Wie funktionieren und was filtern Wasserfilter?

Wie funktioniert Wasserfilterung und was sagt die Porengröße in Mikrometer (µm) aus?

Grundsätzlich soll durch einen Wasserfilter eine Verbesserung der Wasserbeschaffenheit erzielt werden. Hierzu gibt es im Wesentlichen zwei Arten:

• Wasserfilter die chemisch-physikalische Effekte ausnutzen und so gelösten Substanzen (wie Salze oder Mineralien) entfernen können. Hierzu gehören Ionentauscher und die Eigenschaft der Adsorption bei Aktivkohle.
• und physikalische Wasserfilter, die rein mechanisch (wie bei einem Sieb) je nach Porengröße Verunreinigungen zurückhalten.

Die Porengröße entscheidet unter anderem, wie effektiv die Systeme sind bzw. welche Stoffe gefiltert werden und welche im Wasser zurückbleiben.

Bei der Umkehrosmose ist die Porengröße folglich kleiner als 0.0001 Mikrometer was 0,000 001 Meter entspricht.

Was leisten die jeweiligen Wasserfilter?

Bei der Frage, was filtern Wasserfilter ist es wichtig zu erkennen, dass je nach Qualität und Effektivität Wasserfilter alle möglichen Stoffe aus dem Wasser filtern können, wie beispielsweise Schwermetalle, Bakterien, Viren und andere Verunreinigungen, aber auch Mineralien wie Kalzium und Magnesium. Dies ist von Verfahren zu Verfahren unterschiedlich.

Hauseingangsfilter

Hauseingangsfilter zählen zur Gattung der Grobfilter und sollten die jeweilige Hauswasserinstallation von gelösten Sedimenten und Restpartikeln schützen. Das komplette Nutzwasser im Haus wird somit von sogar meist sichtbaren Verunreinigungen befreit. Das Grundprinzip eines typischen Hauseingangsfilters entspricht dem eines Siebs mit einem mechanisch wirkenden Filterelement > 80 µm. Mehr zu diesem Filtertyp...

Aktivkohlefilter

Aktivkohle besitzt je nach Herstellungsweise neben einer mechanischen Filterwirkung auch eine katalytische (Filterung durch Umwandlung) und adsorptive Wirkung (Filterung durch Ansaugeffekt). Durch die extrem porenreiche Oberfläche kann Aktivkohle diverse Schadstoffe aus dem Wasser aufnehmen, während der Mineralstoffgehalt unverändert bleibt.

Aufgrund seines hohen Wirkungsgrades ist Aktivkohle weit verbreitet und wird nicht nur von Wasserwerken und Industrie verwendet, sondern auch in der Aquaristik und der privaten Trinkwasseraufbereitung. Wichtig ist hierbei die Unterscheidung der verwendeten Form und Herstellungsart. Lesen Sie hier mehr zu Aktivkohle ist nicht gleich Aktivkohle.

als Tisch- oder Kannenfilter

Als Tischfilter bezeichnet man eine Wasserkanne, in die eine Filterkartusche eingesetzt wird. Füllt man Wasser in die Kanne, tropft dieses durch den Filter in einen Vorratsbehälter. Hauptbestandteil der Filterelemente ist eine Kombination aus Kunststoffharz und Aktivkohle-Granulat.

Mittels Kunststoffharz wird dem Wasser mittels Ionentausch die kalkbildenden Mineralien Kalzium und Magnesium entnommen und durch Natrium ersetzt. Der Härtegrad wird weicher und der Trinkwasser pH-Wert in den sauren Bereich gesenkt. Das geschüttete lose Aktivkohlegranulat sorgt dafür, dass Chlor und andere organische Verunreinigungen gebunden werden, wodurch das Trinkwasser einen neutraleren Geschmack und Geruch bekommt.

Im Vergleich zu gesinterten Aktivkohlblöcken ist ihre Leistungsfähigkeit stark limitiert. Auch ist besondere Vorsicht walten zu lassen, da sie das Wachstum von Keimen fördern können. Dies ist besonders der Fall, wenn die Kanne nicht im Kühlschrank aufbewahrt oder die Filterkartusche nicht regelmäßig ausgetauscht wird.

Zudem wird die Aktivkohle teils mit einer Silberzugabe versehen, die an das gefilterte Wasser abgegeben wird.

als Aktivkohle-Blockfilter (Carbonblock)

Gesinterte Aktivkohle-Monoblockfilter kombinieren eine außergewöhnliche Filterfeinheit von bis zu 0,45 µm mit der hohen Adsorptionswirkung der Aktivkohle. Im Gegensatz zu loser Aktivkohle wird diese nicht nur umspült, sondern durch speziell konzipierte Gehäuse mittels Wasserdruck durchdrungen, was eine wesentliche höhere Filterleistung ermöglicht.

Ein besonderer Vorteil des Systems ist, dass auch bei einer Erschöpfung der Kapazität der Kohlenoberfläche keine Verunreinigungen auf die Seite des Frischwassers gelangen, da die Poren einfach sich verschließen und der Durchfluss sich stark reduziert. Aktivkohle-Blockfilter bzw. deren Gehäuse sind besonders komfortabel und können direkt am Wasserentnahmepunkt dem Hahn oder unter Spüle in den Wasserkreislauf eingebaut werden.

Ihre Filterleistung deckt die sichere Zurückhaltung von Mikroorganismen, Pestiziden, diversen Schwermetallen und Medikamentenrückständen ab.

Ultrafiltration

Die Ultrafiltration bezeichnet eine Filtrationstechnik, bei der die Ausschussgrenze zwischen zwei und zehn Nanometern liegt. Unter dem Ausschuss versteht man die Molekülmasse, die von der Membran zu 90 Prozent aufgehalten wird.

Bei der Trinkwasseraufbereitung findet die Ultrafiltration immer mehr Zuspruch und vor allem bei regionalen Wasserwerken Anwendung. Eine Ultrafiltration findet so statt, dass das zu reinigende Wasser mit möglichst wenig Druck gegen eine Membran gepresst wird.

In Kombination mit Aktivkohle-Blockfiltern wird mittels innenliegender Hohlfasermembran, dieses Prinzip angewendet. Mittels Ultrafiltration wird alles zurückgehalten was größer als 0,02 µm ist. Mit einer Hohlfasermembran von 0,15 µm können somit auch zuverlässig Viren zurückgehalten werden.

Umkehrosmosefilter

Beim Umkehrosmoseverfahren wird das Wasser durch Druck (z.B. aus Leitungen oder auch verstärkter Druck) durch eine Membran gepresst, die so feinporig ist, dass nur H₂O-Moleküle hindurchpassen. Um eine Verstopfung der Membran zu verhindern, muss sie regelmäßig abgespült werden.

Ein Nachteil des Verfahrens ist, dass der pH-Wert des Trinkwassers deutlich sinkt auf bis zu 5,5. Des Weiteren ist das finale Osmosewasser aufgrund der fehlenden Mineralien auch geschmacklich ist nicht jedermanns Sache, so dass oftmals Mineralien nachträglich wieder hinzugeführt werden. Man spricht auch von totem Wasser.

Die Umkehrosmose gilt als ein besonders effektives Filterverfahren, da nahezu alle partikulären und gelösten Stoffe aus dem Wasser gefiltert werden. Dazu gehören Schwermetalle und organische Verbindungen, aber auch im Wasser gelöste Salze und Mineralien. Besonders bei hohen Nitratwerten ist das Umkehrosmoseverfahren zu empfehlen.

Dampfdestillationssysteme

Bei der Dampfdestillation wird das Wasser erhitzt, wobei die H₂O-Moleküle verdampfen und durch das Kondensat in einem Vorratsbehälter aufgefangen werden. Andere Inhaltsstoffe bleiben bei dem Vorgang zurück und werden so aus dem Wasser gefiltert. Nach der ersten Destillierstufe befinden sich noch leicht flüchtige Bestandteile im Trinkwasser, die durch Aktivkohle herausgefiltert werden können.

Anschließend ist das Trinkwasser fast vollständig von allen anderen Stoffen gereinigt. Der Nachteil an diesem Verfahren ist der hohe Energieverbrauch (ca. 15 bis 20 cent pro Liter), der Zeitaspekt (für 3l braucht ein 800 Watt-Gerät ca. 4 bis 5 Stunden) und der erhöhte Reinigungsbedarf des Dampfkessels.

Ionenaustauscher

Der Ionentausch ist per se keine Filterung. Mit einem Ionentauscher kann man beispielsweise Nitrat, Sulfat und Arsen aus dem Wasser tauschen, aber auch Magnesium oder Kalziumionen (beide bilden Kalk) können mithilfe dieses Verfahrens effektiv beseitigt werden.

Dies geschieht, indem die im Wasser gelösten Ionen durch andere Ionen mit gleicher Ladung, wie beispielsweise Natrium, ausgetauscht werden. Je höher die elektrische Ladung des Ions, desto besser lässt es sich durch den Ionentauscher binden.

So lässt sich Na⁺ durch Ca²⁺ verdrängen, ganz nach dem Prinzip: Das schwächere Ion wird abgedrängt.

Größter Nachteil ist die kontinuierliche Kontrolle des Erschöpfungsgrades des Tauscherharzes und die mitunter zu starke Erhöhung des Trinkwassers durch Natrium.

UV-Filter

Ein weiteres Verfahren zum Reinigen von Wasser sind ultraviolette Strahlen, die mit 400 Joule pro Quadratmeter auf das Wasser treffen und somit die Keimzahl um 99,99% reduzieren. Benötigt wird hierfür ein UV-Reaktor. Die Strahlen können je nach Menge des zu reinigenden Wassers eingestellt werden. Als einzelnen Filterverfahren nur bedingt geeignet wird es oftmals in Kombination zu anderen Verfahren angewandt.

Fazit

Generell gilt, alle Filtersysteme haben Ihre Vor- und Nachteile. Wenn Sie Ihr Trinkwasser optimieren möchten, sollten Sie sich genau überlegen, welche Stoffe Sie aus dem Wasser filtern möchten.

Als besonders effektive Filterverfahren gelten die Umkehrosmose sowie der Aktivkohle-Blockfilter unserer Wasserfilter. Zudem gilt, je geringer die Porengröße der Materialien, desto mehr Stoffe können aus dem Wasser gefiltert werden.