DE102019132319A1

DE102019132319A1 - Kartusche zur Aufbereitung von Trinkwasser sowie Verfahren zur Anreicherung von Trinkwasser mit Silicium

Info

Publication number: DE102019132319A1
Application number: DE102019132319.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schmidt; Jürgen Johann
Original assignee: BWT AG
Current assignee: BWT Holding GmbH
Priority date: 2019-11-28
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2039-11-29
Also published as: DE102019132319B4

Abstract

Kartusche sowie Verfahren zur Anreicherung von Trinkwasser mit Silicium. Es wird eine vernetzte Kieselsäure verwendet, welche mit einem vorzugsweise mit Wasserstoff beladenen Kationenaustauscher gemischt wird. Über das die Kieselsäure kann Silicium an das Wasser abgegeben werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Kartusche zur Aufbereitung von Trinkwasser, mittels welcher das Trinkwasser mit Silicium angereichert und/oder enthärtet wird. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Kartusche für einen Tischwasserfilter, für einen Untertischfilter oder für eine Maschine zur Zubereitung von Heiß- und/oder Kaltgetränken.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Aufbereitung von Trinkwasser.
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kartusche zur Aufbereitung von Trinkwasser sowie auf ein Verfahren zur Anreicherung von Trinkwasser mit Silicium.
Trinkwasser hat in aller Regel nur geringe Mengen an Silicium. Silicium ist ein sogenanntes Ultraspurenelement, welches der menschliche Körper benötigt und welches in vielen Fällen förderlich für die Gesundheit ist. Siliciummangel kann gesundheitliche Folgen wie Haarausfall, brüchige Nägel, gestörte Kollagenbildung und sinkende Elastizität der Haut und der Blutwandgefäße sowie Osteoporose verursachen. Auch eine Reihe von Krankheiten, wie beispielsweise Diabetes, Neurodermitis, Arteriosklerose, Nierensteine sowie Kropfbildung, wird mit Siliciummangel in Verbindung gebracht. Mit zunehmendem Alter kann der Gehalt an Silicium in einigen Geweben, wie beispielsweise Blutgefäßen, Knochen und Haut abnehmen.
Es ist daher wichtig, dem Körper eine hinreichende Menge von Silicium zur Verfügung zu stellen.
Durch den Zusatz von Silicium kann zudem der Geschmack des Wassers verbessert werden.
Bekannt sind siliciumhaltige Präparate, wie beispielsweise Kieselerde. So kann Kieselerde auch im Trinkwasser aufgeschlämmt werden.
Da Kieselerde allerdings in Wasser nur schwer löslich ist, ist die Bioverfügbarkeit im Hinblick auf Silicium bei Kieselerde nur gering. Mithin gelangt nur ein kleiner Teil des Siliciums der aufgenommenen Kieselerde in den Blutkreislauf.
Weiter ist es aus der Praxis bekannt, stark alkalische Natriumsilikate dem Wasserstrom mittels einer Dosierpumpe zuzudosieren. Derartige Verfahren sind aber aufwendig und eignen sich wenig, um kleine Trinkwassermengen herzustellen. Außerdem wird durch deren Zusatz der pH-Wert des Wassers erhöht. Entsprechende Verfahren werden daher in erster Linie zum Korrosionsschutz, insbesondere von industriellen Anlagen, verwendet, da sich insbesondere bei Verwendung von Wasserglas eine Schutzschicht auf den Leitungen bildet.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Kartusche bzw. ein Verfahren zur Aufbereitung von Trinkwasser bereitzustellen, mit welcher bzw. welchem auf einfache und effiziente Weise Trinkwasser mit Silicium angereichert werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird bereits durch eine Kartusche zur Aufbereitung von Trinkwasser und durch ein Verfahren zur Aufbereitung von Trinkwasser gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind dem Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie den Zeichnungen zu entnehmen.
Die Erfindung betrifft eine Kartusche zur Aufbereitung von Wasser.
Die Kartusche ist insbesondere als Kartusche für einen Tischwasserfilter, eine Maschine zur Zubereitung von Heiß- und/oder Kaltgetränken und/oder für einen Untertischwasserfilter ausgebildet.
Gemäß der Erfindung enthält die Kartusche vernetzte Kieselsäure, insbesondere Polykieselsäure.
Die vernetzte Kieselsäure gibt beim Durchlaufen von Wasser Silicium ab.
Im Sinne der Erfindung wird im folgenden Silicium als SiO₂ berechnet.
Es wird vorzugsweise als vernetzte Kieselsäure ein Kieselgel in Form einer wasserhaltigen, porösen, amorphen Modifikation von Siliciumdioxid (SiO₂) verwendet.
Anstelle von vernetzter Kieselsäure und Kieselgel werden oft auch die Bezeichnungen, „amorphes Siliciumdioxid, „Polykieselsäure“ und „Kieselsäuredioxid“ verwendet.
Es hat sich herausgestellt, dass zumindest bei Auswahl eines Materials mit hoher Feuchtigkeit und/oder einem hohen Anteil an Silanolgruppen eine derart hohe Löslichkeit erreicht werden kann, dass eine hinreichende Siliciumabgabe erreicht wird.
Die Erfinder vermuten, dass eine Hydrolysereaktion für das Auflösen von vernetzter Kieselsäure notwendig ist. Die Lösegeschwindigkeit ist somit von der Hydrolysegeschwindigkeit abhängig, welche wiederum von der Modifikation des Siliciumdioxids abhängt. Bei Modifikationen, insbesondere stark erhitzten Siliciumdioxides mit einer Gerüststruktur mit vielen Si-O-Si Bindungen ist der Energiebedarf höher, da diese Bindung erst gespaltet werden muss. Somit werden vorzugsweise Modifikationen verwendet, welche einen hohen Wasseranteil und/oder einen hohen Glühverlust aufweisen.
Bei Kontakt der vernetzen Kieselsäure mit Wasser spaltet sich geringer polymerisierte oder nicht polymerisierte Kieselsäure ab (z.B. Monokieselsäure, Dikieselsäure).
Zum Beispiel: SiO₂ _(s) + 2 H₂O ⇌ Si(OH)_4(aq)
Kieselsäure ist eine schwache Säure. Deshalb wird dadurch der pH-Wert und die Leitfähigkeit des behandelten Wassers nur unwesentlich verändert.
Die für die Erfindung verwendete vernetzte Kieselsäure kann beispielsweise wie Folgt hergestellt werden.
Mögliche Ausgangsmaterialien für die vernetzte Kieselsäure sind wässrige Lösungen von Alkalisilikat, bevorzugt Natriumsilikat, aus denen eine amorphe Kieselsäure durch den Zusatz einer Säure ausgefällt wird.
Die ausgefallene Kieselsäure wird abfiltriert, gewaschen und getrocknet.
Vorzugsweise wird die Kieselsäure beim Trocknen nicht über 250 °C erwärmt, da sonst die Silanolgruppen abgespaltet werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die vernetzte Kieselsäure einen Glühverlust bei 1000°C von über 6 %, vorzugsweise über 7 % (analog FGK-AV „Glühverlust“ (2012-12)). Der Glühverlust wird also entsprechend der FGK-AV „Glühverlust“ bestimmt, nur bei einer etwas niedrigeren Temperatur von 1000 °C. Insbesondere liegt der Glühverlust zwischen 7 und 9 %,
Der Glühverlust ist ein Maß für den Anteil an Silanolgruppen.
Kieselsäuren enthalten, wie vorstehend ausgeführt, einen gewissen Anteil chemisch, in Form von Silanolgruppen, gebundenen Anteil Wasser. Dieser wird durch den Glühverlust bei 1000 °C bestimmt. Der Glühverlust kann auf Basis der Originalsubstanz bestimmt werden, wird jedoch berechnet anhand der bei 105°C getrockneten Substanz.
Vorzugsweise hat die Kieselsäure einen Trocknungsverlust von über 30%, vorzugsweise von über 40 %, besonders bevorzugt von über 50 %, insbesondere einen Trocknungsverlust von 55 bis 65 %. Der Trocknungsverlust kann entsprechend der DIN EN ISO 787-2 - 1995-04 bestimmt werden.
Es hat sich herausgestellt, dass die Kieselsäure bis auf etwa 130 °C erhitzt und dabei getrocknet werden kann, ohne dass die Löslichkeit wesentlich sinkt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die Kieselsäure eine spezifische Oberfläche von über 300 m²/g, vorzugsweise über 700 m²/g, besonders bevorzugt über 800 m²/g, insbesondere zwischen 820 und 1000 m²/g.
Die spezifische Oberfläche kann gemäß BET-Verfahren nach DIN ISO 9277-2017-07 bestimmt werden.
Es wird vorzugsweise Kieselsäure verwendet, welche eine Löslichkeit bei 25 °C (in VE-Wasser) von über 80 mg/l, vorzugsweise über 100 mg/l und besonders bevorzugt über 150 mg/l aufweist. Insbesondere liegt die Löslichkeit zwischen 140 und 180 mg/l (berechnet als SiO₂)
Die Löslichkeit kann bestimmt werden, indem eine hinreichende Menge Kieselsäure, welche derart groß ist, dass diese sich nicht vollständig auflöst, so lange in 25 °C warmen Wasser verrührt wird, bis sich eine Sättigung einstellt.
Die Kieselsäure und/oder der Kationenaustauscher kann als ein Granulat ausgebildet sein, insbesondere mit einer mittleren Korngröße von 0,5 bis 3,0 mm.
Die innere Struktur der Kieselsäure besteht aus einem großen Netzwerk von miteinander verbundenen mikroskopischen Poren mit einem hohen Gehalt an Silanolgruppen, die durch Physisorption und Kapillareffekte Wasser anziehen und halten können. Dadurch besitzt das Material eine hinreichende Löslichkeit in Wasser.
Dies wird erreicht, indem eine Kieselsäure verwendet wird, welche eine hohe spezifische Oberfläche und einen hohen Anteil an Silanolgruppen (gekennzeichnet durch einen hohen Glühverlust bei 1000 °C) aufweist.
Vorzugsweise ist die Kartusche mit synthetisch hergestellter Kieselsäure befüllt.
Es können als Kieselsäure insbesondere unter der CAS-Nr. 112926-00-8, 7631-86-9, 1343-98-2, 7699-41-4, 63231-67-4 bzw. 10193-36-9 registrierte Stoffe verwendet werden. Neben einer Siliciumanreicherung von Trinkwasser hat sich herausgestellt, dass dadurch auch auf sehr wirksame Weise ein Korrosionsschutz erzielt werden kann.
So fällt das Silicium aus und bildet auf Oberflächen, insbesondere auf der Innenwand von Metallleitungen, eine Schutzschicht.
So kann insbesondere bei verzinkten Trinkwasserrohrleitungen die Korrosion herabgesetzt werden.
Weiter kann das Wasser für die Befüllung von Heiz- oder Kühlkreisläufen verwendet werden. Dies gilt insbesondere für Kreisläufe mit Leitungen aus unlegierten und niedriglegierten Eisenwerkstoffen.
Vorzugsweise enthält die Kartusche 20 bis 10.000 ml, vorzugsweise 80 bis 200 ml vernetzte Kieselsäure. Die Kieselsäure ist insbesondere als Granulat ausgebildet.
Vorzugsweise umfasst die Kartusche sowohl vernetzte Kieselsäure als auch einen Ionenaustauscher, insbesondere einen Kationenaustauscher.
Der Kationenaustauscher ist vorzugsweise zumindest mit Wasserstoff beladen, insbesondere zu zumindest 10%, vorzugsweise zu zumindest 30%, seiner totalen Kapazität.
Weiter kann der Kationenaustauscher zur Abgabe von Magnesium an das Trinkwasser zusätzlich mit Magnesium beladen sein, insbesondere zu zumindest 10 % seiner totalen Kapazität.
Angaben zur Beladung von Ionenaustauschermaterial im Sinne der Erfindung erfolgen insbesondere auf Basis der DIN 54403:2009-04 „Prüfung von Ionenaustauschern - Bestimmung der totalen Kapazität von Kationenaustauschern“.
Es hat sich gezeigt, dass es möglich ist, mit vernetzter Kieselsäure auf einfache Weise Silicium an das Wasser abzugeben.
Kombiniert mit einem Kationenaustauscher kann eine Filterkartusche bereitgestellt werden, welche das Trinkwasser sowohl enthärtet als auch dem Trinkwasser Silicium zusetzt.
Vernetzte Kieselsäure und Kationenaustauscher können insbesondere in einem Volumenverhältnis von 1:10 bis 10:1, vorzugsweise von 1:3 bis 3:1, vorliegen.
Unter einem schwach sauren Ionenaustauschermaterial wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Material verstanden, wie u.a. in Hartinger, Ludwig, „Handbuch der Abwasser- und Recyclingtechnik für die metallverarbeitende Industrie", Carl Hanser Verlag, München, Wien 1991 angegeben. Gemäß Kapitel 5.3.3 dieses Handbuchs unterscheidet man danach bei Ionenaustauschern zunächst zwischen Kationenaustauschern und Anionenaustauschern. Kationenaustauschern lassen sich in stark saure und schwach saure und Anionenaustauscher in stark basische und schwach basische Austauscherharze unterteilen, die sich bei den Austausch-Reaktionen entsprechend als starke bzw. schwache Säuren oder als starke bzw. schwache Basen verhalten.
Der Kationenaustauscher ist vorzugsweise als schwach saurer Ionenaustauscher, insbesondere als schwach saures Ionenaustauscherharz, ausgebildet.
Ein derartiges Ionenaustauschermaterial ist beispielsweise unter der Handelsbezeichnung LEWATIT® S8229 kommerziell erhältlich.
Wie vorstehend beschrieben, ist das Kationenaustauschermaterial vorzugsweise zur Enthärtung des Wassers mit Wasserstoff beladen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Kationenaustauscher noch mit anderen Stoffen, insbesondere Mineralstoffen, wie beispielsweise Magnesium, Lithium, Kalium und/oder Zink, beladen, vorzugsweise zu zumindest 5%, besonders bevorzugt zu zumindest 20%, seiner totalen Kapazität.
So können dem Trinkwasser neben Silicium noch weitere Spurenelemente hinzugefügt werden.
Kieselsäure und Kationenaustauscher liegen vorzugsweise als Mischbett, insbesondere als gemischtes Granulat, vor.
In einer anderen Ausführungsform kann die Kieselsäure und/oder der Kationenaustauscher auch als Pulver oder als vorzugsweise poröser Block aus miteinander verbundenen Partikeln vorliegen.
Sofern über den Kationenaustauscher noch weitere Spurenelemente hinzugefügt werden sollen, ist es sowohl denkbar, ein Kationenaustauschermaterial hinzuzufügen, welches überwiegend, insbesondere vollständig, mit dem oder den weiteren Elementen beladen ist.
Ebenso ist es denkbar, ein und dasselbe Ionenaustauschermaterial teilweise mit Wasserstoff und teilweise mit einer anderen Ionenart, wie Natrium, Lithium, Kalium oder Zink, zu beladen.
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Tischwasserfilter, eine Maschine zur Zubereitung von Getränken, insbesondere von Heiß- und/oder Kaltgetränken, sowie einen Untertischwasserfilter, welcher die vorstehend beschriebene Kartusche umfasst.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere unter Verwendung einer Kartusche und/oder einer vernetzten Kieselsäure, wie diese vorstehend beschrieben wurden.
Das Verfahren wird insbesondere mit einem der vorstehend beschriebenen Medien durchgeführt.
Insbesondere wird das Verfahren zur Herstellung eines Getränks, insbesondere eines Heiß- oder Kaltgetränks, durchgeführt.
Weiter kann das Wasser auch zur Befüllung eines Heiz- oder Kühlsystems verwendet werden.
Gemäß der Erfindung wird das aufzubereitende Trinkwasser über vernetzte Kieselsäure geleitet und dabei mit Silicium angereichert.
Das Verfahren wird vorzugsweise hinsichtlich Verweilzeit und Menge des Ionenaustauschermaterials derart eingestellt, dass dem aufzubereitenden Trinkwasser 1 bis 150 mg/l Silicium, vorzugsweise 10 bis 70 mg/l Silicium, zugesetzt werden (Silicium jeweils berechnet als SiO₂).
Vorzugsweise wird das aufzubereitende Trinkwasser gleichzeitig enthärtet, insbesondere mit einem der vorstehend beschriebenen Kationenaustauschermaterialien.
Mit vorstehend beschriebener vernetzter Kieselsäure kann bei einer Verweilzeit von über 10 s und/oder unter 30 min, insbesondere unter 5 min, insbesondere von 20 s bis 20 min, eine Anreicherung mit Silicium von über 5 mg/l, vorzugsweise über 10 mg/l und besonders bevorzugt über 20 mg/l erreicht werden (Silicium jeweils berechnet als SiO₂).
Vorstehend genannte Anreicherung ist also sowohl bei Kartuschen für Tischwasserfilter erreichbar, bei denen die Verweilzeit des aufzubereitenden Wassers unter einer Minute beträgt, als auch bei großen Filtern z.B. für Trinkwasserverteilungsnetze mit Verweilzeiten von bis zu 30 min.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird das aufzubereitende Wasser vor dem Leiten über die vernetzte Kieselsäure über eine Umkehrosmoseanlage geleitet.
So kann unabhängig von vom Salzgehalt des Eingangswasser eine definierte Anreicherung mit Silicium erreicht werden. Das Wasser wird also erst demineralisiert und sodann mit einer definierten Menge an Silicium angereichert.
Es versteht sich, dass dem Wasser neben Silicium noch weitere Mineralstoffe zugegeben werden können, insbesondere Magnesium.
Figurenliste
Der Gegenstand der Erfindung soll im Folgenden bezugnehmend auf schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen 1 bis 5 näher erläutert werden.

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Tischwasserfilters.
2 ist eine aufgeschnittene Ansicht einer Kartusche mit einem Ionenaustauschermaterial.
3 zeigt eine Filterkerze.
4 zeigt schematisch die in den Tank einer Maschine zur Zubereitung von Getränken eingesetzte Kartusche.
5 zeigen anhand eines Graphs die Si-Anreicherung von Trinkwasser über die Lebensdauer einer Filterkartusche.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Tischwasserfilter 1.
Es handelt sich dabei um eine schwerkraftbetriebene Wasseraufbereitungsvorrichtung, welche insbesondere im Haushalt verwendet wird.
Der Tischwasserfilter 1 umfasst eine Filterkartusche 2, die in einen Trichter 3 eingesetzt ist, der seinerseits in die Kanne 4 eingesetzt ist.
Über die Einfüllöffnung 6 kann Trinkwasser in den Trichter 3 eingefüllt werden, welches sodann die Kartusche 2 passiert und sich im Wassersammelraum 5 sammelt.
2 zeigt eine aufgeschnittene Ansicht der in 1 dargestellten Kartusche 2.
Die Kartusche 2 umfasst ein Gehäuse 7, welches zumindest eine Kammer 9 umfasst, die mit einem Ionenaustauschermaterial und vernetzter Kieselsäure 8 befüllt ist.
Bei der Befüllung der Kartusche 2 handelt es sich insbesondere um ein Granulat, welches als ein Mischbett mit einem mit Wasserstoffionen beladenen schwach sauren Ionenaustauscher sowie vernetzter Kieselsäure ausgebildet ist.
Weiter kann die Kammer 9 noch mit weiteren Wasseraufbereitungsmedien, insbesondere mit Aktivkohle (nicht dargestellt), befüllt sein.
Im Betrieb läuft über Einlauföffnungen 10 Wasser in die Kammer 9, passiert das Befüllmaterial 8 und verlässt über den Auslauf 11 die Kartusche 2.
Es versteht sich, dass in Strömungsrichtung vor und/oder nach der Befüllung 8 noch Filter oder Netze zum Entfernen von Schwebstoffen und/oder zum Zurückhalten von Befüllmaterial 8 vorgesehen sein können (nicht dargestellt).
3 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Vorrichtung zur Aufbereitung von Wasser, welche als Filterkerze 12 ausgebildet ist.
Eine derartige Filterkerze 12 wird im Gegensatz zu der zuvor beschriebenen Kartusche nicht aufgrund der Schwerkraft durchströmt, sondern wird über einen geeigneten Adapter an einer Trinkwasserleitung angeschlossen.
Hierzu umfasst die Filterkerze einen Kopf 14 mit einem Gewinde 13.
Der Kopf 14 umfasst Ein- und Auslauf. Über das Gewinde 13 kann die Filterkerze 12 leicht eingeschraubt werden. Der grundsätzliche Aufbau derartiger Filterkerzen ist dem Fachmann bekannt.
4 zeigt schematisch dargestellt den Tank 15 einer Maschine zur Zubereitung von Getränken, insbesondere eines Automaten zur Zubereitung von Kaffee.
Der Tank 15 umfasst einen Ansaugstutzen 16, über welchen über eine Pumpe Wasser der Maschine zugeführt wird.
In den Ansaugstutzen 16 eingesteckt ist eine Filterkartusche 17, welche mit einem Ionenaustauschermaterial und vernetzter Kieselsäure 8 befüllt ist. Das Ionenaustauschermaterial ist entsprechend vorstehend beschriebener Ausführungsformen mit Wasserstoff beladen.
Bezugnehmend auf den Graphen gemäß 5 soll die Anreicherung des Trinkwassers mit Silicium näher erläutert werden.
Für diese Messreihe wurden 120 ml vernetzter Kieselsäure in eine Kartusche gefüllt. Das Filterbett wurde sodann mit VE-Wasser gespült und für eine Messreihe verwendet, bei welcher siliciumfreies Wasser mit einer Gesamthärte von 26°dH sowie einer Karbonathärte von 17°dH verwendet wurde. Im Eluat wurde der Siliciumgehalt bestimmt.
Bei dem Graph ist auf der x-Achse die Menge des gefilterten Wassers und auf der y-Achse der Siliciumgehalt des Eluats aufgetragen.
Zu erkennen ist, dass Silicium in ausreichender Konzentration in Lösung geht und sich ein Plateau bei 20 bis 30 mg/l SiO₂ ausbildet.
Einem schwach sauren Kationenaustauschermaterial zugemischt, kann das hier dargestellte Granulat verwendet werden, um über die gesamte Lebensdauer der Filterkartusche das Wasser mit Silicium anzureichern und gleichzeitig zu enthärten.
Bezugszeichenliste

1: Tischwasserfilter
2: Kartusche
3: Trichter
4: Kanne
5: Wassersammelraum
6: Einfüllöffnung
7: Gehäuse
8: Befüllmaterial (Mischung aus Ionenaustauschermaterial und Siliciumdioxid)
9: Kammer
10: Einlauföffnung
11: Auslauf
12: Filterkerze
13: Gewinde
14: Kopf
15: Tank
16: Ansaugstutzen
17: Filterkartusche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 787-2 - 1995-04 [0032]
DIN 54403:2009-04 [0050]
Hartinger, Ludwig, „Handbuch der Abwasser- und Recyclingtechnik für die metallverarbeitende Industrie“, Carl Hanser Verlag, München, Wien 1991 [0054]

Claims

Kartusche zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Trinkwasser, umfassend vernetzte Kieselsäure.
Kartusche nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartusche Aktivkohle enthält.
Kartusche nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartusche ein Ionenaustauschermaterial, insbesondere einen Kationenaustauscher, enthält.
Kartusche nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartusche ein alkalisierendes Filtermaterial, insbesondere Calciumcarbonat, enthält.
Kartusche nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartusche für eine druck- oder gravitationsbetriebene Filteranlage ausgebildet ist.
Kartusche nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die vernetzte Kieselsäure einen Glühverlust bei 1000°C von über 6 %, vorzugsweise über 7 % aufweist (analog FGK-AV „Glühverlust“ (2012-12)).
Kartusche nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vernetzte Kieselsäure einen Trocknungsverlust von über 30 %, vorzugsweise über 40 %, vorzugsweise von über 50 %, insbesondere einen Trocknungsverlust von 55 bis 65 % aufweist.
Kartusche nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vernetzte Kieselsäure eine spezifische Oberfläche von über 300 m²/g, vorzugsweise über 700 m²/g, besonders bevorzugt über 800 m²/g, insbesondere zwischen 820 und 1000 m²/g aufweist (BET-Verfahren nach DIN ISO 9277-2017-07).
Kartusche nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vernetzte Kieselsäure eine Löslichkeit bei 25 °C von über 80 mg/l, vorzugsweise über 100 mg/l und besonders bevorzugt über 150 mg/l aufweist.
Kartusche nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vernetzte Kieselsäure und/oder der Kationenaustauscher als Granulat ausgebildet sind, insbesondere mit einer mittleren Korngröße von 0,5 bis 3,0 mm.
Kartusche nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kationenaustauscher zumindest mit Wasserstoff beladen ist, insbesondere zu zumindest 10%, vorzugsweise zu zumindest 30%, seiner totalen Kapazität und/oder dass sie mit vernetzter Kieselsäure gefüllt ist, welche einen SiO₂ Gehalt, berechnet auf Basis der getrockneten Substanz, von zumindest 50%, vorzugsweise zu zumindest 90%, und besonders bevorzugt zu zumindest 95% hat und/oder dass die vernetzte Kieselsäure und Kationenaustauscher in einem Volumenverhältnis von 1:10 bis 10:1, vorzugsweise 1:3 bis 3:1 vorliegen und/oder dass der Kationenaustauscher als schwach saures Kationenaustauscherharz ausgebildet ist.
Kartusche nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kationenaustauscher mit Magnesium, Natrium, Lithium, Zink und/oder Kalium beladen ist, vorzugsweise zu zumindest 5% seiner totalen Kapazität, und/oder dass die Kartusche als Einweg-Kartusche für einen Tischwasserfilter, einen Untertisch-Wasserfilter oder eine Maschine zur Zubereitung von Getränken ausgebildet ist, und/oder dass die Kartuschen 20 ml bis 10000 1, vorzugsweise 80 bis 200 ml, Medium enthält.
Tischwasserfilter, Maschine zur Zubereitung von Getränken oder Untertisch-Wasserfilter, umfassend eine Kartusche nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Verfahren zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Trinkwasser, insbesondere unter Verwendung einer Kartusche nach einem der vorstehenden Ansprüche und insbesondere zur Herstellung eines Getränks, wobei das aufzubereitende Wasser über vernetzte Kieselsäure geleitet wird und dabei mit Silicium angereichert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aufzubereitende Wasser mit 1-150 mg/l Silicium, vorzugsweise mit 10-70 mg/l Silicium, angereichert wird, und/oder dass bei einer Verweilzeit von 20 s bis 20 min, eine Anreicherung mit Silicium von über 5 mg/l, vorzugsweise über 10 mg/l und besonders bevorzugt über 20 mg/l erreicht wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aufzubereitende Wasser vor dem Leiten über die vernetzte Kieselsäure über eine Umkehrosmoseanlage geleitet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aufzubereitende Wasser mit einem Kationenaustauscher enthärtet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser zum Befüllen eines Heiz- oder Kühlsystems verwendet wird.