Sauberes Wasser: Lösungen für die metallverarbeitende und ...

Inhaltsverzeichnis 

1. EINLEITUNG ............................................................................................................................ 3 

1.1. Metalle, Wasser und Ionenaustauscher ............................................................................................ 3 

1.2. Metallverarbeitende Industrie ............................................................................................................ 5 

1.3. Was sind Ionenaustauscher? ............................................................................................................ 6 

1.4. Optimale Produkte und Prozesse...................................................................................................... 8 

2. ROHWASSERAUFBEREITUNG .............................................................................................. 9 

3. BEHANDLUNG VON PROZESSBÄDERN............................................................................. 12 

3.1. Regeneration saurer Prozesslösungen ........................................................................................... 14 

3.2. Recycling von Chrombädern ........................................................................................................... 14 

3.3. Recycling von Schwefelsäure ......................................................................................................... 14 

4. RECYCLING VON SPÜLWÄSSERN ..................................................................................... 16 

5. BEHANDLUNG VON ABWÄSSERN...................................................................................... 19 

6. AUSBLICK.............................................................................................................................. 22 

7. KONTAKT............................................................................................................................... 22 

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1. EINLEITUNG 

1.1. METALLE, WASSER UND 

IONENAUSTAUSCHER 

Ionenaustauscher sind vielseitige 

Filtermaterialien zur gezielten Einstellung der 

Qualität von Wasser und von wässrigen Lösungen. 

In dieser Broschüre dreht sich alles um drei 

Dinge: um Metalle, Wasser und um Ionenaustauscher. 

Was haben diese drei gemeinsam? 

Abbildung 1.1.: Metalle faszinieren als Werkstoff durch 

vielseitige Eigenschaften. 

Metalle sind gefragte Konstruktionsmaterialien 

mit besonderen Eigenschaften und werden in 

mehr als der Hälfte aller industriell gefertigten 

Produkte verwendet. 

Wasser von guter Qualität ist zur Produktion, 

Verarbeitung und Bearbeitung von Metallen 

unabdingbar. 

Abbildung 1.3.: Ionenaustauscher sind Materialien 

zur Reinigung sowie Reinhaltung von Wasser und 

wässrigen Lösungen. 

Damit sind Ionenaustauscher in der 

metallverarbeitenden Industrie wertvolle Werkzeuge 

in den folgenden Funktionen: 

Sicherstellung der Qualität von Halbzeugen und 

Endprodukten 

Sparen von Ressourcen wie Wasser, Energie 

und Rohstoffen 

Minderung von Verschleiß an technischen 

Installationen und Werkzeugen 

Entfernung giftiger Stoffe und Gewährleistung 

von Arbeitssicherheit und Umweltschutz 

Abbildung 1.2.: Bei der Herstellung, Verarbeitung und 

Bearbeitung von Metallen ist Wasser von hoher Qualität 

gefragt. 

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Ionenaustauscher der Marke Lewatit ® gibt 

es in über 150 verschiedenen Produktqualitäten 

und mit unterschiedlichen, auf den Anwendungstyp 

zugeschnittenen Eigenschaften. 

Abbildung 1.4.: Lewatit ® -Ionenaustauscher als 

Sackware im Lager der Produktionsanlage in 

Bitterfeld, Deutschland. 

LANXESS verfügt über mehr als 70 Jahre 

Erfahrung in der Herstellung und in der Anwendung 

von Ionenaustauschermaterialien. 

Viele Betriebe der metallverarbeitenden 

Industrie vertrauen seit Jahrzehnten auf Lewatit ® - 

Ionenaustauscher und setzen sie für folgende 

Zwecke ein: 

1. Aufbereitung von Rohwasser zu 

Qualitätswasser für die Produktion 

2. Pflege und Recycling von wasserbasierten 

Prozesslösungen 

3. Recycling von Spülwasser und 

gegebenenfalls Rückgewinnung wertvoller 

Metalle 

4. Reinigung von Abwässern vor Abgabe an 

die Umwelt (Prinzip des 

Schlussaustausches) und auch hier 

gegebenenfalls Rückgewinnung wertvoller 

Metalle 

In dieser Broschüre werden die aufgelisteten 

Möglichkeiten entsprechend der oben stehenden 

Reihenfolge diskutiert. Die Lektüre erlaubt einen 

Einblick in die vielseitigen Anwendungsfelder von 

polymeren Adsorbermaterialien. 

Die Marke Lewatit ® steht für innovative 

Filtrationsmedien und gleichzeitig auch für 

innovative und hoch effiziente Technologien, wie 

zum Beispiel das Schwebebett- oder das Multistep- 

Verfahren. 

LANXESS investiert weltweit in neue 

Produktionsanlagen für Ionenaustauscher und 

andere für die Wasseraufbereitung wichtige 

Produkte. 

Abbildung 1.6.: Reaktionsbehälter zur Funktionalisierung 

von Ionenaustauscher-Perlen in Bitterfeld. 

Abbildung 1.5.: Weltweit modernste Produktionsanlage 

für monodisperse Ionenaustauscher in 

Bitterfeld. Die Inbetriebnahme erfolgte im Jahr 1999. 

Halten Sie Metalle und Umwelt in Bestform 

durch den Einsatz von Lewatit ® -gefiltertem Wasser 

und Prozesslösungen. 

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1.2. METALLVERARBEITENDE 

INDUSTRIE 

Der metallverarbeitenden und metallveredelnden 

Industrie lassen sich viele unterschiedliche 

Gewerbegruppen zuordnen. Eine große Gruppe 

stellt die sogenannte Lohn-Galvanik dar, welche im 

Lohnauftrag zum Beispiel für die Automobilindustrie 

Halbzeuge, in der Regel kleinerer Bauart, 

beschichtet. Allein in Deutschland gibt es mehr als 

4.000 Betriebe dieser Art. 

Schmuckindustrie, Münzprägeanstalten, 

Spiegelmanufakturen 

Jedoch umfasst die Gruppe der metallverarbeitenden 

Industrie nicht nur diese Lohnfertiger. 

Vielmehr sind generell alle Produktionsbereiche 

relevant, in welchen Metalle für die 

Produktion von Gütern be- und verarbeitet werden. 

Die folgende Liste gibt eine Einführung: 

Produktion von Feinmechanik wie Uhren, 

Feinmessgeräte, Modelleisenbahnen, 

Musikinstrumente, optische Geräte etc. 

Herstellung von Halbzeugen wie Schrauben, 

Nägel, Drähte, Kabel, Rohrleitungen, Stahlfedern, 

Profilleisten, Kugellager, Achsen etc. 

Bau jeglicher Art von Fahrzeugen 

Herstellung von elektronischen Bauteilen wie 

Leiterplatten, Computerchips, Solarzellen und 

anderen elektronischen Bauteilen 

Herstellung von Beschlägen, Scharnieren, 

Schlössern, Griffen, Armaturen etc. 

Herstellung von Werkzeugen, Haushaltsgeräten, 

Maschinen und anderen Gebrauchsgegenständen 

Herstellung von Konstruktionselementen für die 

Bauindustrie … 

… und viele andere mehr! 

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1.3. WAS SIND 

IONENAUSTAUSCHER? 

Ionenaustauscher bestehen aus feinkörnigen 

Kunststoffperlen mit Durchmessern von 0,3 

bis 1,2 mm. Sie werden als Schüttgut in Filterapparate 

eingebaut. Als wässrige Suspension 

lassen sie sich leicht in den Filterapparat 

einschwämmen und wenn gewünscht ebenso leicht 

wieder ausspülen. 

von Austausch. Bevorzugt werden geladene 

Teilchen, sogenannte Ionen, ausgetauscht. Der 

Austausch an den funktionellen Gruppen folgt zwei 

Triebkräften. Zum einen binden verschiedene Ionensorten 

verschieden stark, sodass stärker bindende 

Ionen die schwächer bindenden Ionen verdrängen 

(chemische Triebkraft = Selektivität). Zum anderen 

machen sich aber auch Konzentrationseffekte 

bemerkbar: Umso höher die Konzentration in der 

Lösung ist, umso eher kann auch eine schwächer 

bindende Ionensorte eine stärker bindende Spezies 

verdrängen ( Massenwirkungsgesetz). 

Polymergerüst 

Funktionelle 

Gruppe 

+ 

+ 

Abbildung 1.9.: Die sogenannte Ionenaustauschreaktion 

an den in den Poren fixierten funktionellen 

Gruppen ist die Grundlage aller in dieser Broschüre 

beschriebenen Filtrationsvorgänge. Die Wechselwirkung 

der ausgetauschten Teilchen mit der 

funktionellen Gruppe erfolgt über elektrostatische 

Kräfte. 

Abbildung 1.7.: Ionenaustauscher werden als 

Schüttgut in Filterapparate eingefüllt. Die Filtration 

erfolgt im Filterbett. 

Die Fähigkeit, Stoffe aus wässrigen 

Lösungen herauszufiltrieren, basiert auf 

sogenannten funktionellen Gruppen, die auf der 

Oberfläche feiner Poren sitzen, welche die Polymer- 

Perlen homogen bis in die innersten Bereiche 

durchziehen. 

Nach der Sättigung des Ionenaustauschers 

mit den abfiltrierten Verunreinigungen können die 

Filter vor Ort chemisch regeneriert werden, sodass 

sie für einen erneuten Gebrauch wieder einsetzbar 

sind. Die Konzentrate können dann zur 

Wiedergewinnung von Wertstoffen herangezogen 

oder einer kostengünstigen und umweltgerechten 

Entsorgung zugeführt werden. 

Beladen 

Regenerieren 

Spülen 

Abbildung 1.8.: Blick in das Innere einer Ionenaustauscher-Perle: 

Sie ist von feinen, mit Wasser 

gefüllten Poren durchzogen. Im Wasser gelöste Stoffe 

können hinein- und wieder hinausdiffundieren. 

Im Wasser enthaltene Stoffe können durch 

die Poren in die Perlen eindringen. Ebenso können 

Stoffe, welche im Harz gespeichert sind, aus den 

Perlen herausdiffundieren und an das umgebende 

Medium abgegeben werden. Bei gleichzeitiger 

Aufnahme und Abgabe von Teilchen spricht man 

Abbildung 1.10.: Beladung eines Ionenaustauscher- 

Filterbettes, Entfernen der Beladung mit einer 

Regenerierlösung und Ausspülen der Regenerier- 

6

lösung. Nach diesem Prozess ist der Filter wieder 

betriebsbereit. 

Ionenaustauschaktive Filtermaterialien unterscheiden 

sich im Wesentlichen in den folgenden 

Eigenschaften: 

Art der funktionellen Gruppe 

Monomerbasis des Polymergerüstes 

Vernetzungsgrad des Polymers 

Gelförmige oder makroporöse Struktur des 

Polymers 

Partikelgrößenverteilung 

– Mono- oder Heterodispersität 

– Mittlere Korngröße 

– Feinanteil 

Beladungsform der funktionellen Gruppe 

Chemische Reinheit des Materials 

Die Art der funktionellen Gruppe ist dabei 

das wichtigste Unterscheidungskriterium und 

bestimmt im Wesentlichen die chemischen 

Eigenschaften des Austauschermaterials. Das heißt, 

sie definiert, welche chemischen Stoffe bevorzugt 

entfernt werden können und bei welcher 

Wasserzusammensetzung dies funktioniert. 

Tabelle 1.1. gibt eine Übersicht über die 

unterschiedlichen funktionellen Gruppen und nennt 

wichtige zugehörige Produkte aus dem Lewatit ® - 

Portfolio. 

Wichtig zu wissen sind dabei folgende 

konventionelle Bezeichnungen für Ionenaustauscher 

und bestimmte Harztypen: 

IX: 

SAC: 

Ionenaustauscherharz 

(engl.: Ion Exchange) 

Stark saurer Kationenaustauscher 

(engl.: Strongly Acidic Cation) 

WAC: Schwach saurer Kationenaustauscher 

(engl.: Weak Acidic Cation) 

SBA: 

Stark basischer Anionenaustauscher 

(engl.: Strongly Basic Anion) 

WBA: Schwach basischer Anionenaustauscher 

(engl.: Weak Basic Anion) 

SO 3 Na 

stark saurer IAT (SAC) 

(z.B. Lewatit ® SP 112) 

CO 2 H 

schwach saurer IAT (WAC) 

(z.B. Lewatit ® CNP 80) 

CH 2 -N(CH 3 ) 2 H Cl 

schwach basischer IAT (WBA) 

(z.B. Lewatit ® MP 62) 

CH 2 -N(CH 3 ) 2 HCl 

CH 2 -N(CH 3 ) 3 Cl 

Mittelbasischer IAT 

(z.B. Lewatit ® MonoPlus MP 64 WS) 

CH 2 -N(CH 3 ) 3 Cl 

stark basischer IAT Typ 1 (SBA1) 

(z.B. Lewatit ® K 6362) 

CH 2 - N(CH 3 ) 2 CH 2 -CH 2 -OH Cl 

stark basischer IAT Typ 2 (SBA2) 

(z.B. Lewatit ® K 6363) 

CH 2 -N(CH 2 -CH 2 -CH 3 ) 3 Cl 

Stark basischer IAT Typ 3 

(z.B. Lewatit ® MonoPlus SR 7) 

CH 2 -CO-ONa 

CH 2 -N 

CH 2 -CO-ONa 

IDE-Chelatharz 

(z.B. Lewatit ® TP 207) 

O 

CH 2 -P-ONa 

CH 2 -N 

ONa 

H 

AMPA-Chelatharz 

(z.B. Lewatit ® TP 260) 

SH 

C=NH 

CH 2 

-N ... 

H 

Thioharnstoff-Chelatharz 

(z.B. Lewatit ® MonoPlus TP 214) 

CH 3 

OH H OH OH 

CH 2 -N -CH 2 - C - C - C - CH 2 OH 

H 

OH H H 

Methyl-Glucamin-IAT 

(Lewatit ® MK 51) 

CH 2 - N(CH 3 ) 2 

FeO(OH) 

Hybridadsorber 

(z.B. Lewatit ® FO 36) 

CH 3 -CH 2 

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -O 

P O 

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -O 

OH 

CH 3 -CH 2 Levextrel-Harz D2EHPA-getränkt 

(Lewatit ® OC 1026) 

CR: 

AR: 

Chelatisierender Selektiv Adsorber 

(engl.: Chelating Resin) 

Adsorberharz 

(engl.: Adsorber Resin) 

Adsorber-Harz 

(z.B. Lewatit ® VP OC 1064 PH) 

Tabelle 1.1.: Verschiedene funktionelle 

Gruppen von Lewatit ® -Ionenaustauschern. 

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1.4. OPTIMALE PRODUKTE UND 

PROZESSE 

Die Leistung von ionenaustauschaktiven 

Filtern lässt sich durch die folgenden Kriterien 

bewerten: 

1. Dauer des Filtrationszyklus bis zur nächsten 

Regeneration 

2. Verbrauch an Regenerierchemikalien und 

Spülwasser pro Volumen gereinigtes Wasser 

3. Schlupf von Stoffen, welche den Filter 

ungehindert durchlaufen 

4. Abgabe von Fremdstoffen durch das 

Austauschermaterial 

5. Mechanische und osmotische Stabilität 

6. Lebenszeit des Harzes, bis es ausgewechselt 

werden muss 

Premiumprodukte der Marke Lewatit ® sind 

hinsichtlich der genannten Merkmale optimiert. Der 

Kunde kann in diesen Kriterien stets höchste 

Leistungen erwarten. 

An dieser Stelle muss aber auch darauf 

hingewiesen werden, dass es bei der Leistung nicht 

ausschließlich auf die Qualität des Filtermaterials 

ankommt, sondern auch auf die Konzeptionierung 

der Gesamtanlage, ihrer Betriebsweise und auf 

konstruktive Merkmale des Filterapparates: 

Ein Ionenaustauscher ist meistens ein 

Aggregat, welches in Kombination mit anderen 

Behandlungsstufen, zum Beispiel einer im Vorfeld 

betriebenen Enteisenung oder Schwermetallfällung, 

arbeitet. Die Betriebsweise ist entsprechend 

aufeinander abzustimmen. 

Bei der Konstruktion von Filterapparaten 

kommt es vor allem auf die optimale Verteilung der 

Flüssigkeit über dem Harzbett an. 

Die vorgenannten Kriterien liegen nicht in der 

Verantwortung des Harzherstellers. Entsprechend ist 

für die Realisierung von Anlagen ein möglichst 

kompetenter Anlagenbauer auszuwählen. 

Auf Wunsch benennt LANXESS qualifizierte 

Anlagenbauer. 

Unter geeigneten Prozessbedingungen 

zeichnen sich Ionenaustauscher durch folgende 

Vorteile aus: 

Kleine, kompakte Anlagen, welche leicht 

automatisierbar sind und wenig Betreuung 

brauchen 

Robustes Filtermaterial, welches je nach 

Anwendung bis zu zehn Jahren Lebenszeit hat 

Relativ geringe Investitionskosten für das 

Filterbett 

Hohe Wettbewerbsfähigkeit gegenüber anderen 

Technologien 

Leichte Pflege und Reinigung bei Verschmutzung 

Im Schadensfall leicht und schnell 

auszuwechseln 

Einsatz von Selektivaustauschern ermöglicht 

sehr effiziente Verfahren mit der Möglichkeit der 

Rückgewinnung von Wertstoffen 

Entscheidend ist auch das richtige 

Wassermanagement: Wässer, welche dem 

Ionenaustauscher zugeleitet werden, sind zu 

spezifizieren. Die Zumischung von Teilströmen in 

den Zulauf eines Ionenaustauschers darf nicht 

willkürlich erfolgen. 

Um die Langlebigkeit der Ionenaustauscher 

zu gewährleisten, bedarf es der wiederkehrenden 

Wartung: Zum Beispiel ist das Filterbett regelmäßig 

im Aufstrom rückzuspülen, um Verunreinigungen 

und Harzbruch auszuwaschen sowie das Bett 

aufzulockern und zu vergleichmäßigen. 

Abbildung 1.11.: Enthärtungsanlage mit Ionenaustauschertechnologie. 

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2. ROHWASSERAUFBEREITUNG 

In der Produktion wird Wasser zu 

verschiedenen Zwecken eingesetzt: 

Speisung von Kühlwasserkreisläufen 

Spülen von Werkstücken 

Ansetzen und Verdünnen von Lösungen 

Dampferzeugung 

Betreiben sanitärer Anlagen 

Trinkwasserbereitstellung für das Personal 

Je nach Prozess, Auswahl von 

Apparatetypen, behandelten oder erstellten 

Produkten werden unterschiedliche Qualitätsanforderungen 

an das Wasser gestellt. Diese 

umfassen das folgende Spektrum: 

Härte (permanente, temporäre, 

Gesamthärte …) 

Gehalt an Eisen und Mangan 

Salzgehalt indiziert durch Leitfähigkeit oder 

elektrischen Widerstand 

Gehalt an suspendierten Stoffen (TS) 

Korrosivität 

pH-Wert 

gelöste Gase (zum Beispiel CO 2 , O 2 ...) 

gelöste organische Stoffe (TOC, DOC) 

Geruch und gegebenenfalls Geschmack 

Keimfreiheit 

… Und weitere 

Das Rohwasser kann aus den unterschiedlichsten 

Quellen stammen. Folgende Möglichkeiten 

bestehen: 

Städtisches Versorgungsnetz 

Eigener Brunnen 

Entnahme aus einem Oberflächengewässer 

Regenwasser 

Kondensate 

Schwach belastetes Abwasser einer 

benachbarten Produktion 

Je nach Rohwasserqualität und 

erforderlicher Qualität des für die Produktion 

eingesetzten Wassers sind unterschiedliche 

Behandlungsmethoden anzuwenden. Es können 

folgende Verfahren zum Einsatz kommen: 

Flockung/Fällung 

Oxidation 

Gasstrippung 

Sedimentation 

Sandfiltration 

Ionenaustausch 

Membranfiltration 

Aktivkohlefiltration 

Bei der Auswahl des geeigneten 

Verfahrens oder einer Kombination spielen 

überwiegend ökonomische Aspekte (Abwägung 

von Investitions- und Betriebskosten) eine Rolle. 

Es werden aber auch praktische Aspekte wie 

Logistik, Bedienfreundlichkeit, Verfügbarkeit, 

Zuverlässigkeit und Platzbedarf berücksichtigt. 

Wasserbehandlung 

Prozesswasser 

Qualität A 

Rohwasser 

Prozesswasser 

Qualität B 

Produktion 

Prozesswasser 

Qualität C 

Abbildung 2.1.: Eine Produktion benötigt in der 

Regel Wasser unterschiedlicher Qualitäten, welche 

über getrennte Aufbereitungsstraßen produziert 

werden. 

Ionenaustauscher werden bei der Aufbereitung 

von Rohwasser zu qualitativ hochwertigem 

Produktionswasser überwiegend in drei Gebieten 

eingesetzt: 

Enthärtung 

Teil- oder Vollentsalzung 

Ultravollentsalzung 

Eine untergeordnete Rolle spielen: 

Enteisenung und Entmanganung 

TOC-Entfernung 

9

Die Enthärtung zielt auf die Entfernung der 

Härtebildner Calcium, Magnesium und Carbonat ab. 

Man unterscheidet zwei Enthärtungsmethoden mit 

Ionenaustauschern: 

Bei der sogenannten Entcarbonisierung mit 

schwach sauren Kationenaustauschern (zum 

Beispiel Lewatit ® CNP 80 WS) in der H-Form 

werden Calcium und Magnesium gebunden. Das frei 

werdende H + vereinigt sich mit Carbonaten und setzt 

Kohlensäure frei. Durch die Elimination von Calcium, 

Magnesium und assoziiertem Bicarbonat erfolgt eine 

Teilentsalzung. Die Regeneration erfolgt mit Säure. 

Bei der Enthärtung mit stark sauren 

Kationenaustauschern (zum Beispiel Lewatit ® 

MonoPlus S 1567 oder Lewatit ® C 249) wird das 

Harz in der Natrium-Form eingesetzt. Die Entfernung 

von Härte erfolgt im Austausch mit Natriumionen. 

Dadurch bleibt der Salzgehalt im Wasser konstant. 

Die Regeneration erfolgt mit konzentrierter NaCl- 

Lösung. 

Bei der Vollentsalzung werden hintereinandergeschaltete 

Kationenaustauscher und Anionenaustauscher 

verwendet. Dabei entfernt der 

Kationenaustauscher alle Kationen und tauscht 

diese gegen Protonen (H + ) aus. Der Anionenaustauscher 

entfernt danach alle Anionen und 

tauscht diese gegen (OH - ) aus. 

Durch die Reaktion der frei gewordenen 

Ionen H + und OH - unter Bildung von Wasser (H + + 

OH - H 2 O) ist der Ablauf der Filteranlage nahezu 

frei von geladenen Teilchen und damit vollentsalzt 

( „VE-Wasser“). Restleitfähigkeiten des Wassers 

von weniger als 1 μS/cm lassen sich auf diesem 

Wege leicht erzielen. 

Durch den kombinierten Einsatz von stark 

und schwach sauren beziehungsweise stark- und 

schwach basischen Harzen im Verbund lassen sich 

Kosten für Investition und Regeneriermittel 

einsparen ( sogenannte Verbundbetten). Auch die 

Ausgasung von CO 2 nach der Kationenaustauscherstufe 

hat Vorteile. Sie spart beim 

Anionenaustauscher Kapazität für die Absorption 

von Carbonat ein (siehe hierzu auch Abbildung 

2.2.). 

Die Regeneration der sauren Harze erfolgt 

mit Säure, die der basischen Harze mit Lauge. 

Luft, CO 2 

K + , A - H + , A - H + , A - κ < 1 µS/cm R > 18 MΩ 

Salzhaltiges 

Wasser 

WAC 

SAC 

WBA 

H + + OH - -> 

H 2 

O 

SBA 

MB 

Vollentsalztes 


Luft 

Abbildung 2.2.: Fließbild einer komplexeren Vollentsalzungsanlage mit Kationenaustauschersäule als Verbundbett 

WAC/SAC, Rieselturm, Anionenaustauschersäule mit Verbundbett WBA/SBA und Mischbett zur Erzielung von UltraPure- 

Water-Qualitäten mit Widerstandswert von bis zu 18 MΩ. 

10

Soll das Wasser bis auf noch geringere 

Leitfähigkeiten entsalzt werden, so werden der 

konventionellen Vollentsalzungsanlage noch 

sogenannte Mischbettfilter (zum Beispiel Lewatit ® 

MonoPlus S 108 H / MonoPlus M 500 MB) 

nachgeschaltet. Somit lassen sich UltraPure-Water- 

(UPW)-Qualitäten bis zu 18 MΩ spezifischer 

elektrischer Widerstand erzielen. 

Die Entfernung von Eisen und Mangan 

(Enteisenung/Entmanganung) aus Rohwasser kann, 

falls nicht auf konventionellem Wege durchgeführt, 

durch Adsorption an ein stark saures Harz durch 

Austausch gegen Natrium erfolgen. 

Organische Stoffe, gemessen als TOC 

beziehungsweise DOC sind überwiegend dort zu 

finden, wo Oberflächenwasser als Rohwasserquelle 

genutzt wird. Die organischen Stoffe stammen 

überwiegend aus natürlichen Quellen und gehören 

zur Gruppe der Huminstoffe, Building-Blocks, 

Fulvinsäuren unter anderem. Da diese Stoffe 

überwiegend anionischer Natur sind, lassen sie sich 

zu einem großen Teil an stark oder schwach 

basischen Harzen abscheiden. Die Regeneration 

erfolgt mit neutralen oder alkalischen Solen. 

Ionenaustauscher zur Entfernung des TOC / 

DOC werden in der Regel vor die Entsalzungsanlage 

geschaltet, um diese vor organischen 

Verunreinigungen zu schützen. Man nennt sie 

deshalb auch Scavenger ( engl.: Straßenkehrer). 

Abbildung 2.4.: Über spezifische Leitfähigkeit 

beziehungsweise spezifischen elektrischen 

Widerstand wird die Reinheit von Wasser 

angegeben. Für Anwendungen im Bereich der 

Mikroelektronik sind UltraPure-Water-Qualitäten 

mit bis zu 18 MΩ spezifischer elektrischer 

Widerstand erforderlich. 

Produkte für die 

Rohwasseraufbereitung 

Tabelle 2.1.: Auswahl von Lewatit ® -Produkten für 

die Rohwasseraufbereitung. 

Enthärtung, Entcarbonisierung 

Lewatit ® CNP 80 

Lewatit ® MonoPlus S 100 

Lewatit ® MonoPlus SP 112 


Lewatit ® C 249 

Lewatit ® S 1667 

Kationenaustausch 

Lewatit ® C 267 



Anionenaustausch 

Lewatit ® MP 64 

Lewatit ® MP 62 WS 

Lewatit ® MonoPlus MP 68 


Lewatit ® MonoPlus M 500 

Lewatit ® MonoPlus M 800 

Mischbetten 

Lewatit ® NM 60 

Lewatit ® NM 91 

Lewatit ® UltraPure 1292 MD 

Enteisenung, Entmanganung 


Abbildung 2.3.: Vollentsalzungsanlage mit Kationenaustauscher, 

CO 2 -Stripper und Anionenaustauscher. 

TOC Scavenger 


Lewatit ® MonoPlus MP 62 WS 

Lewatit ® S 6268 

Lewatit ® 6328 A 

Lewatit ® A 8071 

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3. BEHANDLUNG VON 

PROZESSBÄDERN 

Als eines der wichtigsten Anwendungsgebiete 

der elektrochemischen Beschichtung von 

Metalloberflächen ist der Korrosionsschutz zu 

nennen. Des Weiteren spielen Härte, Verschleißfestigkeit, 

Alterungs- und Temperaturbeständigkeit 

sowie die Dekoration eine große Rolle. 

Das chemische Passivieren von Oberflächen 

durch Salzlösungen (zum Beispiel Chemisch 

Nickel, Phosphatieren …) 

Das elektrochemische Beschichten von 

Oberflächen (zum Beispiel Chromieren, 

Verzinken, Vernickeln etc.) 

Das chemische und mechanische Polieren 

(CMP) von Silicium-Wafern 

In all diesen Fällen verändert sich die 

Prozesslösung im Laufe der Zeit. Der Wirkstoff wird 

teilweise verbraucht, wobei sich zeitgleich das 

Prozessbad mit Nebenprodukten beziehungsweise 

Fremdstoffen anreichert. Verbrauchter Wirkstoff 

lässt sich nachdosieren. So kann beispielsweise 

eine Säurebeize durch Zugabe von konzentrierter 

Säure „nachgeschärft“ werden. Genauso wird das 

Zink, welches sich bei der Plattierung von Stahl 

verbraucht, durch Zugabe von Chemikalien wieder 

aufgefrischt. Dennoch reichern sich zunehmend 

Nebenprodukte und Verunreinigungen in einem Bad 

an. 

a) Elektrochemische 

Metallabscheidung 

+ 

- 

Red 

b) Chemische 

Metallabscheidung 

Abbildung 3.1.: Unterschiedliche Metallsalzlösungen 

(Elektrolyte) auf wässriger Basis werden zur Behandlung 

von Oberflächen eingesetzt. 

Der hierfür notwendige Elektrolyt, ein 

Prozessstrom im Sinne dieser Broschüre, ist ein 

flüssiger Strom, welcher einen in Wasser gelösten 

Wirkstoff in relativ hoher Konzentration enthält. 

Dieser Wirkstoff wird dann an einer metallischen 

oder einer aus einem anderen Material bestehenden 

Oberfläche zur Reaktion gebracht. Zusätzlich 

können die Werkstoffe auch durch andere 

Prozessbäder für einen weiteren Prozessschritt 

„vorbereitet“ werden. In einem solchen Fall wirkt der 

Prozessstrom als Edukt in einer chemischen 

Reaktion. Beispiele hierfür sind: 

Das Beizen von Oberflächen mittels Säuren 

oder Salzlake (zum Beispiel Elektropassivierung 

von Aluminium in Schwefelsäurebädern oder 

das Entrosten/Anätzen von Stahloberflächen in 

Salzsäure) 

Das Herausarbeiten feiner Strukturen durch 

Ätzverfahren (zum Beispiel in der Leiterplattenherstellung, 

Mikromechanik und andere) 

e - 

Red 

e - 

Me 2+ 

Me 2+ 

Me 0 Me 0 

Abbildung 3.2.: Elektrochemische und chemische 

Beschichtung von Oberflächen. Links wird das Metall 

durch Elektroden aus dem Stromkreislauf reduziert, 

rechts durch ein chemisches Reduktionsmittel. Das 

reduzierte Metall lagert sich auf der Oberfläche ab. 

Mit zunehmender Konzentration können 

diese Verunreinigungen schließlich das Ergebnis 

der Oberflächenbehandlung negativ beeinflussen. 

Die abnehmende Qualität tritt dann durch 

Verfärbungen, Fleckenbildung oder verminderten 

Korrosionsschutz zutage. 

12

A) Komplette 

Entsorgung 

nach Verbrauch 

W 

W 

N 

Me 2+ 

wenn Me 2+ , N 

über Limit 

W, N, Me 2+ 

Abbildung 3.3.: Galvanisieranlage nach Installation 

(Mit freundlicher Genehmigung der Firma Gerhard 

Weber Kunststoff-Verarbeitung GmbH, Minden) 

Deshalb war es in der Vergangenheit in 

vielen Fällen üblich, die Prozessbäder nach einer 

bestimmten Lebenszeit komplett zu entsorgen, was 

zu folgenden Konsequenzen führte: 

Der im Prozessbad enthaltene Wirkstoff (Säure, 

Metallsalz, Reagenz) ging komplett verloren 

und musste vollständig ersetzt werden. 

Ein relativ großes Volumen Prozesslösung 

musste in einer relativ großdimensionierten 

Abwasserbehandlungsanlage auf einmal 

behandelt werden. 

Eine relativ große sekundäre Abfallmenge (zum 

Beispiel Schwermetallschlamm, Salz) entstand 

und musste weiter entsorgt werden. 

Mittels der Ionenaustauscher-Technologie 

gelingt es nun in einigen Fällen, die 

Nebenprodukte und Verunreinigungen selektiv 

aus dem Bad zu entfernen, und dies bei sehr 

geringen Verlusten an Wirksubstanz. Im 

Folgenden seien hierzu einige Beispiele und die 

Funktionsweise der Technologie erklärt: 

Die Alternativen A) Komplette Entsorgung 

oder B) Recycling von Elektrolytlösung werden in 

Abbildung 3.4. weiter verdeutlicht. 

Abfallentsorgung 

B) Kontinuierliches 

Recycling 

W 

N 

W 

Me 2+ 

W, N, Me 2+ W 

Recycling-Filter 

N, Me 2+ 

Abfallentsorgung 

Abbildung 3.4.: Beim Einsatz von Prozessbädern 

wird Wirkstoff (W) verbraucht und entsprechend 

nachgesetzt. Gleichzeitig reichern sich Nebenpro- 

dukte (N) an sowie Metall (zum Beispiel Me 2+ ), 

welches durch Korrosion vom Werkstück abgetragen 

wird. Bei Überschreitung kritischer Konzentrationen 

von N und Me 2+ kann das Bad nicht mehr verwendet 

werden. Dann ist es zu entsorgen (Fall A) oder durch 

Recycling wieder aufzubereiten (Fall B). 

13

3.1. REGENERATION SAURER 

PROZESSLÖSUNGEN 

Soweit saure Prozesslösungen nicht zu hohe 

Wasserstoffionenkonzentrationen aufweisen, lassen 

sich angereicherte kationische Fremdstoffe wie 

beispielsweise Fe 2+ , Zn 2+ , Al 3+ etc. mithilfe stark 

saurer Kationenaustauscher in der H-Form 

entfernen. Wird ein solches Prozessbad kontinuierlich 

über einen Ionenaustauscher gefahren, 

kann der Fremdstoffgehalt auf einen tolerierbaren 

Konzentrationsbereich gehalten werden, sodass die 

Standzeit des Bades erheblich verlängert wird. 

Die hier relevante Austauschreaktion bewirkt 

dabei eine echte Regeneration, da mit der 

Aufnahme der Fremdmetalle gleichzeitig ein 

Äquivalent Wasserstoffionen an die Lösung abgegeben 

wird. 

Ein Beispiel für eine Standzeitverlängerung 

eines sauren Prozessbades stellt die Entfernung von 

kationischen Metallionen aus einem Phosphorsäurebad 

dar. Hier kann der Ionenaustauscher 

Lewatit ® MonoPlus SP 112 in der H-Form Kationen 

wie Fe 2+ , Zn 2+ , und/oder Al 3+ entfernen. 

Ein weiteres Beispiel stellt das Beizen von 

Stahl mittels Salzsäure dar. Hier reichern sich mit 

der Zeit Fe 2+ -Ionen an. Durch Zugabe von H 2 O 2 im 

Seitenstrom kann dieses Fe 2+ zu Fe 3+ oxidiert 

werden, welches in der Säure den anionischen und 

stark dunkel gefärbten [FeCl 4 ] - -Komplex bildet. 

Dieser Komplex bindet außergewöhnlich selektiv an 

stark basische Anionenaustauscher wie zum 

Beispiel Lewatit ® K 6362. 

Durch Überleiten der Säure über den 

Anionenaustauscher lässt sich das Eisen bis auf 

weniger als 1 ppm Restkonzentration entfernen. Die 

Regeneration erfolgt in diesem Fall einfach durch 

Überleiten von Wasser. Unter diesen Bedingungen 

zerfällt der zuvor aufgenommene Eisen-Chloro- 

Komplex. Das kationische Eisen wird vom 

Anionenaustauscher abgestoßen und vom Wasser 

ausgewaschen. Dieses Verfahren ist so effizient, 

dass es auch zur Feinreinigung von Salzsäure 

eingesetzt werden kann. 

3.2. RECYCLING VON 

CHROMBÄDERN 

Chrom(VI)elektrolyte können sich je nach zu 

behandelndem Grundmaterial (Eisen, Messing) 

beziehungsweise vor dem Verchromen 

aufgalvanisierter Metallschichten (Nickel, Kupfer) mit 

Fremdmetallen wie Kupfer, Zink, Eisen und mit 

Chrom (III) anreichern. Chrom (III) kann bei diesen 

Prozessen durch kathodische Reduktion gebildet 

werden. 

Während sich geringe Mengen Chrom (III) 

und insbesondere ein Eisengehalt von 2-3 g/L 

positiv auf die Stromausbeute auswirken, führen 

höhere Mengen an Fremdmetallen zu schlechterer 

Leitfähigkeit des Elektrolyten, sinkender Stromausbeute 

sowie schlechterem optischen 

Erscheinungsbild der Chrombeschichtung. 

Für das Recycling wird das Bad daher auf 

eine Konzentration von circa 100 g/L CrO 3 verdünnt 

und auf Raumtemperatur abgekühlt, da es sonst zu 

einer oxidativen Schädigung am Ionenaustauscher 

kommt. Für die Entfernung von Eisen-, Chrom- und 

anderen Schwermetallkationen wird ein stark saurer 

Kationenaustauscher des Typs Lewatit ® MonoPlus 

SP 112 H verwendet. Dieser lässt sich unter den 

gegebenen Bedingungen mit bis zu 20 g Fe/Cr pro 

Liter Harz beladen. Die Regeneration wird mit 

10%iger Schwefelsäure vorgenommen. Der 

behandelte Chrom(VI)elektrolyt wird nach der 

Reinigung durch Eindampfen wieder auf die 

ursprüngliche Konzentration gebracht und dem Bad 

zugefügt. 

3.3. RECYCLING VON 

SCHWEFELSÄURE 

Schwefelsäure wird in großen Mengen beim 

Anodisieren von Aluminium nach dem Eloxal- 

Verfahren eingesetzt. Im Prozessbad reichert sich 

Aluminium zunehmend an und wird hier nur bis zu 

einer bestimmten Konzentration toleriert. 

Die Aufbereitung eines solchen Bades 

erfolgt nach dem sogenannten Säure-Retardations- 

Verfahren. Das Verfahren beruht im Prinzip darauf, 

dass ein stark basischer Ionenaustauscher Säuren 

absorbieren kann, während Metallsalze abgestoßen 

werden. Das Phänomen wird durch die Wirkung von 

Ladung hervorgerufen, auch Donnan-Effekt genannt. 

Die Säure tritt in der Regel von unten in eine 

schlanke, mit Spezialharz – zum Beispiel Lewatit ® K 

6387 -- gefüllte Kolonne ein. Am Kopf der Kolonne 

treten nacheinander verschiedene Fraktionen aus. 

Zuerst wird sauberes Wasser, welches sich aus dem 

vorangegangenen Zyklus noch in der Kolonne 

befindet, abgegeben. Es kann zwischengespeichert 

und im nächsten Zyklus wiederverwendet werden. 

Dann folgt die Fraktion mit den salzförmigen 

Verunreinigungen, in diesem Fall Aluminiumsulfat. 

Diese Fraktion wird über das Abwasser entsorgt. 

Schließlich folgt eine Phase, in welcher die Säure 

14

durchzubrechen beginnt. Am Beginn dieser Phase 

stoppt man die Beschickung der Säule. 

Nun folgt die Regeneration: Dazu wird 

einfach demineralisiertes Wasser von oben – also in 

Gegenrichtung zur Beladung – eingeleitet. Das 

Wasser nimmt die von den Ionenaustauscher-Perlen 

adsorbierte Säure vollständig auf und spült sie 

zurück in das Prozessbad. 

Aus der Tatsache, dass bei diesem Prozess erst das 

Salz, dann die Säure mit Verzögerung aus der Säule 

austritt, ist der Name Säure-Retardation abgeleitet. 

Sowohl in der Beladung als auch in der 

Regeneration wird mit relativ niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten 

gearbeitet. Der Durchbruch der 

Säure erfolgt schon nach circa einem 

Filterbettvolumen. Ein Zyklus mit Beladung und 

Regeneration dauert weniger als eine Stunde. 

Eine Übersicht über die wichtigsten bekannten 

Verfahren ist in Tabelle 3.1. wiedergegeben. 

+ 

Al 

H 2 SO 4 

Anodisierbad 

10 % H 2 SO 4 , 

5 g/L Al 2 (SO 4 ) 3 

+ 

H 2 O+ 

recyceltes 

H 2 SO 4 

H 2 O 

zur Regeneration 

SBA 

IX 

Al 2 (SO 4 ) 3 

+ H 2 O 

Abwasser 

Die Effizienz des Verfahrens ist bei Säuren 

mit Konzentrationen zwischen 10 und 20 Prozent am 

höchsten. Es gelingt in der Regel, die Konzentration 

an Metallkationen im Prozessbad auf einem Niveau 

von 5 g/L bis 10 g/L zu halten. Die Methode ist für 

eine Feinreinigung von Säure ungeeignet. Durch 

Säure-Retardation lassen sich Restkonzentrationen 

im mg/L-Bereich nicht erzielen. 

LANXESS hat ein Säure-Retardations-Harz 

Lewatit ® 6387 entwickelt, welches aufgrund seiner 

besonders feinen Perlen (0,39 mm Durchmesser) 

eine besonders hohe Trennschärfe zwischen der 

Fraktion mit den Verunreinigungen und der Fraktion 

mit der Säure ermöglicht. 

Neben den oben aufgeführten Beispielen 

gibt es noch zahlreiche weitere Anwendungen, in 

denen in ähnlicher Weise ein Prozessbad gereinigt 

und dadurch die Standzeit erheblich verlängert wird. 

Abbildung 3.5.: Verfahrensschema der Säure- 

Retardation und eine technischen Anlage der 

Firma GOEMA. 

Verunreinigung Anwendungsgebiet Ionenaustauscher 

Fe 2+ , Zn 2+ , Al 3+ , Cu 2+ ... 

schwach saure Prozesslösungen 

zum Beispiel Phosphorsäure, Weinsäure 

… 


Fe 3+ , Zn 2+ , Cd 2+ , Sn 2+ - 

Komplexe 

konzentrierte Salzsäure 

Lewatit ® K 6362 

Fe 3+ , Cr 3+ , Cu 2+ , Zn 2+ Chrom(VI)säure < 10 % 


Al 3+ , Fe 3+ … 

10 % - 20 % H 2 SO 4 , HNO 3 , HF, H 3 PO 4 , 

mittels Retardation 


Fe 3+ , Zn 2+ aus Cr (III) Passivierungsbad 

Lewatit ® OC 1026 

Fe 3+ aus Zn-Galvanisierungsbad 

Lewatit ® MonoPlus TP 207 

Zn 2+ aus Ni-Galvanisierungsbad 

Lewatit ® OC 1026 

TOC 

Cu 2+ 

aus Cr (III) Passivierungsbad 

Lewatit ® VP OC 1064 PH 

aus CMP-Suspensionen 


Cu 2+ aus NH Cl-Beizen 

Lewatit t ® MonoPlus TP 207 

4 

Tabelle 3.1.: Beispiele für Anwendungen aus dem Bereich des Recyclings von Prozessbädern oder Produktströmen. 

15

4. RECYCLING VON SPÜLWÄSSERN 

Spülprozesse sind wichtige und häufige 

Zwischenschritte in der Bearbeitung von 

Oberflächen. Das Ziel des Spülens ist die 

Entfernung der Reste anhaftender Prozesslösung 

aus dem jeweils davorgeschalteten 

Behandlungsschritt. Eine Verschleppung in den 

folgenden Prozessschritt wird damit unterbunden. 

Um Wasser und Chemikalien zu sparen, 

haben viele moderne Produktionsbetriebe ihre 

Spülprozesse optimiert. Man arbeitet heute mit 

sogenannten Stand- und Fließspülen. Ein 

Verfahrensschema zeigt Abbildung 4.1. 

Bearbeitungsschritt 

+ 

Standspüle 

Transportsystem 

Verunreinigtes 


Fließspüle 

Abbildung 4.1.: Moderner Spülprozess. Gespült wird 

durch Eintauchen des Werkstückes in mehrere 

hintereinandergeschaltete Bäder. In der Fließspüle 

strömt das Wasser dem Werkstück in einer Kaskade 

entgegen. 

+ 

Sauberes 


Die zur Spülwasserentsalzung verwendete 

Kreislaufanlage funktioniert ähnlich wie eine bei der 

Rohwasseraufbereitung eingesetzte Ionenaustauscheranlage. 

Sie besteht im Wesentlichen 

aus jeweils einem hintereinandergeschalteten 

Kationen- und Anionenaustauscher. 

Trotz der Ähnlichkeit gibt es bei 

Kreislaufanlagen gegenüber der Rohwasseraufbereitung 

die folgenden Unterschiede: 

Komplexe Zusammensetzung von 

Spülwässern: Schwermetalle, Komplexbildner, 

Detergentien, Öle und Fette 

Gefahr der Anreicherung von Stoffen im 

Kreislauf 

Gefahr der Verkeimung der kompletten 

Installation 

Gefahr der Schädigung des Ionenaustauschers 

durch bestimmte Stoffe wie Detergentien oder 

Ausfällungen von unlöslichen Salzen 

In der Regel wird in Kreislaufanlagen ein 

makroporöses stark saures Harz (zum Beispiel 

Lewatit ® MonoPlus SP 112) mit einem schwach 

basischen Harz (Lewatit ® MonoPlus MP 64) 

kombiniert. Sollten im Spülwasser aber Salze 

schwacher Säuren wie CN - , H 2 BO - - 

3 , HSiO 3 oder 

Bicarbonat enthalten sein, so ist dem schwach 

basischen Harz noch ein stark basisches Harz (zum 

Beispiel Lewatit ® K 6362) nachzuschalten. Ein 

schwach basisches Harz allein kann die genannten 

Ionen nicht aufnehmen. 

Das konzentrierte Spülwasser aus der 

Standspüle wird gegebenenfalls nach Eindampfung 

in den vorgeschalteten Prozess zurückgeführt. 

Das aus dem untersten Behälter der 

Fließspüle abgeleitete Wasser wird gesammelt und 

kann entweder als Abwasser entsorgt oder durch 

Recycling wiederverwertet werden. 

In vielen Spülprozessen fallen nur leicht mit 

Salzen belastete Wässer an, die oftmals einen 

geringeren Salzgehalt als das zur Frischwasserproduktion 

verwendete Rohwasser haben. In 

solchen Fällen ist es sinnvoll, das Wasser in einer 

Kreislaufanlage zu entsalzen und das so 

wiedergewonnene vollentsalzte Wasser in den 

Spülprozess zurückzuführen. 

Abbildung 4.2.: Die Oberflächenspülung ist zwischen 

jedem Prozessschritt erforderlich. 

16

Wenn das Spülwasser neben den Salzen 

noch Detergentien (Seifen, Netzmittel) enthält, so 

sollte der Entsalzungsanlage noch ein Schutzfilter 

(Scavenger) vorgeschaltet werden. Zu diesem 

Zweck kann ein Aktivkohlefilter oder auch ein 

Adsorberharz eingesetzt werden. Kationische 

Tenside können Kationenaustauscher und 

anionische Tenside Anionenaustauscher irreversibel 

belegen. Deshalb sollten diese Stoffe vor dem 

Kontakt mit dem Ionenaustauscher entfernt werden. 

Ist wie oben angesprochen ein stark 

basisches Harz nachgeschaltet, so sollte 

strengstens darauf geachtet werden, dass der 

vorgeschaltete schwach basische Ionenaustauscher 

nicht überfahren wird, denn sonst kann es hier zu 

einer irreversiblen Beladung des stark basischen 

Harzes mit Metallcyanidkomplexen, Chromat und 

anderen Komponenten kommen. 

Verschiedene organische Komplexbildner, 

die auf ein- oder mehrwertigen Carbonsäuren, auf 

Amin- oder Phosphorsäure-Basis arbeiten, werden 

ebenfalls von den Ionenaustauschern aufgenommen. 

Zusätzlich werden auch Metalle in komplexierter 

Form adsorbiert: Beispielsweise würde ein mit EDTA 

komplexiertes Schwermetall am Anionenaustauscher 

gebunden, da der Metallkomplex anionisch, 

also negativ geladen ist. 

Es ist darauf zu achten, dass das Wasser 

vor der Behandlung mit Ionenaustauschern 

möglichst frei von Schwebstoffen ist und auch 

Öltropfen oder emulgierte Öle nicht in das 

Ionenaustauscherbett eingetragen werden. Eine 

entsprechende Vorbehandlung des Wassers durch 

Emulsionsspaltung, Leichtflüssigkeitsabtrennung 

oder gegebenenfalls Membranfiltration ist in diesem 

Fall vorzunehmen. 

Des Weiteren sollte auch der Eintrag von 

starken Oxidationsmitteln wie Peroxiden oder Chlor 

in das Wasser unterbunden werden. Diese 

Oxidationsmittel können den Ionenaustauscher 

durch Abbau von funktionellen Gruppen und durch 

Entnetzung der Polymerstruktur irreversibel 

schädigen. 

Ein weitverbreitetes Problem bei 

Kreislaufanlagen sind die Verkeimung und 

Veralgung von Rohrleitungen, Stapelbehältern und 

auch des Filterbettes von Ionenaustauschern. 

Algenwachstum in Stapelbehältern kann durch 

Bestrahlung mit UV-Lampen eingedämmt werden. 

Für die Entkeimung des Ionenaustauschers gibt es 

je nach Fall verschiedene Methoden: vom 

verstärkten Rückspülen, Einsatz von Säure und 

Lauge bis zur kontrollierten Dosierung von Bioziden. 

K + , A 1 - , A 2 

-Organik 

K + , A 1 - , A 2 

- 

H + , A 1 - , A 2 

- 

Salzhaltiges 

Spülwasser 

( ) ( ) 

AR oder 

GAC 

SAC 

WBA 

SBA 

Recyceltes 

Spülwasser 

Organik K + A 1 

- 

Demineralisiertes 


A 2 

- 

Abbildung 4.3.: Verfahrensschema einer Kreislaufanlage: Der erste und letzte Filter ist optional nur bei 

bestimmten Wasserqualitäten erforderlich. Der Scavenger entfernt organische gelöste Stoffe, der 

Kationenaustauscher die Kationen, der schwach basische Anionenaustauscher die Anionen starker 

Säuren (A 1 - ) und der stark basische Anionenaustauscher die Anionen schwacher Säuren (A 2 - ). 

17

Ein einfacher, aber sehr effizienter Weg ist, 

Algenwachstum durch den Einsatz 

lichtundurchlässiger Konstruktionsmaterialien und 

Behälterabdeckungen einzuschränken. 

Soll Qualitätswasser mit Restleitfähigkeiten 

von weniger als 1 µS/cm hergestellt werden, muss 

hinter der Kombination Lewatit ® MonoPlus SP 112 

beziehungsweise Lewatit ® MonoPlus MP 64 

gegebenenfalls noch ein Mischbett, zum Beispiel 

Lewatit ® UltraPure 1292 MD, nachgeschaltet werden. 

Sind im Spülwasser wertvolle Metalle 

enthalten, so können diese Stoffe gegebenenfalls 

aus den unvermischten Regeneraten wiedergewonnen 

werden. Handelt es sich um Stoffgemische 

und interessiert nur die Rückgewinnung 

einer Teilkomponente, so ist der Einsatz eines 

Selektivaustauschers im Regeneratstrom geeignet. 

Scavenger 

Lewatit ® VP OC 1064 PH 

Kationenaustausch 



Anionenaustausch (für A 1- ) 

Lewatit ® MP 62 WS 



Anionenaustausch (für A 2- ) 


Mischbett 

Lewatit ® UltraPure 1211 MD 

Tabelle 4.1.: Geeignete Produkte 

für Spülwasserrecycling. 

Abbildung 4.4.: Kreislaufanlage des Herstellers Decker VT. 

18

5. BEHANDLUNG VON ABWÄSSERN 

Alle Wässer, welche in der Produktion mit 

metallischen Bauteilen oder Elektrolytlösungen in 

Berührung gekommen sind, enthalten potenziell 

giftige Metallsalze. Diese Wässer müssen vor 

Abgabe in die Umwelt entsprechend den 

gesetzlichen Bestimmungen einer abwassertechnischen 

Behandlung unterzogen werden. Für 

Abwässer aus der metallverarbeitenden Industrie 

gelten in Deutschland die Grenzwerte des Anhang 

40 der Abwasserverordnung. 

In metallverarbeitenden Betrieben wird die 

entsprechende Anlage deshalb auch als 

Entgiftungsanlage (siehe Abbildung 5.1.) 

bezeichnet. Die Entgiftung findet in der Regel in 

einer mehrstufigen Anlage statt und hat 

verschiedene Aufgaben: 

Die oxidative Zerstörung von freien Cyaniden 

und Cyanid-Metall-Komplexen 

Die oxidative Zerstörung von organischen 

Komplexbildnern (wie zum Beispiel EDTA, 

NTA ...) 

Die elektrochemische Rückgewinnung von 

wertvollen Metallen 

Die Fällung von Schwermetallionen durch 

Überführung in schwer lösliche Hydroxide, 

Carbonate oder Sulfide 

Abtrennung und Eindickung des Schwermetallschlammes 

Feinreinigung des Abwassers zur 

Sicherstellung der Grenzwerte 

Bei der Feinreinigung von Abwasser lassen 

sich vorteilhaft selektive Ionenaustauscher einsetzen. 

In dieser Position werden sie auch als 

Schlussaustauscher bezeichnet. Sie ermöglichen, 

Restkonzentrationen von Metallen von weniger als 

0,1 mg/L sicher einzuhalten. 

Da der Schlussaustauscher auch vor einer 

versehentlichen Abgabe von Metallen durch 

Bedienungsfehler in den vorgeschalteten Behandlungsstufen 

schützt, wird er manchmal auch als 

Polizeifilter bezeichnet. 

Das Arbeitsprinzip des Ionenaustauschers in 

der Schlussaustauscherposition ist in Abbildung 5.2. 

weiter im Detail illustriert. Hier wird insbesondere 

das Zusammenspiel des Ionenaustauschers mit der 

vorgeschalteten Fällungsstufe dargestellt. 

In der Fällungsstufe wird die Hauptfracht an 

Schwermetallen wie Kupfer, Nickel, Chrom (III), 

Cobalt, Eisen etc. abgeschieden. Für die Fällung 

wird bevorzugt Natronlauge oder Kalkmilch 

eingesetzt. Auf die Zugabe von sulfidischen 

Fällungsmitteln kann im Fall des Einsatzes von 

Schlussaustauschern verzichtet werden. Im Fällreaktor 

werden die Schwermetalle in schwer lösliche 

Hydroxide überführt und lassen sich anschließend 

zum Beispiel mit einer Filterpresse abtrennen. 

Entgiftungsanlage 

Produktion 

Durch Schwermetalle 

verschmutzte Abwässer 

Schwermetallschlamm 

Prozesswasser 

Rückgewonnenes 

Metall 

Chemische Oxidation 

(zum Beispiel von Cyaniden 

und organischen Liganden) 

Chem. Reduktion 

(zum Beispiel 

von Cr (VI)) 

Fällung / 

Filtration 

IX 

Schlussaustauscher 

Gewinnungselektrolyse 

Gereinigtes 

Abwasser 

Abbildung 5.1.: Prinzip der Entgiftungsanlage in metallverarbeitenden Betrieben. Abwasser wird 

zunächst in Teilströmen behandelt und dann gefällt. Der Ionenaustauscher als Schlussaustauscher ist 

die letzte Barriere vor Ableitung des Abwassers in die Umwelt. 

19

In der Regel gelingt es, durch die Fällung 

und die anschließende Feststoffabtrennung über 

99 % der Schadstoffe aus dem Wasser zu 

eliminieren. Bei einer Anfangskonzentration von 

1000 mg/L und 99 % Abscheidung liegt man aber 

hinsichtlich der Restkonzentration immer noch bei 

10 mg/L, was bei den meisten Schwermetallen einer 

deutlichen Überschreitung des Grenzwertes 

gleichkommt. 

Um sicherzustellen, dass das abgeleitete 

Abwasser die Einleitbedingungen einhält, lässt sich 

nun in geeigneter Weise ein Ionenaustauscher 

nachschalten, welcher durch Feinreinigung die 

Konzentrationen der Schadstoffe weiter reduziert. 

Somit gelingt es, in der Kombination aus 

Hochlaststufe und Feinreinigungsstufe eine Gesamt- 

Eliminierung von mehr als 99,9 % herbeizuführen. 

Das Regenerat des Ionenaustauschers wird 

in der Regel in den Fällbehälter zurückgeführt und 

dort dem Hauptabwasserstrom zugemischt. Damit 

braucht das Regenerat keine Sonderbehandlung, es 

resultiert nur ein Auslass für die Schwermetalle, 

nämlich die Filterpresse. 

Der schwermetallhaltige Schlamm wird dann 

entweder auf einer Deponie entsorgt, oder er wird 

bei der Metallgewinnung, zum Beispiel in einer 

Kupferhütte, als Rohstoff eingesetzt. 

Die hier beschriebene Anwendung behandelt 

in erster Linie die Entfernung von Schwermetallionen 

wie Kupfer, Nickel, Chrom, Cobalt etc. für den Fall, 

dass sie als Kationen vorliegen. Das ist das 

klassische Einsatzgebiet für einen Chelationenaustauscher 

wie zum Beispiel Lewatit ® MonoPlus TP 

207. Die meisten in der Praxis existierenden 

Anlagen arbeiten nach diesem Prinzip. 

In Abwässern der metallverarbeitenden 

Industrie kommen gelegentlich aber auch noch 

andere Schadstoffe vor, welche von Lewatit ® 

MonoPlus TP 207 nicht aufgenommen werden 

können. Jedoch gibt es für diese Fälle 

Ionenaustauscher, die hier eine selektive Bindung 

herbeiführen: 

Wertvolle Metalle wie Gold, Silber, Platin, 

Palladium, Rhodium, Iridium etc. können bei 

Vorliegen als anionische Komplexe mit Lewatit ® K 

6362 oder mit Lewatit ® MonoPlus TP 214 gebunden 

werden. 

Quecksilber wird zuverlässig mit Lewatit ® TP 214 

entfernt. 

Anionisch vorliegendes Chromat, Molybdat 

und Wolframat wird am besten aus schwach saurer 

bis saurer Lösung an Lewatit ® MonoPlus MP 62 WS 

oder Lewatit ® K 6362 gebunden. 

Für die Entfernung von freiem Cyanid, 

Arsenat oder Antimonat wirkt Lewatit ® FO 36 

selektiv. 

Schwermetall 

> 1000 ppm 

Schwermetall 

< 10 ppm 

Schwermetall 

< 0,1 ppm 

Schwermetall- 

Abwasser 

Fällmittel 

(CaO, NaOH) 

Regeneriermittel (HCl) 

Konditioniermittel (NaOH) 

Spülwasser 

Fällreaktor 

Schlussaustauscher 

Filterpresse 

pH- 

Stellung 

Gereinigtes 

Abwasser 

Schwermetall-Hydroxide 

Schlamm 

Deponie 

Regeneratstrom 

Abbildung 5.2.: Zusammenspiel von Schlussaustauscher und vorgeschalteter Fällanlage. 

Während die Schwermetallfällung es in der Regel schafft, bis auf Restkonzentrationen von weniger 

als 10 ppm zu reduzieren, erzielt der Ionenaustauscher eine weitere Reduzierung bis auf mehr als 

0,1 ppm. Das sind bei Ausgangskonzentrationen von mehr als 1.000 ppm zusammen mehr als 

99,9 % Abscheidegrad. 

20

Perfluorierte Tenside (zum Beispiel PFOS) 

lassen sich mit schwach oder stark basischen 

Harzen wie Lewatit ® MP 62 oder Lewatit ® K 6362 bis 

in den ppb-Bereich reduzieren. 

Bor wird mit Lewatit ® MK 51 selektiv abgeschieden, 

und Fluorid bindet selektiv an mit 

aluminiumbeladenem Lewatit ® MonoPlus TP 260. 

Liegen mehrere Verunreinigungen 

gleichzeitig im Abwasser vor und können nicht alle 

von einem einzigen Typ Selektivaustauscher 

gebunden werden, so empfiehlt es sich, mehrere 

geeignete Harzfilter miteinander zu kombinieren. 

Die Vorteile des Einsatzes von 

Ionenaustauschern in der Position der Schlussaustauscher 

lassen sich wie folgt zusammenfassen: 

Sehr niedrige Restkonzentrationen und dadurch 

Gewährleistung der Einhaltung von 

Grenzwerten durch Mehrstufeneffekt in der 

Filterkolonne 

Selektivität ermöglicht die gezielte Aufnahme 

von Spurenverunreinigungen, wobei 

unschädliche Komponenten wie Calcium, 

Magnesium, Chlorid etc. im Abwasser 

verbleiben 

Verzicht auf teure und umweltschädliche 

organosulfidische Fällmittel 

Relative Toleranz gegenüber suspendierten 

Feststoffen sowie Gips und 

Kalksteinausfällungen 

Rückgewinnung von Wertstoffen 

Produkte für den Einsatz als Schlussaustauscher 

Abscheidung kationischer 

Schwermetalle wie Cu 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ , Cr 3+ , Ni 2+ … 

Abscheidung von Quecksilber und Edel-Metallen 

(Au, Ag, Pd ...) 

Abscheidung von Edelmetall- 

Cyanid-Komplexen ([Au(CN) 2 

] - , [Ag(CN) 2 

] - …) 

Abscheidung anionischer 

Schwermetalle (CrO 2- 4 

, MoO 

2- 4 …) 

Abscheidung von PFT (PFOS …) 

Abscheidung As, Sb, CN- … 

Abscheidung Bor (B(OH) 3 ) 

Abscheidung Fluorid (F-) 



Lewatit ® MP 62 WS / Lewatit ® K 6362 

Lewatit ® MP 62 WS / Lewatit ® K 6362 


Lewatit ® FO 36 

Lewatit ® MK 51 

Lewatit ® TP 260 (Al-Form) 

Tabelle 5.1. Geeignete Lewatit ® -Produkte für den Einsatz als Schlussaustauscher. 

21

6. AUSBLICK 

Diese Broschüre zeigt, wie vielseitig und 

auch wie wirkungsvoll Ionenaustauscher in der 

metallverarbeitenden Industrie eingesetzt werden 

können. Dabei ist hier nur eine begrenzte Auswahl 

von Einsatzmöglichkeiten beschrieben. Tatsächlich 

gibt es noch weit mehr technische Verwendungen. 

Für detaillierte technische Informationen steht 

Ihnen bei LANXESS ein Team von Spezialisten zur 

Verfügung. 

Umfangreiche Produktbeschreibungen und 

Sicherheitsdatenblätter können Sie auf der Website 

unter www.lewatit.de/produkte downloaden. 

Ionenaustauscher besitzen ein hohes innovatives 

Potenzial und sollten bei der Entwicklung 

neuer Technologien bezüglich ihrer Eignung stets 

überprüft werden. 

Nutzen Sie auch bei der Begleitung von 

Forschungsprojekten unsere Expertise. Gerne 

unterstützt Sie das LANXESS Team von 

Anwendungstechnikern und Forschern bei der 

Erarbeitung neuer maßgeschneiderter Lösungen. 

7. KONTAKT 

Dr. Stefan Neumann 

LANXESS Deutschland GmbH 

Technical Manager für 

Abwasserbehandlung, Wasserrecycling, 

spezielle Prozesswasserzubereitung 

Chempark, Geb. B 106 

51369 Leverkusen, Deutschland 

Tel.: +49-(0)214-30-66243 

Fax: +49-(0)214-30-66428 

E-Mail: stefan.neumann@lanxess.com 

Dr. Guido Fries 



Prozessstrom- und Prozessbadbehandlung 

sowie Metalltrennung und -rückgewinnung 



Tel.: +49-(0)214-30-37456 

Fax: +49-(0)214-30-66428 

E-Mail: guido.fries@lanxess.com 

Die vorstehenden Informationen sowie 

unsere anwendungstechnische Beratung in Wort, 

Schrift und durch Versuche erfolgen nach bestem 

Wissen, gelten jedoch nur als unverbindliche 

Hinweise, auch in Bezug auf etwaige Schutzrechte 

Dritter. Die Beratung befreit Sie nicht von einer 

eigenen Prüfung unserer aktuellen Beratungshinweise 

– insbesondere unserer Sicherheitsdatenblätter 

und technischen Informationen – und 

unserer Produkte im Hinblick auf ihre Eignung für die 

beabsichtigten Verfahren und Zwecke. Anwendung, 

Verwendung und Verarbeitung unserer Produkte 

und der aufgrund unserer anwendungstechnischen 

Beratung von Ihnen hergestellten Produkte erfolgen 

außerhalb unserer Kontrollmöglichkeiten und liegen 

daher ausschließlich in Ihrem Verantwortungsbereich. 

Der Verkauf unserer Produkte erfolgt nach 

Maßgabe unserer jeweils aktuellen Allgemeinen 

Verkaufs- und Lieferbedingungen. 

Die oben genannte Richtrezeptur soll 

unseren Geschäftspartnern und Interessenten für 

unsere Produkte nur zur Orientierung dienen. Da die 

konkreten Nutzungs- und Anwendungsbereiche der 

vorgeschlagenen Rezepturen außerhalb unserer 

Kontrolle liegen, ist es unerlässlich, sie für die 

beabsichtigte Nutzung und Anwendung auf Ihre 

eigenen Anforderungen hin, mindestens hinsichtlich 

technischer, umwelt-, gesundheits- und sicherheitsrelevanter 

Aspekte zu prüfen. Die hier angegebenen 

Mischungsbestandteile, Dosierungen, Mischungsund 

Artikeleigenschaften geben den Stand bei 

Abfassung dieser Schriften wieder. Diese 

Rezepturen werden nicht laufend überprüft, sodass 

deren Anwendung auf eigene Gefahr erfolgt und wir 

für etwaige später eintretende Veränderungen der 

Einsatzstoffe und ihres Verarbeitungsverhaltens 

sowie für deren Auswirkungen auf die Eigenschaften 

der nach diesen Richtrezepturen hergestellten 

Artikel/Produkte keinerlei Gewährleistung übernehmen 

können. 

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Dipl.-Ing. (FH) Björn Dinges 



Industrielle Aufbereitung von Rohwasser zu 

enthärtetem, vollentsalztem oder ultrareinem 




Tel.: +49-(0)214-30-47879 

Fax: +49-(0)214-30-959-47879 

E-Mail: bjoern.dinges@lanxess.com 

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Sauberes Wasser: Lösungen für die metallverarbeitende und ...

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