluss physikalischer Felder auf den Phasenübergang Lösung/Festkörper” referiert. Das Forscherteam, B.Matthias, E.Kautt, M.Franzreb und S.H.Eberle stellte bei ihren Versuchen fest, dass die Calciumcarbonat - Abscheidung durch die Einwirkung stationärer Magnetfelder nicht beeinflusst wird. Im BBU-WASSER-RUNDBRIEF Nr: 425 vom 28.August 1997 wird darüber hinaus auch der Aufsatz “Untersuchungen zum Einfluss starker Magnetfelder auf die Kalkabscheidung aus wässrigen Lösungen” , von Bernd Matthias et.al., aus GFW - WASSER SPEZIAL 14/96 erwähnt, der auf denselben Untersuchungen basiert.      
   

FZTKarlsruhe

 

 

Die Darstellung zeigt die Versuchsanlage. Quelle:  Vortragsunterlagen HDT, Referent: Dr.Kautt.
 

Bei den Versuchen wurde Calciumcarbonat mittels Vermischen äquimolarer Mengen Calciumchlorid - und Natriumcarbonat- Lösungen in einem statischen Mischer hergestellt. Die Calciumcarbonat - Suspension wurde in zwei gleichgroße Teilströme aufgeteilt, der eine Teil wurde durch ein starkes Magnetfeld (Induktion 7 Tesla)  beeinflusst, der andere Teil nicht. Anhand des pH-Wertes, der zeitlichen Änderung der Calcium - Konzentrationen, der Partikelgröße und des Aussehens sollte festgestellt werden, ob durch das Magnetfeld die Kalkabscheidung in irgendeiner Weise beeinflusst wird.
Ergebnis: Kein signifikanter Unterschied zwischen magnetisch behandelten - und unbehandelten Calciumcarbonat - Suspensionen.

Dieses Ergebnis überrascht nicht. Hier wurden im Prinzip zwei Calciumcarbonat - Suspensionen miteinander verglichen, also Flüssigkeiten, in denen das Calciumcarbonat bereits in auskristallisiertem Zustand vorliegt. Was soll man da feststellen können?  Jeder Chemiker weiß, dass durch Vermischen von Calciumchlorid - und Sodalösungen ( Natriumcarbonat ) augenblicklich Calciumcarbonat - Suspensionen entstehen. So musste man sogar nach anfänglichen Problemen mit verstopften statischen Mischern ( T - Stücke ) die Reaktionslösungen verdünnen. Für mich persönlich ist es nicht nachvollziehbar, wie man aufgrund solcher Versuche Rückschlüsse auf die Funktion der magnetischen Wasserbeeinflussung ableiten kann.

Angemerkt sei hierzu noch: 7 Tesla magnetische Induktion in einer offenen Magnetpule  bedeutet rd. 560000 Ampere / Meter magnetische Feldstärke. Daraus ergibt sich bei Zimmertemperatur im Kupferdraht einer offenen Magnetspule ( ! ) eine Verlustleistung von rund 78 Ampere und demzufolge eine gewaltige Wärmeentwicklung. Von supraleitendem Spulenmaterial und Helium - oder entsprechender Kühlung wurde im Referat nichts berichtet. Solche Versuche wären sehr aufwändig und sehr teuer. Doch selbst wenn die 7 Tesla Induktion korrekt sind, wird der aufmerksame Leser bemerkt haben, dass von mir eine magnetische Flussdichte > 0,4 Tesla als unwirksam für die magnetische Beeinflussung angesehen wird.

Was ist mit sogenannten praxisnahen Prüfungen?

Hier wird das Kalkabscheideverhalten von physikalisch behandeltem - und  unbehandeltem Wasser nach der Erhitzung in elektrisch beheizten Boilern verglichen. Der gesamte Prüfablauf erfolgte in einem genau definiertem Zeitzyklus. Nach Zyklusende werden die Boiler geöffnet und die Gesamtmenge des abgeschiedenen Calciumcarbonates ( fest - lose ) im Boiler bestimmt. Es wurden handelsübliche Geräte geprüft. Dabei waren auch Geräte, in denen das Prüfwasser durch Granulate, Kies, Kohle, usw. geleitet wird. Nicht geprüft wurde in den meisten Fällen die Zusammensetzung der Gerätefüllung. Schwerlöslich granulierte kalkstabilisierende Organophosphate o.ä., entfalten z.B. lange ihre Wirkung. Auch Ionentauscher sind Kunsstoff - Granulate.  Ein Schelm, der Böses dabei denkt!
Zu den magnetischen Geräten ist folgendes festzustellen: Sie müssen natürlich in erster Linie den wissenschaftlichen Regeln und Gesetzen genügen. Dazu gehört - bezogen auf die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers - die Anpassung der zuordenbaren magnetischen Flussdichten. Die müssen vorher berechnet werden. Das bedeutet, Testgeräte müssen so abgestimmt sein, dass sie bei dem meist sehr geringen Prüfwasserdurchfluss ihre optimale Wirkung entfalten. Ob das die Hersteller in Unkenntnis der physikalischen Mechanismen berücksichtigt haben, kann ich mir nicht vorstellen. Am Markt gehandelte magnetische Geräte sind aufgrund der großen Durchflussquerschnitte und die dadurch bedingte sehr langsame Durchströmung beim Füllen solcher Testboiler für solche Tests ungeeignet. Ich habe bereits erwähnt, dass die magnetische Wasserbehandlung nicht bei jedem “harten“ Wasser funktioniert. Gut funktioniert es bei Wässern, deren Calcitsättigungsparameter bestimmten Werten entspricht. ( s . vorherige Seite ) Es sollte erwähnt werden,  dass im sogenannten Kalk - Kohlensäure - Gleichgewicht auch ein Gas, nämlich Kohlenstoff - Dioxid ( CO2 ) mitreagiert. Oft wird zwar von Kohlensäure ( H2CO3 ) gesprochen, die es aber in wässriger Lösung nicht gibt.

( Dazu nachfolgender Ausschnitt aus “Bild der Wissenschaft” 6 / 2000 )
Kohlensäure

In Wasser dissoziieren H2CO3 - Moleküle zu H3O+ HCO3- - Ionen. Calciumcarbonat löst sich in natürlichen Wässern nur aufgrund der H3O+ - Ionen, wie die nachfolgender Formel ( 1 ) zeigt.

( 1 )  CO2 + 2 H2O  <==> HCO3- + H3O+
( 2 )  CaCO3 +  H3O+ <===> Ca2+ + HCO3- + H2O ( Lösungsreaktion )

Die Gesamtformel 3, die für das chemische Gleichgewicht steht:

( 3 )  CO2 + 2H2O + CaCO3 <===> 2HCO3- + Ca2+ + H2O

In chemischen Gleichgewichten, in denen gasförmige Stoffe als Reaktanden eingebunden sind, verschiebt sich bei Druckerhöhung immer das Gleichgewicht nach der Seite mit dem geringeren Volumen. Formel ( 1 ) zeigt das geringste Volumen auf der rechten Seite. ( Links 3 Moleküle, rechts 2 Moleküle ) Aufgrund der entstandenen H3O+ - Ionen ist das die “saure” Seite. So wird ein unter Druck stehendes Wasser mit den benannten Inhaltsstoffen einen niedrigeren pH-Wert aufweisen als eines, das sich im drucklosen Zustand befindet.
Trinkwasser - Systeme stehen - sieht man von den kleinen, drucklos betriebenen Heißwasserspeichern einmal ab -, unter Druck. Praxisgerecht beeinflussen magnetische Felder also druckhaltiges Wasser. Die Testversuche wurden aber meist drucklos ausgeführt. Logischerweise verzögert sich in einem druckhaltigen Heißwasser - System die Kalkabscheidung, weil Kohlenstoff - Dioxid nicht ausgasen kann und der pH-Wert beim Aufheizen aufgrund ansteigender Dissoziation der Wassermoleküle absinkt. Aus wirtschaftlichen Gründen dürften diese Faktoren unberücksichtigt geblieben sein, denn nur so konnten schnellstmöglichst viele Wasserbehandlungsgeräte geprüft werden. Das dürfte auch mit ein Grund sein, warum die Testboiler bei den Versuchen elektrisch auf 80° Celcius erhitzt wurden. Mal ehrlich, wer hat in der Praxis die elektrisch beheizten Heißwasserboiler auf solche Temperaturen eingestellt? Über Kalkabscheidungen braucht man sich da nicht zu wundern. Schnelle Aufheizzeiten auf zu hohe Temperaturen machen eine magnetische Wasserbehandlung wirkungslos. Es sollte daher niemand behaupten, dass man mit dieser Behandlung schnellaufheizende Untertischboiler oder Kaffeemaschinen kalkfrei halten kann. Der Prozess lässt sich so nur etwas verzögern. Begründen lässt sich das mit dem fehlenden Ostwald - Reifeprozess. Mikrokristallite benötigen nun mal eine gewisse Reifezeit, um zu größeren und stabileren Kristallteilchen aufzuwachsen. Das ist nur möglich, wenn den Mikrokristalliten die notwendige Wachstumszeit zur Verfügung steht. Das ist bei einer zu schnellen Aufheizzeit nicht möglich.
Bei einem namhaften Institut wird das Testwasser zur Ausgasung des Kohlenstoffdioxids belüftet und anschließend in einem Speicher zwischengelagert. Das wurde mit der Einstellung einer idealen Calcitabscheidekapazität begründet. Diese Belüftung ist nichts ungewöhnliches, auch in Wasserwerken belüftet  (oxidiert ) man Wasser zum Entfernen von Eisen - und Mangan. Das dabei zusätzlich entstehende Kohlenstoffdioxid ( s. nachfolgende Formel ) wird anschließend ausgetrieben, bevor das Wasser drucklos zwischengespeichert wird. Aus diesen Wasserspeichern wird mit Druckanhebungspumpen das Wasser ins Verteilernetz gefördert. Dort steht es unter Druck. In diesem Zustand wird es auch magnetisch beeinflusst und in Boilern aufgeheizt. Bei der erwähnten “praxisnahen” Prüfung wird das entgaste Testwasser im drucklosen Zustand behandelt und erhitzt. Mit Praxisbedingungen ist das nicht vergleichbar.

     4Fe (HCO3)2 + O2 + 2 H2O <===> 4 Fe(OH)3 + 8 CO2

Wer solche Belüftungsmaßnahmen schon einmal versuchsweise erprobt hat, weiß, dass dabei die Einstellung des pH-Wertes von großer Bedeutung ist. Doch von einer kontinuierlichen pH-Messung im Durchflussverfahren wurde nichts berichtet. Auch die Begründung, dass ja immer das gleiche Wasser verwendet wird und der pH-Wert dadurch keine Rolle spielt, kann nicht befriedigen. Bei Belüftung steigt nämlich der pH-Wert eines kalkabscheidenden Wassers ziemlich schnell an und bei Überschreiten eines bestimmten Grenzwertes erfolgt bereits Mikrokristallitbildung. Danach kann man mit oder ohne Behandlung arbeiten, man wird bei den schnellen Aufheizzeiten immer dieselbe Kalkabscheidung messen.

Calciumcarbonat löst sich in kaltem Wasser deutlich besser als in heißem Wasser. Beim Aufheizen verändert sich der pH-Wert des Wassers durch Eigendissoziation nach der “sauren”Seite. Bei zu schneller Aufheizung können sich daher noch unstabilisierte Mikrokristallite wieder auflösen. Das kann die Funktion eines passabel funktionierenden Gerätes zunichte machen. Das “behandelte“ Wasser verhält sich auch in diesem Fall wie “unbehandeltes”. Das ganze ist eine Frage, welche Reaktion dabei schneller abläuft. Hinzu kommt noch, dass die Temperaturfühler seltsamerweise immer zwischen den Heizelementen angeordnet sind. Beim Aufheizen steigt bekanntlich das warme Wasser nach oben. Von oben nach unten heizt sich Wasser also bis zur vorgegebenen Prüftemperatur auf, die vom Temperaturfühler zwischen den Heizelementen geregelt wird. Wenn der Temperaturfühler also bei erreichter Prüftemperatur die Boiler - Heizung abschaltet, ist das unter dem Fühler befindliche Wasser noch kalt. Im Heizelement entsteht so eine Trennschicht zwischen kalt (unten) und heiß (oben ). Oben fällt Calciumcarbonat aus, unten löst es sich. Genau zwischen den Heizelementen entsteht so eine Zone mit höherer Calcium - und Hydrogencarbonat - Ionenkonzentration. So wird die Kalkabscheidungen gerade an diesen Stellen gefördert. Das abgeschiedene Calciumcarbonat wird nebenbei noch unterschiedliche Modifikationen aufweisen. So hat man bei 1988 durchgeführten Versuchen ( EMPA ) festgestellt, dass an den unteren Bögen des Heizwendels vorwiegend die CaCO3 - Modifikation “ Calcit” abgeschieden war, während an den oberen Bereichen vorwiegend die “Aragonit “- Modifikation festgestellt wurde. 

Zur Erinnerung: “Calcit” entsteht bei < 30°C, “Aragonit” bei > 30°C. Selbst in den kleinen, bei der EMPA verwendeten 6 Liter fassenden “ Testboilern” gab es diese Trennschichten Bei 60° C wurde ohne Umwälzung geprüft, der Temperaturfühler war oberhalb der unteren Heizwendelbögen angeordnet.

Zum Abschluss noch eine Nebenfrage: Ein Prüfboiler fasst 10 Liter Wasser ( kleiner Eimer ). Das Prüfwasser wird im Bypass über ein Granulat, z.B. feinen Reaktorkies ( heißt so bei technischen Schnellentcarbonisieranlagen ) geleitet. Die Gesamtoberfläche des Reaktorkieses übertrifft die innere Prüfboiler - Gesamtoberfläche um das 1000-, oder sogar 10000-fache. Wenn an allen Oberflächen gleichmäßiges  Kristallisationwachstum entsteht, wieviel Kalk findet man dann noch im Boiler? Katalysatortechnik nennt man so etwas. Funktioniert bei diesen kleinen Boilern gut, versuchsweise habe ich das mit feinem Reaktorkies ausprobiert.

Kies mit Polyphosphatzusätzen oder Kies mit Ionentauschern braucht man nicht zu prüfen, das funktioniert allemal. So hätte man jeden Test 100 % ig bestanden. Die Prüfplakette ist wichtig, einige Firmen sind sogar so weit gegangen, den Teststand des DVGW nach Arbeitsblatt W 512 nachzubauen und dann mit einer Plakette “ geprüft nach DVGW - Arbeitsblatt W 512 “ zu werben, obwohl gar keine offizielle Prüfung durchgeführt wurde.
Ein Vorschlag: Warum prüft man nicht in einem Wasserwerk, das ein Wasser fördert, dessen Zusammensetzung sich kaum ändert und das für solche Versuche geeignet ist.