Dispergator und Härtestabilisator – Ablagerungen in Prozess- und Kühlkreisläufen vermeiden

„Dispergierung“, „Stabilisierung“, „Härtestabilisierung“ und „Kalkablagerungen vermeiden“ sind häufige Schlagworte, wenn es um Ablagerungen in industriellen Wasserkreisläufen geht. Auf den Punkt gebracht gibt es eigentlich nur ein einziges Kundenziel: Ablagerungen, Verkalkungen, Verstopfungen sowie Prozessstörungen, Maschinenausfälle, Wartungs- und Reparaturkosten zu verhindern – und das zu möglichst niedrigen Kosten. Genau darum geht es, nicht mehr und nicht weniger.

Doch zu Anlagenausfällen und Prozessstörungen muss es nicht kommen. Mittlerweile gibt es herausragende Härtestabilisatoren und Dispergatoren, die in sehr kleinen Mengen Ablagerungen und Verstopfungen vermeiden. Auf dieser Seite wollen wir uns speziell dem Thema Calciumcarbonat, kurz Kalk, widmen. Ohne Frage gibt es in diesem Bereich die meisten Herausforderungen. Außerdem erfahren Sie alles zum Thema Dispergator und Härtestabilisator.

Unsere Dispergatoren und Härtestabilisatoren im Überblick
Jürgen-Tauschek Geschäftsführer der aqua-Technik Beratungs GmbH

„Aufgrund des Treshold-Effekts sind Härtestabilisatoren und Dispergatoren bei der Bekämpfung von Kalk und Ablagerungen fast immer wirtschaftlich.“

 

 

Jürgen Tauschek, Geschäftsführer

Das können unsere Dispergatoren & Härtestabilisatoren:

  • Langanhaltenden Schutz vor Kalk im Kühlkreislauf bieten

  • Unterbelagskorrosion verhindern

  • Wasserdurchfluss verbessern

  • Leistung von Wärmetauschern steigern

  • Biofouling bremsen

  • Anlagenausfälle verhindern

  • Energieverbrauch senken

WEITERE INTERESSANTE INFORMATIONEN FÜR SIE:

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    INFORMATIONEN RUND UM DEN CHEMISCHEN SCHUTZ VOR KALK

    Typische Ablagerungen in Kühlwasser und Prozesswasser

    Nachfolgend finden Sie eine Auflistung der häufigsten störenden Ablagerungen in industriellen Kühlkreisläufen:

    1. Kalk (Calciumcarbonat / CaCO3)
    2. Gips (Calciumsulfat / CaSO4)
    3. Phosphatstein (Calciumphoshat / Ca2OHPO4)
    4. Braunstein (Mangendioxid / MnO2)
    5. Eisen / Rost (Eisenoxid / Fe2O3)
    6. Biologie / Biofilm / Algen / Pilze / Bakterien (MIC / Mikrobiologisch induzierte Korrosion)
    7. Magnesium (Magnesiumsilikat / MgSiO3)

    Kalk als häufige Herausforderung im Kühlwasser

    Rohrstück, das sehr viele Kalkablagerungen aufweist

    Stark verkalktes Rohrstück

    Aufgrund ständig wechselnder Bedingungen kommt es in den meisten Kühlkreisläufen zu Störungen des Kalk-Kohlesäuregleichgewichts und in diesem Zusammenhang zu Ausscheidungen der sogenannten Härtebildner, meist Calciumcarbonat (CaCO3). Ein hoher Karbonathärte-Anteil an der Gesamthärte kann bereits ab mittelhartem Wasser zu Steinbildung führen – mit schwerwiegenden Folgen. Denn bereits eine Kalkschicht von 1mm auf Wärmetauschern sorgt für gut 15 % weniger Kühl- bzw. Heizleistung und somit mehr Energiebedarf. Das liegt daran, dass Kalk die Wärmeenergie deutlich schlechter leitet.

    Wichtig zu wissen ist auch, dass Kalk bei höheren Wassertemperaturen verstärkt „ausfällt“, sich also aus dem Wasser löst und eventuell ablagert. Ab 55-60 °C wird es meist kritisch. Ein Grund, warum es an thermisch stark belasteten Bereichen oft zu massiven Ablagerungen durch Kalk kommt, wie z. B. an Wärmetauschern. Wird Brunnenwasser mit hohem Eisen- und Mangangehalt genutzt, haben Unternehmen häufig mit Ablagerungen von Eisen- und Manganoxiden zu kämpfen.

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    Härtestabilisator und Dispergator als chemische „Kalkzerstörer“

    Bei Problemen mit Kalk in Kühlwasserkreislauf kommen meist Disperagiermittel und Härtestabilisatoren zum Einsatz. Doch was sind eigentlich die Unterschiede zwischen den beiden chemischen Mittel? Während Härtestabilisatoren speziell zur Vermeidung von Kalkablagerungen eingesetzt werden, kommen Dispergatoren bei verschiedenen Ablagerungen (diverse Schwebstoffe, z. B. Schmutz, Eisen-, Manganoxide etc.) zum Einsatz.

    Auf die richtige Zusammensetzung kommt es an: Wie auch bei Korrosionsinhibitoren eignen sich Chemikalien-Mischungen in der Regel besser zur Bekämpfung von Ablagerungen als Produkte, die nur aus einer Komponente bestehen. Typische Formulierungen enthalten daher üblicherweise mehrere aktive Wirkstoffe. Ausgeklügelte Mischungen können mittlerweile höchst effizient Prozessstörungen vermeiden. Die Kunst liegt in der Auswahl und Zusammensetzung der richtigen Produkte.

    Wie wird durch Härtestabilisatoren das Ablagern von Kalk im Kühlsystem verhindert?

    Kanister mit Dispergator und Härtestabilisator im Lager der aqua-Technik Beratungs GmbH

    Kanister mit Chemikalien zur Wasseraufbereitung

    Wir wollen versuchen, das Ganze vereinfacht und vielleicht etwas bildlich darzustellen. Wenn Sie ein Glas mit Wasser aus dem Wasserhahn füllen, ist Kalk drin – auch wenn Sie gar nicht sehen. Der Kalk ist gelöst und somit unsichtbar. Durch Erhöhung des pH-Werts und vor allem der Temperatur verschiebt sich das sogenannte „Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht“ und Kalk in seiner typischen weißen festen Form lagert sich ab. „Kalk“ verändert sich also von einem gelösten in einen festen Stoff. Genau das ist das Problem. Doch es gibt eine Lösung: Chemikalien zur Kalkverhinderung, sogenannte Härtestabilisatoren.

    Wie funktioniert das Ganze? Bei Kalk in Feststoffform spricht man auch von einem Calcitgitter. Der Härtestabilisator bindet sich vereinfacht gesagt an die Wachstumsstellen des Calcitgitters und verhindert sehr effizient das Entstehen von harten Kalkbelägen.

    Die wichtigsten Vertreter von Härtestabilisatoren sind Phosphonate, Phosphate und Polyelektrolyte. Speziell der Einsatz von Phosphonaten spielt hier eine zentrale Rolle.

    Wie funktioniert ein Dispergator bzw. eine Dispergierung?

    Dispergiermittel haben u. a. die Aufgabe, Oberflächen ablagerungsfrei zu halten und die Bildung von größeren, zusammenhängenden Partikeln zu verhindern. Das ist wichtig, da nur belagsfreie Oberflächen den Zugang von Korrosionsschutzmitteln ermöglichen und kleine Partikel in der Regel keine Prozessstörungen verursachen.

    Ist keine Dispergierung im Kühlwasser vorhanden, können die sogenannten Van-der-Wals-Kräfte dafür sorgen, dass sich Partikel verklumpen (gegenseitige Anziehung). Große Feststoffe sorgen dann nicht selten für Verstopfungen und Ablagerungen in Prozess- und Kühlwassersystemen. Haben Sie sich schon mal gefragt, warum manche Tiere kopfüber an der Decke laufen können? Dafür meist die Anhaftung durch viele kleine Härchen verantwortlich, u. a. durch Van-der-Wals-Kräfte verursacht…

    Die Wirkungsweise der Dispergierung beruht in der Regel darauf, dass sich die Wirkstoffe auf Oberflächen von suspendierten Feststoffen ablagern und so dazu führen, dass Partikel sich gegenseitig abstoßen und nicht verklumpen. In höherer Konzentration können mithilfe von Dispergiermitteln auch Ablagerungen in Rohren oder Wärmetauschern gelöst werden.

    Spezielle Dispergiermittel, auch häufig als Biodispergatoren bezeichnet, sollen mikrobiologische Ablagerungen verhindern oder sogar ablösen. Die Wirkungsweise beruht darauf, dass dieses Molekül einen wasserliebenden und einen wasserabstoßenden Teil besitzt. Stellen Sie sich ein Streichholz mit 2 Köpfen vor. Ein Kopf will immer zum Schmutz und reibt am Rohr entlang, der andere Teil möchte dagegen immer zum Wasser und zieht somit in die entgegengesetzte Richtung. Auf diese Weise können Ablagerungen gelöst werden.

    Dispergiermittel sind meist Polyelektrolyte mit mehreren funktionellen Gruppen (Copolymere / Terpolymere).

    Wirtschaftlicher Einsatz von Chemie durch den Treshold-Effekt

    Die Wasseraufbereitung mit chemischen Produkten zur Vermeidung von Kalk und Ablagerungen ist meist sehr effizient und auch kostengünstig möglich. Grund ist der sogenannte Treshold-Effekt. Der Grundgedanke dahinter ist, dass weitaus weniger Chemie dosiert werden muss als z. B. Kalk vorhanden ist. Das wäre sonst auch ziemlich unwirtschaftlich. Da z. B. der Härtestabilisator nur an einigen Stellen eines Calcitgitters anhaften muss, reichen schon kleinste Mengen an Chemie, um signifikante Erfolge zu erzielen.

    Stellen Sie sich 1.000 Liter Wasser vor. Häufig kann mit einer Dosierung von 20-50 ml (=0,02-0,05 Liter) pro 1 m³ Wasser bereits viel erreicht werden. Der Treshold-Effekt macht es möglich. Phosphonsäuren erzielen z. B. in derartigen Konzentrationen eine hervorragende Wirksamkeit.

    Unsere Produkte: Einsatz von chemischen Dispergatoren und Härtestabilisatoren

    Hier finden Sie einige der beliebtesten und wirksamsten Dispergiermittel und Härtestabilisatoren. Sollten Sie spezifische Anforderungen haben, können Sie auch gerne Kontakt mit uns aufnehmen und uns direkt eine Anfrage stellen.

    Produkt


    Hauptwirkstoffe (nicht vollständig)


    Erklärungen


    Masterpro 002 aTPhosphonate

    Polymere

    Tenside

    Spezifische Korrosionsinhibitoren für Nicht-Ferrometalle

    Katalysatoren für Oxidationsmittel

    Biodispersionsmittel

    Fluoreszierende Moleküle

    BESTE WAHL: VDKA mit Härte, wenn Ablagerungen das Hauptproblem sind

    Eignet sich weiter für: Durchlaufsysteme, Nasswäscher, Verdunstungsverflüssiger)

    Verhindert oder entfernt sehr gut Ablagerungen aus Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Magnesiumhydroxid, Eisenoxid, unlöslichen Phosphaten und Silikaten. 002 ist auch ein sehr wirksamer Korrosionsinhibitor. In höheren Konzentrationen kann ein Kreislauf von Ablagerungen befreit werden. Darüber hinaus ist in vielen Fällen eine probiotische Verwendung (wenig oder keine Biozide) bei höheren Konzentrationen möglich.

    Sequestrante  072Phosphonate

    Polymere

    Spezifische Korrosionsinhibitoren für Nicht-Ferrometalle

    Biodispersionsmittel

    Fluoreszierende Moleküle

    BESTE WAHL: VDKA mit Härte, wenn weniger Phosphat erwünscht ist (vergleichbar mit 002, aber mit der Hälfte an Phosphonaten, doppelt Polymere)

    Eignet sich weiter für: Durchlaufsysteme, Nasswäscher, Verdunstungsverflüssiger)

    Verhindert oder entfernt Ablagerungen bestehend aus Kalziumkarbonat, Kalziumsulfat, Magnesiumhydroxid, Eisenoxid, unlöslichen Phosphaten und Silikaten. Effizienter Korrosionsinhibitor. Besonders geeignet, wenn niedrigere Phosphatgehalte erforderlich sind.

    Anticorrosivo  2556 PlusPhopsphonate

    Polycarboxylate

    Triazole

    Polymere

    Alkali

    BESTE WAHL: VDKA / Verdunstungsverflüssiger mit geringer Härte oder VE-Wasser (auch Anticorrosivo 2051 P beachten)

    Eignet sich weiter für: Durchlaufsysteme, Nasswäscher

    Das Produkt wird bevorzugt dort eingesetzt, wo wenig oder keine Härte vorhanden ist und hohe Phosphonate nicht geeignet sind und Molybdat oder Nitrit nicht verwendet werden können. Es eignet sich z.B. für Kühltürme, die mit vollenthärtetem oder vollentsalztem Wasser gespeist werden. Vor allem, wenn auch Nichteisenmetalle oder verzinkte Bauteile vorhanden sind.

     Sequestrante  009Dispergiermittel /

    Sequestriermittel (Salze/Metalle)

    Biodispersionsmittel

    Fluoreszierende Moleküle

    BESTE WAHL: Kühlturm / Verdunstungsverflüssiger (keine Phosphate gewünscht)

    Eignet sich weiter für: Durchlaufsysteme, Nasswäscher

    Keine Phosphate. Sehr effizientes Dispergiermittel für Härtesalze und Metalloxide. Vermeidet oder entfernt Ablagerungen, die aus Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Magnesiumhydroxid, Eisenoxid, unlöslichen Phosphaten und Silikaten bestehen. 009 ist für die Verwendung in direktem Kontakt mit Lebensmitteln geeignet. Nur für Verdunstungskondensatoren geeignet, wenn das Kühlwasser keine oder nur eine geringe Härte aufweist (und wenn der pH-Wert nicht zu hoch ist, also 8,8-9,5).

    Biodisperdente IQ 918Gemisch aus Tensiden

    Gemisch von Polymeren

    BESTE WAHL: Vorbeugung und Auflösung von Biofilmen

    Besonders geeignet zur Vorbeugung und Entfernung von Biofilmen. Unter anderem eignet sich dieses Produkt zur Reinigung und Unterstützung bei einer Desinfektion um Ablagerungen noch besser entfernen zu können.

    Passivante 181Phosphorige Säure

    Organische Korrosionsinhibitoren

    Dispergiermittel

    BESTE WAHL: Passivierung von Verdunstungskondensatoren aus verzinktem Stahl

    Dieses Produkt eignet sich sehr gut zur Passivierung von Verdunstungskondensatoren aus verzinktem Stahl, die von weißem Rost befallen sind. Bitte beachten Sie, dass die Alkalität begrenzt sein muss.

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