Wasseraufbereitung 1,2,3

Erdgas: 13 %

Steinkohle: 14%

Kernenergie: 12%

Braunkohle 23%

Erneuerbare Energien: 33%

Stand 2017

• Werkstoffabtrag (CO2, O2 (Lochfraß) bei hohen Temperaturen)

• Ablagerungen (z.B. Kesselstein)

• Bildung von Schutzschichten

• Förderung der Ausbildung von Korrosionsschichten

• Werkstoff vor der Überhitzung schützen

  (Ursache: wärmedämmende Ablagerungen)

• Anreicherung von Elektrolyten verhindern (chemischer Angriff)

• Erzeugung von Dampf mit hoher Reinheit ( Überhitzer, Turbinen frei von Korrosion und Ablagerung)

Masse von 6,01 *10^23 Moleküle in Gramm

Masse einer Molekülart pro mol

Grammäquivalent (Wertigkeit)

• Gewichtsmenge eines Elementes an, die sich mit 1 mol Wasserstoff verbindet oder es in Verbindungen ersetzen kann

• Masse eines Elementes pro val an (Quotient aus Atomgewicht und Wertigkeit)

• Reversibler Zerfall von Verbindungen (in Lösungen), bei denen elektrisch geladene Teilchen entstehen (Ionen)

  
  

  
  

  
  

• Ionen enthaltende Lösungen heißen Elektrolyte

• Gibt das Verhältnis des dissoziierten Anteils zur Ausgangskonzentration von AB an

• Abgabe von Wasserstoffionen in wässriger Lösung

• Abgabe von Hydroxidionen in wässriger Lösung

Überschuss an Wasserstoffionen (sauer) oder Hydroxidionen (basisch)

• Kristallgitter aus Anionen und Kationen

positiv geladene Metalle Na, CA, Mg, K, Fe…

Ausnahme Ammoniumsalze (NH4+)

Aufspaltung in Anionen und Kationen

Salze mit zweiwertigen Kationen und einwertigen Anionen zeigen eine stufenweise Dissoziation

• Natriumhydogencarbonat

• Kalziumkarbonat

• Natriumchlorid

Temperatur

fällt

Äquimolare Mengen von H+ und OH-

7

• Die Konzentration der Ionen im Elektrolyt (Wasser) bestimmt seine elektrische Leitfähigkeit

• Bei geringen Salzkonzentrationen und vollständiger Ionisation ist der Zusammenhang zwischen Leitfähigkeit und Konzentration linear

• Eine Reaktion einer Säure mit einer Lauge

Normallösungen dienen zur Maßanalyse bei der Titration

Normallösungen einer Lauge werden eingesetzt, um den Säuregehalt einer Lösung festzustellen.

Die Anzahl der bis zum Neutralisationspunkt zugegebenen val, ergibt den Säuregehalt der Lösung. Der Neutralisationspunkt wird durch Farbumschlag (Indikatoren) sichtbar gemacht.

m- und p-Werte

• Ungelöste Stoffe (Grobdisperse Stoffe)

• Kolloidal gelöste Stoffe (kolloiddisperse Stoffe)

• Gelöste Stoffe (Molekulardisperse Stoffe)

• Größe > 10-4 cm

• Es gibt flüssige und feste ungelöste Inhaltsstoffe

Je nach Gewicht unterteilt man in

• Schwimmstoffe

• Schwebstoffe

• Sinkstoffe

Je nach Größe unterteilt man in

• grob (Holz)

• mittelgrob (Laub, Gras)

•  fein (Schlamm)

  
  

• Entfernung durch Absetzbecken, Filter

• mit dem Auge nicht erkennbar

• Größe zwischen 10-4 und 10-7 cm

• Zwischenstellung zwischen grobdispersen und molekulardispersen Stoffen

• z.B. suspendierte Öle und Fette, Oxide, Sulfide, organische Substanzen

• Wirkung z.B.

  • Aufschäumen von Wasser bei organischen Verbindungen

  • Filmbildung durch Öle

• Können durch Filter allein nicht abgeschieden werden

• Abscheidung durch Flockungsmitteln

• Die unlöslichen Hydroxide führen zur Verkrustung von Rohrleitungen, Armaturen, Pumpen

• Entfernung von Fe und Mn durch Belüftung

• Entfernung grober Bestandteile durch Siebe

• Sinkstoffe werden in Absetzbecken entfernt

• Typischer Aufbau eines Wassereinlaufs

• Kiesfilter

• Kohlefilter

• Anschwemmfilter

• Kerzenfilter

• Anschwemmfilter arbeiten nach dem Prinzip der Kuchenfiltration

• Die Filterelemente (z.B. Kerzen) dienen zur Aufnahme der

  Anschwemmschicht, welche die eigentliche Filtrieraufgabe übernimmt

• Anschwemmmaterial

• Zellulose

• Aktivkohle

• Flugasche

• Überführung kolloiddisperser Stoffe in flockenartige Partikel, die dann durch Filter oder durch Schwerkraft entfernt werden können

• negative Oberflächenladung

• Durch Anlagerung von polaren (positive geladenen) Molekülen werden die Flocken gebildet

• Typische Flockungsmittel: Eisen- und Aluminiumsalze, aus ihnen wird durch Reaktion mit Karbonathärte polares Eisen- oder Aluminiumhydroxid gebildet

• Unter Entsäuerung versteht man die Reduzierung der freien Kohlensäure im Wasser

• Die Entsäuerung erfolgt durch Verdüsen oder Verrieselung des Wassers an Luft

• Ionenaustauscher bestehen aus einer Matrix ( R ) und einer funktionalen Gruppe, an der der Ionenaustausch stattfindet

  • Funktionale Gruppe sind z.B. die Carboxyl (-COOH), Sulfonsäure(-SO3H) oder Aminogruppen (-NH2)

• Die Ionen müssen bereits in gelöster Form vorliegen, damit der Ionenaustauscher wirksam werden kann

• Mit Ionenaustauschern kann Wasser entsalzt werden

• Ionenaustauscher erschöpfen sich, sind also zu regenerieren

• Austausch aller Kationen im Wasser durch H+-Kationen

• Austausch aller Anionen im Wasser durch OH--Anionen

wirken selektiv auf die Härtebildner (Ca, Mg), die an Hydrogencarbonat gebunden sind

Können die Kationen aller Salze aufnehmen

Tauscht die Anionen der starken Säuren Cl-, SO42-, NO3- gegen OH- aus

Tauscht neben den Anionen der starken Säuren auch die Anionen der schwachen Säuren CO32-, SiO32- gegen OH- aus

• Wasser mit einer unterschiedlichen Konzentration von Salzen sei durch eine semipermeable Membran getrennt

• Die Membran ist durchlässig für Wasser, aber nicht die gelösten Anionen oder Kationen

• Aufgrund des Konzentrationsunterschiedes in den beiden Flüssigkeiten setzt ein Stoffstrom nach dem Diffusionsgesetz bis zum Ausgleich der Konzentrationen ein

• Das Volumen der Lösung mit der höheren Konzentration nimmt zu, d.h. es baut sich ein osmotischer Druck abhängig von der Konzentration auf

• Der Prozess der Osmose ist umkehrbar

• Wird auf eine Lösung ein mechanischer Druck ausgeübt, der höher als der osmotische Druck ist, tritt Lösungsmittel durch die Membran in das reine Lösungsmittel aus

• Das ablaufende, entsalzte Wasser wird Permeat genannt

• Reduktion des Salzgehaltes um 80-95% möglich

• Typische Betriebsdrücke liegen bei 50 bis 70 bar

• Umkehrosmose günstig einsetzbar bei hohen Ausgangssalzgehalten und nicht zu großen Anforderungen an den Salzgehalt des Permeats

• Das Speisewasser eines Wasser-Dampfkreislaufs setzt sich aus Kondensat und Zusatzwasser (Ersatz von Verlusten) zusammen

• Kondensat ist verunreinigt, durch z.B. Leckagen von Kühlwasser im Kondensator, Anreicherung von Korrosionsprodukten der verwendeten Werkstoffe (Fe, Cu, ...)

• Deshalb wird zwischen Kondensator und Niederdruckvorwärmer eine sogenannte Kondensatreinigungsanlage (KRA) angeordnet, bestehend aus:

  • Filtern (Kiesfilter, Kerzenfilter,...),

  • Ionenaustauschern

• Die KRA kann sowohl im Haupt- als auch im Nebenstrom angeordnet sein

• Anhebung des pH-Werts, um Korrosion zu vermindern

• pH-Wert = 7, Zudosierung von O2 in Bereichen geringer Temperatur, um Schutzschichtbildung zu fördern

• Kombination von Alkalisierung und neutraler Fahrweise

• flüchtige Alkalisierungsmittel NH3 (Ammoniak), N2H4 (Hydrazin)

• feste Alkalisierungsmittel NaOH, Na3PO4

gehen in die Dampfphase über, damit gleichzeitig Alkalisierung des Dampfes, Alkalisierung schon im Bereich des Kondensatsystems, um auch den Niedertemperaturbereich zu schützen.

sind nicht dampflöslich. Bei vollständiger Verdampfung des Wassers (Durchlaufkessel) lagern sich die Alkalisierungsmittel an den Wänden ab (Belagbildung, Auflösung Fe3O4 Schutzschicht). Deshalb feste Alkalisierungsmittel nur bei Umlaufkesseln.

• Feste Alkalisierungsmittel erst nach der Abnahme des Wassers für die Kesseleinspritzung

Naturumlaufkessel

Zwangsumlaufkessel

Durchlaufkessel