Allgemeines

Alle im Folgenden erwähnten PDF-Dateien oder Grafiken können bei Interesse (oder bei Problemen mit PDF-Dateien) auch in gedruckter Form zugesandt werden.

Über Ihre Anmerkungen und Reaktionen würden wir uns sehr freuen!

 

Visuelle Beurteilung mithilfe Mikroskopie

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Oberflächenbeschaffenheit

• Die Mikroskopfotos zeigen Beläge und Verkrustungen sehr deutlich. Wenn nötig wird durch einen Löslichkeitstest mit HCl zwischen anorganischen Hydroxiden o.ä. und biologischem Bewuchs unterschieden.
  
  - Mikroskopfoto Beläge -
  
  
• Ebenso kann bei losen Schwebstoffen auf eine Rückspülung als verbessernde Maßnahme geschlossen werden. Bei biologischen Verschmutzungen ist dann manchmal eine zusätzliche Desinfektion notwendig.
  
  - Mikroskopfoto biologischer Bewuchs -
  
  
• Bis auf ganz wenige spezielle Austauschertypen sind brauchbare Oberflächen sehr glatt und makroporöse Perlen wirken fast porzellanartig.
• Stark gealterte makroporöse Perlen zeigen oft eine beginnende Transparenz, was auf die sogenannte Vergelung - eine teilweise Kollabierung von Poren und damit Verlust von Zugänglichkeit - schließen lässt.

Verfärbung und Dunkelung

• Insbesondere Anionenaustauscher neigen zur Aufnahme von z.B. organischen Säuren. Dies zeigt sich durch eine deutlich braunrote Dunkelung.
• Dies ist allerdings zu unterscheiden von dem normalen Farbwechsel zwischen braun und hellgelb, der bei gelförmigen Anionenaustauschern zwischen regenerierter und beladener Form auftritt.

Gesprungene und gebrochene Perlen

• Bei gelförmigen Perlen kann schon innere Rissbildung, die noch nicht zu Bruch geführt hat, erkannt werden. Wenn diese Anteile höher als etwa 5 % liegen, müssen Sie damit rechnen, dass eine erhöhte Bruchbildung stattfindet.
  
  - Mikroskopfoto Rissbildung -
  
  
• Bei hohem Bruchanteil sind steigende Druckverluste oder Düsenverstopfungen ­ mit Kanalbildungen im Bett - die üblichen Folgen.
• Es besteht dann ebenso das Risiko, dass Kationenaustauschersplitter in die Anionenaustauscherstufe geraten und dort für schlechtes Auswaschen und erhöhte Leitfähigkeit, insbesondere beim Anfahren, sorgen. Dieser Effekt ist ­ je nach Größe der Kationenaustauscherbestandteile ­ oft nicht zu beheben und muss rechtzeitig erkannt werden.
• Bei der Zählung der Bruchbestandteile werden oft nur verhältnismäßig kleine Zahlen angegeben, z.B. 5…10 %. Diese bedeuten jedoch oft eine drastische Einschränkung, da kleinere Bruchstücke bei der Zählung ungefähr zu ganzen Perlen zusammengesetzt werden müssen. Bei meist kleinen Bruchstücken kann das Harzbett also mit Splittern durchsetzt sein, was drastische Folgen haben kann.
  
  - Mikroskopfoto Bruchbildung -

 

Statische Kapazität (Totalkapazität, TK)

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Volumenbezogene Kapazität

• Die allgemein bekannteste Kenngröße ist die volumenbezogene Totalkapazität, die in der Lieferform der Harze auch in allen Datenblättern zu finden ist. Wir geben zu unseren Messwerten i.d.R. den prozentualen Verlust relativ zur Neu-Spezifikation an.
  
  - Grafik Kapazitätsalterung SBA -
  

Gewichtsbezogene Kapazität

• Dieser Kapazitätswert liefert in Verbindung mit der volumenbezogenen Kapazität Aussagen über den Alterungszustand der Probe.
• Kationenaustauscher verlieren ihre Gruppen nicht, was an sehr konstanten Trockenkapazitätswerten erkennbar ist. Bei gleichzeitig absinkenden volumenbezogenen Kapazitäten ist auf Schwächung der Harzmatrix durch Entnetzung (mit dadurch bedingter Volumenvergrößerung) zu schließen.
  
  - Grafik Trockenkapazität SAC -
  
  Bei Anionenaustauschern gilt, dass von Neuwerten zwischen 4,5 und 5 eq/kg ein Abfall über die Jahre gemessen wird, der bis unter 3 eq/kg und niedriger reichen kann. Dieser Abfall entspricht weitgehend dem Abfall der volumenbezogenen TK und sagt aus, dass das Harzgerüst (die Harzmatrix) kaum leidet, aber die funktionellen Gruppen mit der Zeit abgegeben werden.

Quarternierungsgrad (starkbasischer Anteil an der Totalkapazität, nur stark- und gemischtbasische Typen)

• Man kann von der Empfindlichkeit gegen Alterungseinflüsse folgende Rangfolge aufstellen:
  Starkbasische Typ 2-Gruppen > starkbasische Typ 1 Gruppen >> schwachbasische Gruppen. Gleichzeitig gilt, dass Typ 2-Gruppen durch Alterung zu schwachbasischen Gruppen werden. Typ 1-Gruppen gehen oft gänzlich verloren.
• Aus dem Verhältnis von starkbasischen zu schwachbasischen Gruppen kann somit ein recht gutes Maß der Alterung abgeleitet werden.
  (eingeführt ist hier der Quarternierungsgrad, der Anteil der starkbasischen zur Summe aller basischen Gruppen)
  
  - Grafik Alterung starkbasischer Typ-2 Typen -
  

Alterungsverhalten verschiedener Typen

• Wir haben den Interpretationsweg unter Einbeziehung von volumenbezogener und gewichtsbezogener Kapazität sowie Quellwassergehalt in einer Art Entscheidungsbaum dargestellt.
  
  - Grafik Alterungsbaum -

 

Kinetische Eigenschaften

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Färbung mit Farbstoffen

• Als Beurteilungshilfe haben wir für einige Standard-Harztypen Färbungen an Neuware sowie an alten Proben in schlechtem Zustand fotografiert und zusammengestellt. Hierzu stehen PDF-Dateien zum Download zur Verfügung.
  
  - Färbefotos von neuwertigen Proben - (PDF, 2,2MB)
  
  - Beurteilungshilfe zu unseren Färbefotos - (PDF, 2MB)

Säulentest (Nutzbare Kapazität, Waschwasserbedarf) 

• Im Säulentest werden unter normierten Bedingungen Durchbruchskapazität bei erhöhter Geschwindigkeit und begrenztem Regeneriermitteleinsatz sowie der Waschwasserbedarf ermittelt.
• Für die gängigen Harztypen haben wir Referenzwerte ermittelt, die als Bezugsgröße gelten. Somit erhalten Sie prozentuale Messwerte, die Ihnen die direkte Interpretation relativ zu Neuware ermöglichen.
• Nutzbare Kapazitäten von 95…100 % sind gut; < 85 % deutlich verschlechtert. Die Reproduzierbarkeit liegt bei ca. 3 %.
• Der Waschwasserbedarf schwankt üblicherweise zwischen 100 und über 200 %, was dann ein deutliches Problem anzeigt.

 

Genauigkeit und Reproduzierbarkeit

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• Wir haben unsere Methoden durch Validierungsreihen auf Reproduzierbarkeit getestet. Die Messunsicherheiten bei Wiederholung der Totalkapazitätsmessung von gleichen Proben sind in der Grafik zu finden:
  
  - Grafik Genauigkeit -
  
  
• Systematische Abweichungen sind durch geeignete Auswahl der Messgeräte und Komponenten auf < 1 % je Komponente begrenzt.
• Damit können Sie über alles betrachtet Ihre Kapazitätsmesswerte auf 1…2 % genau interpretieren.
• Schwachbasische Anteile bei starkbasischen Typen können aufgrund des häufig geringen absoluten Messwertes nur mit ca. 0,1 eq/l Genauigkeit angegeben werden.