DE3304152A1

DE3304152A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufbereiten von haushaltswasser

Info

Publication number: DE3304152A1
Application number: DE19833304152
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Chem. 4000 Düsseldorf Brodalla
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-02-10
Filing date: 1983-02-08
Publication date: 1983-08-18

Description

Verfahren und Vorrichtung
zum Aufbereiten von Haushaltswasser Bei der Verwendung von Leitungswasser zu manchen Haushaltszwecken wirken sich die im Wasser gelösten Erdalkalihydrogencarbonat störend aus. Diese Bildner der sogenannten Carbonathärte führen bei langem Stehen oder beim Erwärmen des Wassers zu Ausfällungen, die zunächst nur eine Haut, im Laufe der Zeit aber massive Ansätze an Gefäßen bilden, die als Kesselstein bekannt sind. Bei der Kaffee- und Teebereitung werden von den ausgefällten Carbonaten Aromastoffe adsorbiert, wodurch der Geschmack der Getränke beeinträchtigt wird.
Da in zunehmendem Maße Oberflächenwasser zur Trinkwasserversorgung verwendet wird, finden sich im Leitungswasser häufig auch unerwünschte Geruchs- und Geschmacksstoffe.
Manche Kunststoffe, aus denen Küchengeräte und Bauteile von Kaffeemaschinen bestehen, geben ebenfalls Geruchs- und Geschmacksstoffe an das Wasser ab, die den Geschmack von Getränken, die aus dem Wasser bereitet werden, in unerwünschter Weise verändern. Manchmal werden die Verunreinigungen des Wassers erst wahrnehmbar, wenn das Wasser erwärmt wird.
Schließlich finden sich nicht selten im Leitungswasser auch Schwermetall-Ionen (Cu, Pb, Cd, Hg) in Konzentrationen, die die Verwendung des Wassers für manche Zwecke, z. B. zum Bereiten von Säuglingsnahrung, nicht ganz unbedenklich' erscheinen läßt.
Aus den vorstehend erwähnten Gründen ist es vielfach wünschenswert, das zum Bereiten von Getränken und Speisen zu verwendende Wasser zu enthärten sowie von störenden Geruchs- und Geschmacksstoffen, eventuell auch von Schwermetall-Ionen zu befreien. Für die Aufbereitung kleiner Wassermengen im Haushalt, z. B. zum Bereiten von Kaffee und Tee, sind sogenannte Filter bekannt, die aus einem Gefäß mit wasserdurchlässigem Oberteil und Boden bestehen, das ein Ionenaustauschharz enthält. Diese Filter beanspruchen Platz, der in modernen Kleinküchen und Kochnischen von Apartementwohnungen oft nicht zur Verfügung steht. Die Io-,nenaustauschfüllung ist längere Zeit haltbar und befindet sich oft in feuchtem Zustand, so daß eine Bakterienbesiedlung im Laufe der Zeit nicht ausgeschlossen werden kann.
Organische Verunreinigungen', die die Ursache von Geruchs-und Geschmacksveränderungen sind, vermögen diese Filter nicht aus dem Wasser zu entfernen.
Ähnliche Ionenaustauschfilter sind auch zur Gewinnung von deionisiertem Wasser, z. B. zur Verwendung in Dampfbügel eisen, sowie zum Entfernen von Schwermetall-Ionen aus Aquarienwasser und zum Einstellen eines erwünschten Ca/Mg-Ionen-Verhältnisses im Aquarienwasser bekannt. Allen diesen Filtern haften die obenerwähnten Nachteile an.
Es stellte sich daher die Aufgabe, ein einfaches Verfahren und eine einfache, hygienische Vorrichtung zum Aufbereiten kleiner Wassermengen im Haushalt zur Verfügung zu stellen, mit denen die unerwünschten Carbonathärte-Bildner, bei einer Weiterbildung auch organische Geruchs- und Geschmacks- stoffe sowie Schwermetall-Ionen aus dem Trinkwasser entfernt werden können. Die Vorrichtung soll platzsparend sein und nach einmaligem Gebrauch verworfen werden können Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1, 2 und 11 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen aufgeführt.
An Hand der Zeichnungen werden nachstehend Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigen: Fig. 1: eine perspektivische Ansicht eines Filtervliesbeutels mit Aufhängefaden; Fig. 2: eine perspektivische Ansicht eines Filtervliesbeutels, der an einem Rührstab angebracht ist; und Fig. 3: eine perspektivische Ansicht eines durch Steppnähte in Kammern eingeteilten Filtervliesbeutels.
Der Filtervtiesbeutcl 1 hat zweckmäßigerweise die Form und Größe der bekannten Tceaufgußbeutel und wird wie diese am besten auch mit einem Aufhängefaden 3 versehen. Er kann aber auch mit einem Rührstab 4 aus Glas oder heißwasserbeständigem Kunststoff verbunden sind. Der Beutel selbst besteht aus heißwasserbeständigem, aber gut wasserdurchlässigem Filtervliespapier und ist in fertigem Zustand allseitig'geschlossen. Um ein Aufblähen des Beutels und ein Verrutschen des Inhalts zu verhindern, kann der Beutel auch durch Steppnähte 5 in Kammern 6 eingeteilt sein, die jeweils Portionen des Beutelinhalts enthalten.
Der in dem filtervliesbeutel enthaltene schwach saure Ionenautnuschcr bindet die Calcium- und Magnesium-Ionen der im Wasser gelösten Hydrogencarbonate. Dadurch wird die Carbonathärte erniedrigt und eine Ausfällung unlöslicher Carbonate vermieden. Es bilden sich keine Carbonathaut und kein Kesselsteinansatz. Geeignete schwach saure Ionenaustauschharze auf Polystyrol-Basis sind im Handel erhältlich und bieten den Vorteil, daß sie sich leicht pulverisieren lassen. Die makroporöse Form des lonenaustauschharzes begünstigt den Zutritt des Wassers zu den aktiven Stellen des Ionenaustauschers. Das schwach saure Ionenaustauschharz kann in dem Beutel in Granulatform enthalten sein; aber durch Verringerung der Korngröße des.Ionenaustauschers bis zur Pulverform wird seine effektive Oberfläche vergrößert, so daß seine Wirkung schneller einsetzt und seine Kapazität besser ausgenutzt wird. Die Pulverform des Ionenaustauschers wird deshalb im allgemeinen zu bevorzugen sein.
Die Wirkung des makroporösen schwach sauren Ionenaustauschharzes läßt sich dadurch unterstützen, daß ihm schwerlösliche anorganische Substanzen, ebenfalls in Granulat- oder besser in Pulverform, mit Ionenaustauscheigenschaften beigemischt werden. In Betracht kommen insbesondere Alumosisilcate, Zeolithe und Ultrasile.
Um aus dem behandelten Wasser auch unerwünschte Geruchs-und Geschmacksstoffe zu entfernen, kann man dem schwach sauren Ionenaustauscher auch noch Stoffe mit großer Oberfläche zufügen, die die organischen Geruchs- und Geschmacksstoffe durch Adsorption binden. Solche Stoffe mit großer Oberfläche sind Aktivkohle und Zeolithe. Auch diese Stoffe sind in Pulverform schneller und effektiver wirksam als in Granulatform.
Bei der Wasseraufbereitung nach dem vorgeschlagenen Verfahren mit der beschriebenen Vorrichtung werden von den Mineralstoffen nur Ca- und Mg-Ionen sowie schädliche Schwermetall-Ionen aus dem Wasser entfernt. Andere wertvolle Salze und Mineralstoffe verbleiben im Wasser.
Da in manchen Wasserversorgungsgebieten das Leitungswasser eine sehr hohe Gesamthärte hat, ist es für solche,Fälle vorteilhaft, in dem Filtervliesbeutel neben dem schwach sauren Ionenaustauscher auch noch die Natriumverbindung eines stark sauren Ionenaustauschharzes oder einen stark sauren Ionenaustauscher in der H-Form vorzusehen. Diese Ionenaustauscher binden einen weiteren Teil gelöster Ca-und Mg-Ionen und geben dafür Na- bzw. H-Ionen ab, deren Menge jedoch so gering ist, daß kein Salz- oder Säuregeschmack wahrnehmbar wird. Als Natriumverbindung eines stark sauren Ionenaustauschharzes bzw. als stark saurer Ionenaustauscher in H-Form kann mit Vorteil der Feinstabrieb verwendet, der bei der Produktion dieser Ionenaustauscher anfällt und wegen seiner kleinen Teilchengröße sonst kaum'genutzt werden kann.
Schließlich kann der Faservliesbeutel auch noch Füllstoffe enthalten, die ein Verrutschen und Verklumpen des Inhalts verhindern. Als solche Füllstoffe eignen sich insbesondere verfilzte Fasern, wie Watte aus Cellulosefasern oder synthetischen Fasern.
Die Menge des Beutelinhalts richtet sich danach, welche Wassermenge mit einer Beutelfüllung aufbereitet werden soll. In der Regel ist die Menge des Beutelinhalts so bemessen, daß die Füllung für die Aufbereitung einer Wassermenge in der Größenordnung von 6 bis 8 Tassen (etwa 0,9 bis 1,2 ~) ausreicht. Für diesen Fall besteht die Beutelfüllung aus etwa 1 bis 2 g schwach saurem lonenaustauscher-, 0,3 bis 0,5 g Aktivkohle oder Aktivkohle plus Zeolith und gegebenenfalls 0,3 bis 0,5 g Feinstabrieb der Na-Verbindung eines stark sauren Ionenaustauschharzes bzw. eines stark sauren Ionenaustauschers in H-Form. Der Rest des Beutelvolumens kann mit Füllstoff ausgefüllt sein.
Für den praktischen Gebrauch des Wasseraufbereitungsbeutels bieten sich mehrere Möglichkeiten. Im einfachsten Fall, z. B. bei der Zubereitung aromatischer Getränke, wie Tee oder dergleichen, kann der mit einem Aufhängefaden versehene Beutel in den Wasserkessel mit noch kaltem Wasser eingehängt und beim Erhitzen des Wassers darin belassen werden. Durch die Konvektion des Wassers beim Erhitzen kommt rasch das gesamte Wasser mit den aktiven Bestandteilen der Beutelfüllung in Berührung. Soll das zu behandelnde Wasser kalt verwendet werden, beispielsweise zum Bereiten glasklarer Eiswürfel, so wird der Filterbeutel ebenfalls in das Wasser eingehängt, muß aber nun einige Stunden darin belassen werden, weil in diesem Falle die Kontaktierung nur über langsame Diffusionsvorgänge verläuft. Statt den Beutel in das zu behandelnde Wasser einzuhängen, kann man ihn auch mit dem Rührstab in das Wasser eintauchen und mit dem Beutel das Wasser von Zeit zu Zeit umrühren. Vorteilhafterweise kann man den Beutel auch in eine Klammer mit siebartig gelochten Wandungen einlegen und diesen mit dem Beutel in das Wasser eintauchen; dadurch wird ein Aufblähen des Beutels'und sein Aufschwimmen an die Oberfläche.
vermieden. Bei der Kaffeebereitung mit Hilfe von Kaffeemaschinen wird der Filterbeutel zweckmäßigerweise mit Hilfe einer Halterung, beispielsweise einer Siebplatte, unter dem Heißwasserauslauf der Maschine befestigt, so daß das heiße Wasser durch den Filterbeutel läuft, bevor es mit dem Kaffeemehl in Berührung kommt.
Statt die aktiven Stoffe für die Wasseraufbereitung, insbesondere das makroporöse schwach saure Ionenaustauschharz, die Aktivkohle, Zeolithe und anderen Stoffe mit großer Oberfläche sowie die Na-verbindung eines stark'sauren Ionenaustauschers bzw. den stark sauren Ionenaustauscher in H-Form in einen Filtervliesbeutel einzufüllen, kann man sie auch in einen Faserfilz' einarbeiten und von diesem Zuschnitte geeigneter Größe anstelle des Filtervliesbeutels verwenden Leerseite

Claims

Ansprüche f~X Verfahren zum Aufbereiten von Haushaltswasser, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man das aufzubereitende Wasser mit einem heißwasserbeständigen Filtervliesbeutel, der ein makroporöses schwach saures Ionenaustauschharz enthält, oder. einem Faserfilz in Berührung bringt, in dem ein makroporöses schwach saures Ionenaustauschharz eingearbeitet ist.
2. Vorrichtung zum Aufbereiten von Haushaltswasser nach dem Verfahren des Anspruchs 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß sie aus einem heißwasserbeständigen Filtervliesbeutel (1) besteht, der ein makroporöses schwach saures Ionenaustauschharz enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Faservliesbeutel (1) durch Steppnähte (5) in Kammern (6) eingeteilt ist, die das Ionenaustauschharz enthalten.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Ionenaustauschharz in Pulver- oder Granulatform in dem Beutel (1) enthalten ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Filtervliesbeutel (1) zusätzlich schwerlösliche anorganische Substanzen mit Ionenaustauscheigenschaften enthält.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Filtervliesbeutel (1) zusätzlich Materialien mit großer Oberfläche enthält, die organische Stoffe adsorbieren.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a -d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der.Filtervliesbeutel (1) noch die Natriumverbindung eines stark sauren Ionenaustauschharzes oder einen stark sauren Ionenaustauscher in der H-Form enthält.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Filtervliesbeutel (1) noch Füllstoffe zum Verhindern des Verrutschens der Inhaltsstoffe enthält.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Filtervliesbeutel (1) die Form und Größe eines Teeaufgußbeutels hat.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h nie t , daß der Filtervliesbeutel (1) mit einem Aufhängefaden (3) oder einem Rührstab (4) verbunden ist.
11. Vorrichtung zum Aufbereiten von Haushaltswasser nach dem Verfahren des Anspruchs 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß sie aus dem Zuschnitt (7) eines Faserfilzes besteht, in dem ein makroporöses schwach saures Ionenaustauschharz allein oder zusammen mit schwerlöslichen anorganischen Substanzen mit Ionenaustauscheigenschaften, Materialien mit großer Oberfläche, die organische Stoffe adsorbieren, der Natriumverbindung eines- stark sauren Ionenaustauschharzes und/ oder einem stark sauren Ionenaustauscher in der H-Form eingearbeitet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Faserfilzzuschnitt in der gleichen Weise wie der Filtervliesbeutel mit einem Aufhängefaden oder einem Rührstab verbunden ist.