Eisen(III)-chlorid 40 % oder Polyaluminiumchlorid (PAC)? Ein praktischer Vergleich zur Auswahl des Koagulationsmittels
Von فريق Egy Chem Hub
Viele Betreiber von Wasseraufbereitungsanlagen und Einkäufer fragen sich: Sollten wir Eisen(III)-chlorid (wissenschaftlich: Eisen(III)-chlorid oder Ferric-chlorid) oder Polyaluminiumchlorid (PAC oder PACl) verwenden? Beide gehören zu den am häufigsten eingesetzten anorganischen Flockungsmitteln und haben jeweils ihre spezifischen Vorteile. Es gibt kein „bestes“ Flockungsmittel für alle Wasserarten, aber das Verständnis der Unterschiede hilft, die Auswahl vor Tests einzugrenzen und präzise Kaufvorgaben zu gewährleisten.
Was ist Polyaluminiumchlorid (PAC)?
Polyaluminiumchlorid ist kein einfaches Salz wie Alaun, sondern ein partiell vorhydrolysiertes Aluminiumchlorid. Das bedeutet, dass während der Herstellung einige Chloridionen durch Hydroxylgruppen ersetzt werden, wodurch polynukleare Aluminiumverbindungen entstehen. Die allgemeine Formel lautet Aln(OH)mCl(3n-m).
Die Basizität ist das wichtigste Merkmal zur Unterscheidung von PAC-Qualitäten. Sie gibt das Verhältnis von Hydroxylgruppen zu Aluminium an und wird wie folgt berechnet: Basizität (%) = (OH/Al) ÷ 3 × 100. Je höher die Basizität, desto größer ist der Anteil an Polymeren im Produkt.
Was bedeutet „PAC 18 %“? Es handelt sich um eine gängige Handelsbezeichnung für eine flüssige PAC-Lösung. Laut Herstellerangaben liegt der Aluminiumoxidgehalt (Al₂O₃) bei etwa 17 % und schwankt je nach Hersteller zwischen ca. 16,5 % und 18 %, was etwa 9 % Aluminium entspricht. Die Alkalität liegt typischerweise zwischen 35 % und 45 %. Weniger konzentrierte Lösungen sowie feste (pulverförmige) Varianten mit höherem Al₂O₃-Gehalt sind ebenfalls erhältlich. Fragen Sie daher immer nach dem Al₂O₃-Gehalt und der Alkalität auf dem Analysezertifikat und verlassen Sie sich nicht allein auf die Handelsbezeichnung.
Standardvorgaben: In Europa regelt die Spezifikation EN 17034:2018 die Verwendung von Polyaluminiumchlorid in der Trinkwasseraufbereitung und hat die ältere Spezifikation EN 883 ersetzt. Eisen(III)-chlorid hingegen wird von der Spezifikation EN 888 abgedeckt, deren neueste Fassung im Jahr 2023 veröffentlicht wurde.
Wie sieht es mit einer 40%igen Eisen(III)-chlorid Lösung aus?
Die Formel FeCl₃ bezieht sich auf die wasserfreie Verbindung. Das in den Anlagen verwendete Produkt ist eine stark saure, rotbraune wässrige Lösung. Beispielsweise weist das technische Datenblatt der 40% Eisen(III)-chlorid Lösung (Ferric Chloride Solution 40%) von Ey Chem Hub einen Eisengehalt von 13–14 % und eine Dichte von 1,42 g/cm³ bei 20 °C aus, was etwa 568 g Eisen(III)-chlorid pro Liter entspricht.
Bei Zugabe zu Wasser zersetzt sich das Eisensalz und bildet unlösliches Eisen(III)-hydroxid. Dieser Niederschlag neutralisiert die Ladungen suspendierter Partikel und bindet sie in Flocken. Ein ähnlicher Vorgang findet mit Aluminium in Aktivkohle statt. Der Unterschied besteht darin, dass ein Teil dieser Zersetzung in Aktivkohle bereits im Werk stattgefunden hat, was die meisten der folgenden Unterschiede erklärt.
Wichtigste Unterschiede in der Tabelle
| Standard | Eisen(III)-chlorid Lösung 40% | Polyaluminiumchlorid (PAC 18%) |
|---|---|---|
| Aktives Mineral | Eisen | Aluminium (ca. 17 % als Al2O3) |
| PH-Bereich | Sehr breit, von etwa 4–5 bis 11 | Schmaler als Eisen und breiter als Aluminium |
| Alkalienkonsum | Hoch (ca. 0,92 mg/L als CaCO3 pro 1 mg/L FeCl3) | Niedrig und geringer als Alaun, da es vorbehandelt ist. |
| Kaltes Wasser | Getestet bei der niedrigsten jahreszeitlichen Temperatur | Weniger kälteempfindlich als Alaun |
| Sulfidfällung und Geruchskontrolle | Ja, es bildet sich unlösliches Eisensulfid. | Es gehört nicht zu seinen bekannten Funktionen |
| Phosphorentfernung | Ja | Ja |
| Restmetalle im Trinkwasser | Eisen: Der Referenzwert bezieht sich auf ästhetische Aspekte (Farbe und Geschmack), nicht auf die Gesundheit. | Aluminium: Überwacht gemäß den von der WHO empfohlenen Betriebswerten. |
| Erosion | Stark korrosiv gegenüber den meisten Metallen | Es ist gegenüber den meisten Materialien korrosiv und erfordert säure- und chloridbeständige Materialien. |
PH-Wert und Alkalität
Hier zeigt sich der erste praktische Unterschied. Eisen(III)-chlorid wirkt in einem deutlich breiteren pH-Bereich als Aluminiumkoagulanzien. Dies ist ein echter Vorteil bei Wasser mit schwankendem pH-Wert und bei Industrieabwässern, die sauer oder alkalisch in der Anlage ankommen können.
Im Gegensatz dazu verbraucht Eisen(III)-chlorid mehr Wasseralkalität als Alaun. PAC verbraucht weniger als Alaun, da ein Teil der Säure während der Herstellung neutralisiert wird. Daher senkt PAC den pH-Wert weniger stark und benötigt oft weniger Kalk oder Soda zur Korrektur.
Was bedeutet das für den Käufer? In schwach alkalischem Wasser kann PAC die Kosten für das Einstellmittel einsparen. In ausreichend alkalischem Wasser oder wenn eine pH-Wert-Senkung ohnehin erforderlich ist, verringert sich dieser Unterschied jedoch, und das breitere Wirkungsspektrum Eisen(III)-chlorid wird deutlich.
Warmes und kaltes Wasser
Mehrere Studien bestätigen, dass PAC weniger temperaturempfindlich ist als Alaun. In Experimenten mit Fluss- und Seewasser bei etwa 5–12 °C behielten die PAC-Flocken ihre Größe und Sedimentation bei, und der Restaluminiumgehalt war geringer als bei Alaun. Dies wird auf die vorgeformten Polymerstrukturen in PAC zurückgeführt.
Ein direkter Vergleich von Eisen(III)-chlorid und PAC in kaltem Wasser ergab in der von uns ausgewerteten Literatur jedoch keine einheitlichen Ergebnisse. Daher empfehlen wir, den Vergleichstest bei der niedrigsten zu erwartenden Rohwassertemperatur des Jahres durchzuführen, nicht nur im Sommer.
Flockung, Sedimentation und Schlamm
Eisenflocken sind typischerweise groß und setzen sich schnell ab, was in herkömmlichen Absetzbecken von Vorteil ist. PAC hingegen bildet relativ zusammenhängende Flocken und benötigt oft eine geringere Alaunmenge, um das gleiche Ergebnis zu erzielen.
In beiden Fällen handelt es sich bei dem Schlamm um ein Mineralhydroxid, das dem Klärschlamm der Anlage zugesetzt wird. Seine Menge und sein Entwässerungsvermögen hängen von der Dosierung und der Art des Wassers ab; daher werden sie an denselben Testproben gemessen, anstatt sich auf eine allgemeine Regel zu stützen.
Restmetalle im Trinkwasser
Im Trinkwasser hinterlässt jedes Flockungsmittel Spuren seines Minerals, wenn der Prozess nicht kontrolliert wird:
- Aluminium: Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) legt keine gesundheitsbezogenen Richtwerte für Aluminium fest, sondern spezifiziert erreichbare, praktikable Grenzwerte, die durch Kontrolle der Koagulation erreicht werden können: 0,1 mg/l oder weniger in großen Anlagen und 0,2 mg/l oder weniger in kleinen Anlagen. Studien zeigen, dass PAC weniger Aluminiumrückstände hinterlässt als Alaun.
- Eisen: Es gibt keinen gesundheitsbezogenen Richtwert dafür, und der übliche Referenzwert von 0,3 mg/L ist ein ästhetischer Wert, der mit Geschmack und Farbe von Wäsche und Sanitärartikeln zusammenhängt.
Anders ausgedrückt: Eisen(III)-chlorid führt dem aufbereiteten Wasser kein Aluminium zu, was für manche Anwender ein wichtiger Aspekt ist. In beiden Fällen sind präzise Dosierung, pH-Wert-Einstellung und Filtration entscheidend, um die Restmetallkonzentrationen niedrig zu halten.
Bereiche, in denen Eisen(III)-chlorid in Abwässern besonders gut geeignet ist
Hierin liegt der deutlichste Mehrwert von Eisen(III)-chlorid; es wirkt nicht nur als Gerinnungsmittel:
- Sulfid- und Geruchsbekämpfung: Eisensalze fällen lösliches Sulfid zu unlöslichem Eisensulfid aus. Daher werden sie in Entwässerungssystemen, Pumpleitungen und Kläranlagen eingesetzt, um Schwefelwasserstoff-Emissionen (H₂S) und Gerüche zu reduzieren. Sie dienen auch zur H₂S-Reduzierung in Biogas aus anaeroben Faultürmen. Diese Eigenschaft ist spezifisch für Eisen; Aluminiumkoagulanzien werden in der von uns ausgewerteten Literatur nicht als Sulfidfällungsmittel erwähnt.
- Phosphorentfernung: Sowohl Eisen- als auch Aluminiumsalze werden zur chemischen Phosphorentfernung eingesetzt; dies ist ein gemeinsames Forschungsgebiet. Wir haben dies in einem früheren Artikel über die Phosphorentfernung mit Eisen(III)-chlorid ausführlich erörtert.
- Ölabscheidung: Das technische Datenblatt für das Produkt Egy Chem Hub erwähnt dessen Einsatz bei der Ölabscheidung in DAF-Anlagen (Dissolved Air Flotation) in Raffinerien sowie in Wasserinjektionssystemen auf Ölfeldern.
In Anlagen mit Geruchsproblemen oder Phosphorreduktionsbedarf kann Eisen(III)-chlorid mit einer einzigen Substanz mehrere Funktionen erfüllen. Es ist jedoch zu beachten, dass eine zusätzliche Dosierung das Schlammvolumen erhöht und die Substanz Alkali verbraucht.
Korrosion, Handhabung und Lagerung
Beide Produkte sind sauer und ätzend, und es ist falsch anzunehmen, dass eines von ihnen "sicher" im Umgang sei:
- Eisen(III)-chlorid Lösung mit einer Konzentration von 40 % ist stark korrosiv gegenüber den meisten Metallen, hat einen pH-Wert unter 1 und ist in unserem Sicherheitsdatenblatt (SDB) unter H290, H302, H314 und H318 klassifiziert. Sie wird in Tanks und Leitungen aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK), Polyethylen, Polypropylen, PVC oder gummiertem Stahl verwendet.
- PAC ist gegenüber den meisten Materialien korrosiv und erfordert säure- und chloridbeständige Werkstoffe wie glasfaserverstärkte Kunststoffe, gummiertes Stahlblech und PVC. Verbindungen aus Messing und Baustahl sind zu vermeiden. PAC-Lösungen weisen bei Langzeitlagerung eine begrenzte Stabilität auf, insbesondere stark alkalische Varianten.
Praktischer Hinweis: Ist die Anlage für ein bestimmtes Produkt ausgelegt, erfordert die Umstellung auf ein anderes Produkt eine Überprüfung der Tanks, Pumpen, Einspritzleitungen und der Additivstelle. Die Regeln für die Lagerung und Handhabung Eisen(III)-chlorid haben wir in einem separaten Artikel behandelt.
Wann überwiegt die Wahl für welche der beiden Optionen?
Die Wahl fällt tendenziell eher in Richtung PAC, wenn:
- Die Alkalität des Rohwassers ist niedrig und der pH-Wert sollte nicht zu stark gesenkt werden.
- Das Wasser ist die meiste Zeit des Jahres kalt, und das Alaun hat darunter gelitten.
- Die Station ist ursprünglich für Aluminiumkoagulanzien ausgestattet.
Es bildet sich am häufigsten Eisen(III)-chlorid wenn:
- Der pH-Wert des Rohwassers schwankt oder liegt außerhalb des Wirkungsbereichs der Aluminiumkoagulanzien.
- Zusätzlich zur Koagulation ist die Kontrolle von Sulfiden und Gerüchen bzw. die Reduzierung von H2S im Biogas erforderlich.
- Es ist wünschenswert, dass das Koagulationsmittel dem behandelten Wasser kein Aluminium zuführt.
- Das Wasser muss ausreichend alkalisch sein, und es müssen korrosionsbeständige Handhabungsmaterialien zur Verfügung stehen.
Der Glastest ist der entscheidende Faktor.
Die bisherigen Regeln priorisieren die Verfahren, legen aber nicht die endgültige Entscheidung fest. Die endgültige Antwort liefert der Jar-Test mit realem Wasser, bei dem die beiden Produkte direkt miteinander verglichen werden. Die PAC-Dosierung wird üblicherweise als Produkt mit einer bestimmten Al₂O₃-Konzentration angegeben, die Eisendosierung kann als Lösung, wasserfrei oder als Eisen angegeben werden. Der Test bewertet: Resttrübung, pH-Wert und Alkalität nach der Koagulation, Schlammvolumen, Restmetallgehalt und die Gesamtkosten pro Kubikmeter behandeltem Material, nicht nur den Preis pro Tonne.
Eisen(III)-chlorid 40 %-Lösung von Egy Chem Hub
Egy Chem Hub bietet eine 40% Eisen(III)-chlorid Lösung (Handelsname: ECH-FR4014) an, hergestellt in Ägypten. Laut technischem Datenblatt beträgt die Konzentration bis zu 40 Gew.-% (±2 Gew.-%), der Eisengehalt 13–14 %, der Gehalt an zweiwertigem Eisen (Fe²⁺) maximal 1 % und die freie Säure maximal 1 %. Die Lösung kann unverdünnt oder verdünnt injiziert werden. Die optimale Dosierung wird mittels Jar-Test ermittelt.
Dieses Produkt wird in einer NSF International-zertifizierten Anlage gemäß NSF/ANSI/CAN 60 (Trinkwasseraufbereitungsmaterialien) für Koagulations- und Flockungsanwendungen mit einer maximalen Einsatzkonzentration von 100 mg/l hergestellt. Es ist in 280-kg- Fässer -HDPE-Containern und 1.400-kg-IBC-Tanks verpackt und als Schüttgut erhältlich. Technische Datenblätter (TDS) und Sicherheitsdatenblätter (SDS) sind auf Anfrage verfügbar. Bitte beachten Sie, dass Egy Chem Hub kein Polyaluminiumchlorid anbietet; dieser Vergleich dient lediglich Ihrer Orientierung.
Um ein Preisangebot oder technische Spezifikationen anzufordern, kontaktieren Sie das Egy Chem Hub-Team und fügen Sie Ihre Wasseranalyse und Ihren Antrag bei.
Häufig gestellte Fragen
Was bedeutet „PAC 18%“?
Es handelt sich um einen Handelsnamen für eine flüssige Polyaluminiumchloridlösung mit einem Aluminiumoxidgehalt (Al₂O₃) von ca. 17 %, der je nach Hersteller zwischen 16,5 % und 18 % schwankt. Überprüfen Sie stets den Al₂O₃-Gehalt und die Alkalität im Analysezertifikat.
Kann PAC direkt durch Eisen(III)-chlorid in der gleichen Dosierung ersetzt werden?
Nein. Das Metall, die Konzentration und der Alkaliverbrauch sind unterschiedlich. Daher wird die neue Dosierung durch einen Jar-Test ermittelt, und die Tankmaterialien sowie die Einspritzleitungen werden vor der Umrüstung geprüft.
Welches ist besser als Trinkwasser geeignet?
Beide Stoffe werden gemäß ihren jeweiligen europäischen Normen (EN 888 für Eisen(III)-chlorid und EN 17034 für PAC) in Trinkwasser verwendet. PAC kommt in kaltem, schwach alkalischem Wasser zum Einsatz, während Eisen(III)-chlorid in Wasser mit schwankendem pH-Wert verwendet wird, insbesondere wenn die Zugabe von Aluminium vermieden werden soll. Die endgültige Entscheidung trifft der Glasproben-Test.
Warum wird Eisen(III)-chlorid in geruchsintensiven Abwasserbehandlungsanlagen bevorzugt?
Da Eisen lösliches Sulfid in Form von unlöslichem Eisensulfid ausfällt, verringert es die Emission von Schwefelwasserstoff und trägt gleichzeitig zur Koagulation und Phosphorentfernung bei.
