Gelöste Stoffe sind Substanzen, die vollständig in einer Flüssigkeit, wie Wasser, aufgelöst sind und daher nicht durch mechanische Trennverfahren wie Sedimentation oder Filtration entfernt werden können. Diese Stoffe umfassen Salze, organische Verbindungen, Gase sowie gelöste Metalle und spielen eine entscheidende Rolle in der industriellen Wasser- und Abwassertechnik. Sie werden üblicherweise als Total Dissolved Solids (TDS) gemessen, wobei die Einheit mg/l (Milligramm pro Liter) verwendet wird.
Definition und Abgrenzung
Ein gelöster Stoff ist eine Substanz, die sich vollständig in einem Lösungsmittel, typischerweise Wasser, auflöst. Die Auflösung erfolgt auf molekularer oder ionischer Ebene, wodurch die Substanz visuell nicht mehr erkennbar ist. Eine Verbindung wird als gelöster Stoff bezeichnet, wenn ihre Teilchengröße unter 1 Nanometer liegt. Größere Teilchen (1 nm bis 1 µm) werden als kolloidal bezeichnet, während noch größere Teilchen als suspendiert gelten.
Löslichkeit
Die Löslichkeit eines Stoffes gibt an, wie viel von diesem in einer bestimmten Menge Lösungsmittel gelöst werden kann. Diese hängt von mehreren Faktoren ab:
- Temperatur: Höhere Temperaturen erhöhen in der Regel die Löslichkeit fester Stoffe, während die Löslichkeit von Gasen abnimmt.
- Druck: Bei Gasen erhöht ein höherer Druck die Löslichkeit (Henry-Gesetz).
- Chemische Natur des Lösungsmittels und des gelösten Stoffes: Polarisierte oder ionische Substanzen lösen sich besser in polaren Lösungsmitteln wie Wasser.
Beispiele:
- Salze wie Natriumchlorid lösen sich in Wasser aufgrund ihrer ionischen Bindung.
- Gase wie Kohlendioxid lösen sich, abhängig vom Partialdruck und der Temperatur, in Wasser.
Inhaltsverzeichnis
Technische Hintergründe
Arten von gelösten Stoffen
Anorganische Verbindungen
- Salze wie Natriumchlorid, Kalziumkarbonat und Magnesiumsulfat.
- Ionen wie Chlorid, Nitrat und Phosphat.
Organische Verbindungen
- Kleine organische Moleküle wie Zucker, Alkohole und Säuren.
- Schwer abbaubare Stoffe wie PFAS (per- und polyfluorierte Alkylverbindungen).
Gase
- Sauerstoff, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff.
Foto: Biogasanlage ALMA BHU GMR zur Entfernung gelöster organischer Stoffe
Behandlungsverfahren zur Entfernung gelöster Stoffe
- Umkehrosmose und Nanofiltration trennen gelöste Stoffe durch Druckfiltration mit semipermeablen Membranen. Sie sind besonders effektiv bei der Entfernung von Salzen, organischen Stoffen und Schwermetallen.
- Ionenaustauscherharze entfernen gezielt Kationen oder Anionen, beispielsweise Kalzium oder Nitrat.
Destillation und Eindampfung
- Physikalische Verfahren, die gelöste Stoffe durch Verdampfen des Lösungsmittels abtrennen.
Adsorption
- Aktivkohle- oder GAK-Filter adsorbieren organische gelöste Stoffe wie Pestizide oder gelöste Kohlenwasserstoffe.
Fällungs- und Flockungsverfahren
- können Metalle und schwerlösliche Salze aus dem Wasser durch eine pH-Wert Verschiebung und der Bildung von Fällungsprodukten entfernen.
- Die biologische Behandlung setzt gezielt Mikroorganismen ein, um gelöste organische Verbindungen wie Kohlenwasserstoffe oder Stickstoffverbindungen abzubauen. In biologischen Reaktoren wie Belebtschlammverfahren, MBBR-Systemen oder Biofiltern werden diese Stoffe metabolisiert. Dabei entstehen Produkte wie Wasser, Kohlendioxid oder Stickstoff, die in die Umwelt eingeleitet werden können. Diese Methode ist besonders in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie oder bei Kläranlagen verbreitet.
Fazit
Die Kontrolle und Entfernung gelöster Stoffe ist ein zentraler Aspekt der industriellen Wasseraufbereitung, da sie die Qualität und Betriebssicherheit entscheidend beeinflusst. Mit gezielten Verfahren wie Membrantechnologien, biologischer Behandlung, Ionenaustausch oder Adsorption können spezifische gelöste Stoffe effizient entfernt werden.
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