Wie funktioniert ein Wasserfilter?

Zuletzt aktualisiert am 11. September 2020

wie-funktioniert-ein-wasserfilterSie können mehrere Wochen lang ohne Nahrung überleben, weil Ihr Körper nach und nach auf die Verwendung von gespeichertem Fett und Eiweiß zur Energiegewinnung umgestellt wird. Aber wenn Sie Ihre Wasserversorgung unterbrechen, sind Sie innerhalb weniger Tage tot.

Wasser ist gleich Leben: So einfach ist das.

Etwa zwei Drittel Ihres Körpers (bis zu 75 Prozent, wenn Sie ein Baby sind) besteht aus H2O. Sogar Ihre Knochen enthalten etwa 25 Prozent Wasser. Im Durchschnitt brauchen wir täglich 2-3 Liter Wasser, um uns gesund zu halten (obwohl wir nicht so viel trinken müssen – wir erhalten eine Menge unseres Wassers aus der Nahrung).

Da Wasser so wichtig für unser Leben ist, ist es kaum verwunderlich, dass wir es sauber, rein und schmackhaft mögen. Das ist ein Grund dafür, dass die Menschen so viel Geld für Wasserfilter ausgeben, die schädliche Verunreinigungen entfernen können.

Aber wie funktionieren Wasserfilter – und brauchen wir sie wirklich?

Muss Leitungswasser gefiltert werden?

Wasseraufbereitungsanlagen reinigen das Wasser ganzer Städte mit bestimmten Chemikalien und Filtern, um es sicher für unsere Häuser zu machen. Doch während die meisten von uns erwarten, dass unser Leitungswasser zu 100 % sicher ist, ist die Wahrheit, dass die Wasserinfrastrukturen veraltet und unzählige andere Faktoren zur Anwesenheit vieler unerwünschter Verunreinigungen beitragen können.

Wasserfilter für zu Hause sind unsere letzte Schutzlinie vor Viren, Bakterien, Chemikalien und Metallen wie Blei. Obwohl Leitungswasser oft die minimalen Wasserqualitätsstandards erfüllt, sind sich viele Experten einig, dass diese Standards zu lasch sind.

Aber bei so vielen Arten von Wasserfiltern, die versprechen, die besten Wasserreiniger zu sein, bleiben die meisten von uns mit diesen Fragen zurück:

Wie funktioniert ein Wasserfilter?

Dank einer ungewöhnlichen Molekularstruktur kann Wasser erstaunlich gut Dinge lösen. Manchmal ist das hilfreich: Wenn Sie den Staub aus Ihrer Jeans auswaschen wollen, werfen Sie sie einfach mit etwas Waschmittel in die Waschmaschine, und das Wasser und die Seife ziehen den Schmutz wie ein Magnet an.

Aber auch das hat eindeutig eine Kehrseite. Unser gesamtes Wasser zirkuliert ständig im so genannten Wasserkreislauf durch die Umwelt. In der einen Minute rauscht es durch einen Fluss oder treibt hoch in einer Wolke, in der nächsten strömt es aus dem Wasserhahn, sitzt in einem Glas auf dem Tisch oder spült die Toilette hinunter.

Woher wissen Sie, dass das Wasser, das Sie trinken werden – mit seiner brillanten Fähigkeit, Schmutz anzuziehen und aufzulösen – auf seiner Reise durch die Erde und die Atmosphäre nicht alle möglichen Verunreinigungen aufgenommen hat? Wenn Sie sicher sein wollen, können Sie Ihr Leitungswasser durch einen Wasserfilter laufen lassen.

Wasserfilter gibt es in unzähligen Formen und Größen, die meisten davon verwenden sowohl physikalische als auch chemische Filterung, um Partikel und mikroskopische Verunreinigungen aus unserem Wasser zu entfernen.

Die physikalische Filterung stellt eine physikalische Barriere dar, die größere Partikel aus dem Wasser entfernt.

Die chemische Filtration verwendet einfache chemische Reaktionen auf Wasser, das durch ein aktiviertes Material (wie z.B. Aktivkohle) fließt, um kleinere Verunreinigungen zu entfernen, die von physikalischen Filtern nicht aufgefangen werden können.

Physikalische und chemische Filtration

Wasserfilter verwenden zwei verschiedene Techniken zur Entfernung von Schmutz.

Physikalische Filtration bedeutet, dass das Wasser gesiebt wird, um größere Verunreinigungen zu entfernen. Mit anderen Worten, ein physikalischer Filter ist ein verbessertes Sieb – ein Stück aus sehr feinen Maschen oder eine sehr feine Textilmembran.

Eine andere Filtermethode, die chemische Filtration, besteht darin, Wasser durch ein aktives Material zu leiten, das Verunreinigungen auf chemischem Wege entfernt, während es hindurch fließt.

Was sind die verschiedenen Arten von Wasserfiltern und wie funktionieren sie?

Es gibt vier Haupttypen von Filterung und sie verwenden eine Mischung aus physikalischen und chemischen Techniken:

  1. Umkehrosmose
  2. Ionenaustausch
  3. Dampfdestillation
  4. Aktivkohlefilter

Für die meisten von uns stammt das Trinkwasser aus einer aufbereiteten kommunalen Versorgung, das zwar sicher zu trinken ist, aber oft unangenehme Geschmäcker und Gerüche von Chemikalien wie Chlor aufweist, die zur Desinfektion des Wassers und zur Entfernung von Keimen und Bakterien verwendet werden.

Je nachdem, wo Sie wohnen, kann es auch vorkommen, dass Ihr Leitungswasser Kalkablagerungen bildet, die Leitungen verstopfen und Geräte beschädigen können. Diese Probleme, Chlorgeschmack und -geruch und Kalkbildung sind nur zwei von vielen anderen häufigen Wasserproblemen, die durch Wasserfiltration gelöst werden können.

Aber wie funktionieren Wasserfilter eigentlich? Schauen wir uns die einzelnen Funktionsweisen der verschiedenen Filtertechniken einmal genauer an.

  1. Aktivkohle

    wie-funktioniert-ein-aktivkohle-wasserfilterDie gebräuchlichsten Haushaltswasserfilter verwenden so genannte Aktivkohlegranulate (manchmal auch Aktivkohle oder AC genannt) auf der Basis von Holzkohle (eine sehr poröse Form von Kohlenstoff, die durch Verbrennen von etwas wie Holz unter verminderter Sauerstoffzufuhr hergestellt wird).

    Holzkohle ist wie eine Kreuzung zwischen der Graphit-“Mine” in einem Bleistift und einem Schwamm. Sie hat eine riesige innere Oberfläche, die mit Nischen und Rissen gefüllt ist, die chemische Verunreinigungen durch einen Prozess namens Adsorption (bei dem Flüssigkeiten oder Gase von Feststoffen oder Flüssigkeiten eingefangen werden) anziehen und einfangen.

    Aber obwohl Holzkohle hervorragend geeignet ist, viele übliche Verunreinigungen zu entfernen (einschließlich Chemikalien auf Chlorbasis, die bei der Abwasserreinigung eingeführt werden, einige Pestizide und industrielle Lösungsmittel), kann sie nicht mit “Härte” (Kalk), Schwermetallen (es sei denn, es wird ein spezieller Typ von Aktivkohlefilter verwendet), Natrium, Nitraten, Fluor oder Mikroben umgehen.

    Der Hauptnachteil von Aktivkohle-Wasserfiltern ist, dass die Filter mit der Zeit mit Verunreinigungen verstopfen und ersetzt werden müssen. Das bedeutet laufende (und manchmal beträchtliche) Kosten.

  2. Umkehrosmose

    wie-funktioniert-ein-umkehrosmose-wasserfilterUmkehrosmose bedeutet, dass verunreinigtes Wasser unter Druck durch eine Membran (ein sehr feiner Filter) gepresst wird, so dass das Wasser durchläuft, die Verunreinigungen aber zurückbleiben.

    Wenn Sie Biologie studiert haben, haben Sie wahrscheinlich schon einmal von Osmose gehört. Wenn Sie eine konzentrierte Lösung von einer weniger konzentrierten Lösung durch eine semipermeable Membran (eine Art Filter, durch den einige Dinge hindurchgehen können, andere aber nicht) getrennt haben, versuchen die Lösungen, sich neu anzuordnen, so dass sie beide die gleiche Konzentration haben.

    Aber warten Sie, es ist einfacher, als es sich anhört!

    Nehmen wir an, Sie haben eine verschlossene Glasflasche mit sehr zuckerhaltigem Wasser und Sie stellen sie in einen großen Glaskrug mit weniger zuckerhaltigem Wasser. Es wird nichts passieren. Was aber, wenn die Flasche tatsächlich eine spezielle Art von porösem Kunststoff ist, durch den Wasser (aber kein Zucker) hindurchfließen kann?

    Was passiert, ist, dass das Wasser vom äußeren Krug durch den Kunststoff (praktisch eine halbdurchlässige Membran) in die Flasche gelangt, bis die Zuckerkonzentration gleich ist. Das Wasser bewegt sich unter dem so genannten osmotischen Druck von ganz allein.

    unterschied-osmose-umkehrosmose-funktionsweise

    Das ist Osmose – was ist aber mit der Umkehrosmose? Nehmen wir an, Sie nehmen etwas verunreinigtes Wasser und zwingen es durch eine Membran, um reines Wasser herzustellen. Damit bewegen Sie das Wasser in die entgegengesetzte Richtung, in die es sich bei der Osmose normalerweise bewegen würde (nicht von einer weniger konzentrierten Lösung zu einer stärker konzentrierten Lösung, wie bei der Osmose, sondern von einer stärker konzentrierten Lösung zu einer weniger konzentrierten Lösung).

    Da Sie das Wasser gegen seine natürliche Neigung bewegen, wird bei der Umkehrosmose verunreinigtes Wasser unter Druck durch eine Membran gepresst – und das bedeutet, dass Sie Energie verbrauchen müssen.

    Mit anderen Worten: Umkehrosmoseanlagen müssen elektrisch betriebene Pumpen verwenden, deren Betrieb Geld kostet. Wie Aktivkohle ist die Umkehrosmose gut geeignet, einige Schadstoffe (Salz, Nitrate oder Kalk) zu entfernen, aber weniger effektiv bei der Entfernung anderer (z.B. Bakterien).

    Ein weiterer Nachteil ist, dass Umkehrosmosesysteme ziemlich viel Abwasser produzieren – vier oder fünf Liter Wasser für jeden Liter sauberes Wasser, den sie produzieren.

    So sieht eine Umkehrosmose-Filteranlage in der Praxis aus, wie im Schnitt gezeigt. Ungefiltertes Wasser (blaues Rohr) wird in eine Reinigungseinheit (grau) gepumpt und durchläuft eine halbdurchlässige Kunststoffmembran (gelb), die (in diesem Fall) aus Zelluloseacetat besteht. Sauberes Wasser fließt durch das rote Rohr aus; Verunreinigungen werden durch das grüne Rohr weggespült:

  3. Ionenaustausch

    wie-funktionieren-IonenaustauschfilterIonenaustauschfilter sind besonders gut geeignet, Wasser zu “enthärten” (Kalkablagerungen zu entfernen). Sie sind so konzipiert, dass sie die Atome einer verunreinigenden Substanz auseinander spalten, um Ionen (elektrisch geladene Atome mit zu vielen oder zu wenigen Elektronen) zu erzeugen.

    Dann fangen sie diese Ionen ein und geben stattdessen einige andere, weniger störende eigene Ionen ab – mit anderen Worten, sie tauschen “schlechte” Ionen gegen “gute” aus.

    Wie der Ionenaustausch funktioniert: Magnesium- und Calcium-Ionen (blau und rot) fließen in die Wasserfilterkristalle, die Natrium-Ionen (gelb) enthalten. Die Magnesium- und Calcium-Ionen werden eingefangen und die Natrium-Ionen werden an ihrer Stelle freigesetzt.

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    Ionenaustauschfilter werden aus vielen Zeolithkugeln hergestellt, die Natriumionen enthalten. Hartes Wasser enthält Magnesium- und Kalziumverbindungen, und wenn man es in einen Ionenaustauschfilter fließt, spalten sich diese Verbindungen auf und bilden Magnesium- und Kalziumionen. Die Filterperlen finden Magnesium- und Kalziumionen attraktiver als Natrium, so dass sie die einströmenden Magnesium- und Kalziumionen einfangen und ihre eigenen Natriumionen freisetzen, um sie zu ersetzen. Ohne die Magnesium- und Calcium-Ionen schmeckt das Wasser weicher und (für viele Menschen) angenehmer.

    Das Natrium ist jedoch einfach eine andere Form der Verunreinigung, so dass man das Endprodukt der Ionenaustauschfiltration nicht als “reines Wasser” bezeichnen kann (das zugesetzte Natrium kann sogar für Menschen, die sich natriumarm ernähren, problematisch sein).

    Ein weiterer Nachteil der Ionenaustauschfiltration besteht darin, dass die Filter regelmäßig mit mehr Natriumionen aufgeladen werden müssen, in der Regel durch Zugabe einer speziellen Art von Salz (deshalb muss man auch den Geschirrspülern von Zeit zu Zeit “Salz” hinzufügen: Das Salz lädt den Wasserenthärter der Spülmaschine auf und hilft, eine allmähliche Ablagerung von Kalk zu verhindern, der die Maschine beschädigen kann).

  4. Destillation

    Destillation-wasser-filternEine der einfachsten Möglichkeiten, Wasser zu reinigen, besteht darin, es zu kochen, aber obwohl die Hitze viele verschiedene Bakterien abtötet, werden Chemikalien, Kalk und andere Verunreinigungen nicht entfernt.

    Die Destillation geht einen Schritt weiter als das gewöhnliche Kochen: Man kocht Wasser, um Dampf zu erzeugen, fängt dann den Dampf auf und kondensiert (kühlt) ihn in einem separaten Behälter wieder zu Wasser. Da Wasser bei einer niedrigeren Temperatur als einige der darin enthaltenen Verunreinigungen (wie z.B. giftige Schwermetalle) kocht, bleiben diese zurück, wenn sich der Dampf abtrennt und abkocht.

    Leider aber sieden einige Verunreinigungen (einschließlich flüchtiger organischer Verbindungen oder VOCs) bei einer niedrigeren Temperatur als Wasser, was bedeutet, dass sie mit dem Dampf verdampfen und durch den Destillationsprozess nicht entfernt werden.

Welche Wasserfilter-Technik ist am sinnvollsten?

Hier noch einmal eine kurze Zusammenfassung über die Funktionsweise der Wasserfilter und welche Vor- und Nachteile jede einzelne Filtertechnik hat:

  • Umkehrosmose

    Umkehrosmosefilter entfernen Verunreinigungen, indem sie Leitungswasser mit Wasserdruck durch eine halbdurchlässige Membran drücken. Wenn das Wasser durch diese Membran fließt, bleiben Verunreinigungen wie Blei, Quecksilber und Eisen zurück und werden weggespült. Einige Pestizide, Lösungsmittel und Metalle wie Chlor und Radon werden durch die Umkehrosmose jedoch nicht entfernt.

  • Ionenaustausch

    Ionenaustauschfilter sind besonders nützlich für die Enthärtung von hartem Wasser. Es handelt sich um einen chemischen Prozess, der im Wesentlichen Ionen wie Natrium freisetzt und diese gegen unerwünschte Ionen (wie Schwermetalle) in Ihrem Wasser austauscht. Das Ergebnis ist weicheres Wasser mit einem angenehmeren Geschmack, aber Ionenaustausch ist keine gute Wahl für Menschen mit einer natriumarmen Ernährung, da er den Natriumgehalt Ihres Wassers erhöht.

  • Destillation

    Die Dampfdestillation ist ein natürlicher Prozess, bei dem Wasser erhitzt und Dampf gekühlt wird, um Verunreinigungen zu entfernen. Die meisten Verunreinigungen haben einen höheren Siedepunkt als Wasser, so dass sie zurückbleiben, nachdem das Wasser in Dampf umgewandelt wurde. Der Dampf wird dann gesammelt und wieder zu Wasser kondensiert. Ein Nachteil der Destillation besteht darin, dass bei diesem Prozess auch nützliche natürliche Mineralien aus dem Wasser entfernt werden.

  • Aktivkohle

    Aktivkohlefilter sind die am häufigsten verwendeten Haushaltswasserfilter. Holzkohle ist eine sehr poröse Form von Kohlenstoff, daher hat sie eine große innere Oberfläche, die Schadstoffe einfängt. Größere Partikel bleiben an der Außenfläche haften und entfernen Sedimente aus dem Wasser. Kohlenstoff wirkt auch wie ein Magnet für Verbindungen wie Blei und VOCs und fängt Verunreinigungen im Inneren ein, wenn das Wasser durch den Filter fließt. Schließlich werden Chemikalien wie Chlor durch eine chemische Reaktion reduziert, wenn das Wasser zum ersten Mal mit Kohlenstoff in Kontakt kommt.

Für welchen Wasserfilter Sie sich entscheiden, hängt von Ihren persönlichen Bedürfnissen ab. Lesen Sie dazu auch unsere Testberichte zu den besten Wasserhahnfiltern und Untertisch-Wasserfilter.

Kombination verschiedener Filtermethoden

Jede Filtrationsmethode hat Einschränkungen hinsichtlich dessen, was sie entfernen kann, so dass die meisten Wasserfilter oder Filtersysteme eine Kombination von Methoden verwenden, um einen bestimmten Grad an Wasserreinheit zu erreichen.

Um ein Beispiel zu nennen: Bei Wasserkannenfiltern werden im Allgemeinen Mechanik, Absorption und Ionenaustausch verwendet, während bei Inline-Filtern Mechanik und Absorption mit der möglichen Einbeziehung der Sequestrierung eingesetzt werden, wenn der Filter so konzipiert ist, dass er Kalkablagerungen verhindert.

Umkehrosmosesysteme können mechanische, Absorptions- und natürlich Umkehrosmosetechniken verwenden, je nachdem, wie viele Stufen die Umkehrosmoseanlage hat.

Durch das Verständnis der verschiedenen Methoden, mit denen Wasser gefiltert werden kann, und der Art und Weise, wie sie kombiniert werden können, wird es Ihnen hoffentlich leichter fallen, festzustellen, welche Art von Filtern Sie für eine bestimmte Anwendung benötigen.

Fazit

Die Filterung zu Hause mit einem Wasserhahnfilter oder ein – Filter für das ganze Haus – ist die einzige Möglichkeit, um zu wissen, dass das Leitungswasser, das Sie in Ihrem Haus verwenden, von möglichst vielen potenziell schädlichen Verunreinigungen befreit sind.

Die Installation ist einfach, und die Wartung eines Wasserfilters ist entscheidend für die Gesundheit und das Wohlbefinden aller Menschen in Ihrem Haus.

Wie Sie sehen, entfernen verschiedene Arten der Filterung verschiedene Schadstoffe – aber es gibt keine bestimmte Technik, die alle Schadstoffe aus dem Wasser entfernt. Deshalb werden in vielen Wasserfiltersystemen zu Hause zwei oder mehr dieser Verfahren zusammen verwendet.

Wenn Sie nach einem Wasserfilter für den Haushalt suchen, sollten Sie sich ausreichend informieren und verschiedene Modelle vergleichen. Denken Sie daran, dass Sie nicht unbedingt alle Verunreinigungen aus dem Leitungswasser entfernen werden.

Denken Sie auch daran, dass die meisten Wasserfilter laufende Kosten verursachen und ohne regelmäßige Wartung, die ihre Funktionsfähigkeit aufrechterhält, Ihr Wasser in einem schlechteren Zustand hinterlassen können als es anfangs war!

Für einen Vergleich der besten Wasserfilter für Ihr Zuhause, lesen Sie unseren Kaufratgeber über die besten Osmoseanlagen, Wasserhahnfilter oder Wasserfilter für den Hausanschluss.


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