Eisen(III)-chlorid versus Aluminiumsulfat (Alum) bei der Wasserflockung: Wie wählt man das geeignete Flockungsmittel aus?
Von فريق Egy Chem Hub
Bei der Auswahl eines Flockungsmittels für eine Wasser- oder Abwasseraufbereitungsanlage stellt sich immer wieder dieselbe Frage: Soll man Eisen(III)-chlorid (wissenschaftlich bekannt als Iron(III) Chloride oder Ferric Chloride) oder Aluminiumsulfat (Alum) verwenden? Es gibt keine einheitliche Antwort, die für alle Gewässer gilt. Die Kenntnis der chemischen und betrieblichen Unterschiede zwischen den beiden Stoffen verkürzt jedoch den Weg, bevor mit den Feldversuchen begonnen wird, und hilft dem Käufer, die Spezifikationen festzulegen, die er vom Lieferanten verlangt.
Was sind die beiden Stoffe?
Aluminiumsulfat (Al₂(SO₄)₃) wird meist in Form von hygroskopischen Kristallen oder als konzentrierte flüssige Lösung geliefert.
Eisen(III)-chlorid (die Formel FeCl₃ bezieht sich auf die wasserfreie Verbindung) wird in der Wasseraufbereitung meist in Form einer wässrigen Lösung mit einer Konzentration von etwa 41 Gew.-% verwendet; es handelt sich um eine dunkelbraune, stark saure Lösung.
Beide Stoffe sind anorganische Fällungsmittel aus Metallsalzen und werden dem Wasser in Dosierungen von wenigen Milligramm pro Liter zugesetzt.
Wie wirken sie jeweils?
Bei der Zugabe löst sich das Metallsalz in Wasser auf und bildet schwer lösliche Hydroxide: Aluminiumhydroxid Al(OH)₃ im Fall von Alaun und Eisen(III)-hydroxid Fe(OH)₃ im Fall von Eisen(III)-chlorid. Dieser Niederschlag gleicht die Ladungen der schwebenden Partikel aus und bindet diese in einem „Flock“, der sich absetzt oder ausgefiltert wird. Durch die hydrolytische Zersetzung entsteht Säure, die den pH-Wert des Wassers senkt und dessen natürliche Alkalität verbraucht; hier beginnen die wichtigsten Unterschiede zwischen den beiden Stoffen.
Die wesentlichen Unterschiede in einer Tabelle
| Kriterium | Aluminiumsulfat (Alaun) | Eisen(III)-chlorid |
|---|---|---|
| Wirksamer pH-Bereich | enger, liegt ungefähr zwischen 5,5 und 7,5 (die Angaben in der Literatur weichen an den Grenzen leicht ab) | wesentlich breiter, von etwa 4 bis 11 |
| Alkaliverbrauch (als CaCO₃) | ca. 0,45 bis 0,50 mg/l pro 1 mg/l Alaun | ca. 0,92 mg/l pro 1 mg/l FeCl₃ (berechnet als wasserfreie Substanz) |
| Dem Wasser zugesetztes Ion | Sulfat | Chlorid |
| Entstehender Schlamm | Aluminiumhydroxid | Eisen(III)-hydroxid |
| Korrosion und Handhabung | Saure Lösung, die geeignete Lagerungsmaterialien erfordert | Stark korrosiv gegenüber den meisten Metallen |
Wichtiger Hinweis zum Vergleich der Zahlen: Die Alun-Dosierung kann sich auf eine wasserfreie Substanz oder eine Lösung mit einer bestimmten Konzentration beziehen, ebenso wie Eisen(III)-chlorid als wasserfreie Substanz, Kristall oder Lösung angegeben werden kann. Daher sollte der Vergleich vor der Kostenberechnung stets auf einer einheitlichen Grundlage erfolgen.
pH-Wert: Wo wirkt jedes Flockungsmittel gut?
Der Wirkungsbereich von Alaun ist enger und reicht vom schwach sauren Bereich bis etwa zum Neutralpunkt. Daher muss die Anlage, die darauf setzt, den pH-Wert nach der Zugabe überwachen und ihn anpassen, falls er aus diesem Bereich abweicht.
Eisen(III)-chlorid hingegen behält seine Wirksamkeit über einen weitaus größeren Bereich bei, was von Vorteil ist, wenn der pH-Wert des Rohwassers schwankt oder wenn außerhalb des Wirkbereichs von Alaun gearbeitet werden muss. Die Breite des Bereichs bedeutet jedoch nicht, dass die optimale Dosierung konstant ist; sie ändert sich je nach Wasserart.
Alkalität: Die versteckten Kosten
Jeder mineralische Koagulierer verbraucht die Alkalität des Wassers. Eisen(III)-chlorid verbraucht davon fast doppelt so viel wie Alaun bei gleicher Masse des Wirkstoffs. In Wasser, dessen Alkalität von vornherein gering ist, kann dies dazu führen, dass der pH-Wert unter den erforderlichen Bereich fällt, sodass Kalk oder Natriumcarbonat hinzugefügt werden muss, um die Alkalität auszugleichen, was die Materialkosten erhöht. Daher wird die Alkalität des Rohwassers vor der Entscheidung zwischen den beiden Flockungsmitteln überprüft, nicht danach.
Schlamm und Flocken
Beide Flockungsmittel hinterlassen einen unlöslichen Hydroxid-Niederschlag, der Teil des Schlamms wird; daher fließen die Kosten für die Aufbereitung und Entsorgung des Schlamms in den Vergleich ein. Der Eisenschlamm ist voluminös und setzt sich schnell ab.
Hinsichtlich der Frage, welcher der beiden Flockungsmittel einen leichter zu entwässernden Schlamm erzeugt, gibt es in der uns vorliegenden Literatur keine einheitliche Antwort. Daher geben wir hier keine allgemeine Regel vor; es ist besser, die Entwässerungsfähigkeit des Schlamms anhand von Proben aus derselben Charge zu messen.
Korrosion und Handhabung
Dies ist der Unterschied, der sich vor Ort in der Anlage und nicht im Labor zeigt. Eisen(III)-chlorid-Lösung ist sauer und für die meisten Metalle stark korrosiv. Für die Lagerung und den Transport werden üblicherweise nichtmetallische oder beschichtete Materialien wie Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK), hochdichtes Polyethylen (HDPE), Polypropylen und PVC oder mit Gummi ausgekleideter Stahl verwendet, wobei die vom Hersteller des Materials angegebene Betriebstemperatur zu beachten ist. Das bedeutet, dass Spritzleitungen, Pumpen und Behälter überprüft werden müssen, bevor auf Eisen(III)-chlorid umgestellt wird. Auch flüssiges Alaun ist säurehaltig; daher sollte in beiden Fällen die Verträglichkeit der Fördermaterialien anhand des Sicherheitsdatenblatts (SDS) überprüft werden.
Wann wird jeweils welches Mittel in der Regel bevorzugt?
Die folgenden Regeln ersetzen keine Tests, helfen jedoch bei der Prioritätensetzung:
- Alaun ist in der Regel am besten geeignet, wenn der pH-Wert des Rohwassers nahe an seinem Wirkbereich liegt und die Alkalität ausreichend ist.
- Eisen(III)-chlorid ist in der Regel besser geeignet, wenn der pH-Wert schwankt oder außerhalb des für Alaun geeigneten Bereichs liegt oder wenn die Anlage die zusätzlichen Kosten für die Alkalisierung tragen kann und über korrosionsbeständige Prozessausrüstung verfügt. Zu den bekannten Anwendungen im Abwasser gehören die Entfernung von Schwebstoffen und Phosphor.
- In beiden Fällen entscheidet der Jar-Test mit dem tatsächlichen Wasser über die Eignung der Wahl.
Dosierung: Es gibt keinen allgemeingültigen Wert
Die optimale Dosierung hängt von der Trübung des Rohwassers, den darin enthaltenen natürlichen organischen Stoffen, der Temperatur und der Alkalität ab. Die veröffentlichten Dosierungen variieren stark von Wasser zu Wasser, weshalb wir hier keine empfohlene Dosierung angeben. Der Jar-Test vergleicht die Flockungsmittel auf einer einheitlichen Grundlage und ermittelt die Dosierung, den optimalen pH-Wert sowie den erforderlichen Alkalitätsausgleich.
Checkliste für den Käufer
- Fordern Sie eine Rohwasseranalyse an: pH-Wert, Alkalität, Trübung und organische Stoffe.
- Legen Sie die Produktkonzentration und die Dosierungsangabe fest (Lösung, wasserfrei, hydrolytisch).
- Prüfen Sie die Materialien der Behälter, Pumpen und Einspritzleitungen.
- Schätzen Sie die Kosten für den Alkalitätsausgleich und die Schlammentsorgung ein, nicht nur den Preis pro Tonne.
- Fordern Sie vor der Lieferung das Sicherheitsdatenblatt (SDS) und das technische Datenblatt an.
Eisen(III)-chlorid-Lösung mit 40 % Konzentration von Egy Chem Hub
Egy Chem Hub bietet eine Eisen(III)-chlorid-Lösung mit einer Konzentration von 40 % (Ferric Chloride Solution 40 %, Handelsname ECH-FR4014) an, eine stark saure, rotbraune wässrige Lösung und eines der anorganischen Fällungsmittel, die zur Produktfamilie der Wasseraufbereitung gehören. Es ist in Industrie-, Technik- und Wasseraufbereitungsqualität erhältlich und wird in IBC-Behältern mit einem Fassungsvermögen von 1.400 kg sowie in HDPE-Fässern mit einem Fassungsvermögen von 280 kg abgefüllt, es ist auch als Schüttgut erhältlich. Herkunftsland ist Ägypten, die Lagerdauer beträgt 12 Monate. Es ist an einem kühlen, trockenen und gut belüfteten Ort in der Originalverpackung zu lagern, fern von Metallen, Laugen und reduzierenden Stoffen. Das Produkt wird in einer nach NSF/ANSI/CAN 60 für die Trinkwasseraufbereitung zertifizierten Anlage hergestellt. Auf der Produktseite sind die Zertifikate nach ISO 9001:2015 und ISO 14001:2015 und ISO 45001:2018 sowie die REACH-Registrierung ein. Technische Datenblätter (TDS) und Sicherheitsdatenblätter (SDS) sind auf Anfrage erhältlich. Informationen zu den Eigenschaften sowie zu den industriellen und ökologischen Anwendungsbereichen finden Sie in unserem früheren Artikel über Eisen(III)-chlorid 40 %.
Kontakt
Um ein Angebot oder technische Daten zur Eisen(III)-chlorid-Lösung mit einer Konzentration von 40 % anzufordern, wenden Sie sich bitte an das Team von Egy Chem Hub und fügen Sie Angaben zu Ihrer Wasserqualität und Ihrer Anwendung bei, damit wir Ihnen bei der Auswahl des geeigneten Produkts und der passenden Verpackung helfen können.
