Was ist Kalk

Umweltfreundlicher Kalkschutz

Was ist Kalk?


Eine der häufigsten Verkalkungsursachen hängt mit Calciumcarbonat (CaCO3) zusammen, das von Natur aus in Kreide, Kalkstein und Marmor vorhanden ist. Saures Wasser, das über Felsen fließt und in diese eindringt, löst Kalkstein in Calcium- (Ca2+) und Bicarbonat-Ionen (HCO3-) auf, die das Wasser hart machen. Eine Verkalkung durch Calciumcarbonat tritt auf, wenn Calcium- (Ca2+) und Carbonat-(CO32- )-Ionen im Wasser reagieren, um einen unlöslichen Feststoff zu bilden.3



Ca(HCO3)2 (aq)   ---> <---  CaCO3 (s) + H2O + CO2 


    Abbildung 1. Die Wasserhärte rührt unter anderem von unlöslichem CaCO3


 

Calciumcarbonat existiert in drei Kristallphasen. Die beiden häufigsten sind Aragonit, orthorhombische Kristalle, und Calcit, hexagonale Kristalle (Abbildung 2). Aufgrund der Kristallform haftet/sammelt sich weniger an Rohrwänden, Wärmetauschern, Spülbecken, Kaffeemaschinen usw. an.


Kalk bildet sich, wenn sich hartes Wasser in Rohrwänden, Durchlauferhitzern, Wärmetauschern, Kondenstaoren, Verdampfern usw. erhitzt (oder abkühlt). Die Calcium- und Bicarbonat-Ionen fällen aufgrund der veränderten Löslichkeit aus, bilden harten Kalk auf den Wärmeaustauschflächen und verstopfen Rohre und  Rohrverteiler.1 Wenn sich Kalk in einem Rohr, Wärmetauscher usw. ablagert, wird dieser Vorgang auch „Fouling“ (Verschmutzung) genannt.1 Fouling in Rohren führt zu einem erhöhten Druckabfall und oft zur vollständigen Blockade. Bei Wärmetauschern wird der Wärmeaustausch verringert. Verkalkung/Fouling stellt ein großes Problem in vielen Industrien, Haushalten und landwirtschaftlichen Betrieben, die Wasser und Wärme nutzen, dar.


Ausserdem kann es den Betrieb instabil machen und zu außerplanmäßigen Ausfallzeiten und Gewinneinbussen führen. Beispiele aus der Industrie sind unter anderem Prozesse, Erdöl, Strom-/ Gas-/ Wasserversorgung, Seefahrt,  Bergbau, Luftverdichtung und Luftabscheidung.1 Wenn sich Verkalkung/Fouling in diesen Industrien reduzieren oder vermeiden lässt, könnten die Kosten für Energie, Wartung und Ersatz von Geräten usw. beträchtlich gesenkt werden.1,3


Abbildung 2: Aragonit

Abbildung 3: Calcit

1.  “Theory of electronic anti-fouling technology to control precipitation fouling in heat exchangers”. Cho, Y. I.; Fan, C.; Choi, B-G.   Int. Comm. Heat Mass Transfer, Bd. 24, Nr. 6, S. 757-770, 1997.

2.  ”Physical water treatment using RF electronic fields for the mitigation of CaCo3 fouling in cooling water”. TIjing, L. D.; Kim, H. Y.; Lee, D. H.; Kim, C. S.; Cho, Y, I. International Journal of Heat and Mass Transfer, Bd. 53, S. 1426-1437, 2010.

3.  “Influence of electronic antifouling on agglomeration of calcium carbonate”. Nasser, A. W. N.; Ruwaie, A. A. H.; Hounslow, M. J.; Salman, A.D. Powder Technology, Bd. 106, Ausgaben 1-2, S. 201-207, 2010

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