Filter Schadstoffrückhaltung Gutachten Aquaphor & Q1

1 · Was einen Aktivkohle-Block ausmacht

Hochverdichtete Aktivkohle mit enormer innerer Oberfläche – die Grundlage für den hohen Rückhalt

Ein Aktivkohle-Block ist kein Behälter voller Kohlekörner. Er ist ein fester, hochverdichteter Körper aus feinstem Aktivkohlepulver. Genau diese Bauweise entscheidet darüber, was ein Filter leisten kann – und was nicht.

Die innere Oberfläche

Aktivkohle wird typischerweise aus Kokosnussschale hergestellt und mit Wasserdampf aktiviert. Dabei entsteht ein Netz feinster Poren. Die so erzeugte innere Oberfläche liegt – berechnet nach dem BET-Verfahren – bei etwa 1.300 bis 1.400 Quadratmetern pro Gramm.

Drei Wirkprinzipien

Warum Nähe entscheidend ist

Die Adsorption beruht auf der London-Dispersionskraft, einer Form der zwischen Molekülen wirkenden Van-der-Waals-Kraft. Sie wirkt ähnlich wie die Gravitation – aber nur über extrem kurze Distanz. Der Abstand zwischen der Kohleoberfläche und dem zu bindenden Molekül muss deshalb sehr klein sein.

Diese Kraft wirkt additiv: Sie ist die Summe aller zwischenmolekular auftretenden Anziehungskräfte. Direkter Kontakt und additive Wirkung zusammen verleihen Aktivkohle die stärksten physikalischen Adsorptionskräfte aller bekannten Materialien. Grundsätzlich ist jede Verbindung in Molekülgröße adsorbierbar.

Block statt Schüttung

Auf die Herstellung kommt es an

Bei einem hochwertigen Verfahren wird das Aktivkohlepulver punktuell mit einem porösen Bindemittel beschichtet und anschließend in Form verdichtet. Der Bindemittelanteil bleibt dabei unter 8 Prozent. Zwei Vorteile ergeben sich daraus:

• Die Poren der Aktivkohle verkleben nicht – die innere Oberfläche bleibt nutzbar.
• Über 90 Prozent aktive Substanz stehen tatsächlich zur Filterung zur Verfügung.

Nicht nur die Oberfläche zählt, sondern auch die Korngröße

Ab einer Korngröße von mehr als 100 µm lassen sich keine befriedigenden Adsorptionsergebnisse mehr erzielen – im Schwimmbadbereich wäre damit nicht einmal die DIN 19643 zu erfüllen. Verwendet wird deshalb Pulveraktivkohle im Bereich von 0 bis 90 µm, deren größter Teil bei etwa 40 µm liegt. Genau deshalb weist bereits ein 5-µm-Aktivkohle-Block eine sehr hohe Adsorptionsfähigkeit auf.

Absolut oder nominal – ein wichtiger Unterschied

Achten Sie beim Vergleich von Filterprodukten also darauf, ob eine Porengröße als „absolut“ oder als „nominal“ angegeben ist. Die Zahl allein sagt wenig – zwei Filter mit identischer Angabe können völlig unterschiedlich arbeiten.

2 · Der Aufbau der Patrone K7B / Aquadea-Q1

Zwei Filterstufen in einem Gehäuse – Adsorption und Keimsperre

Die Patrone K7B / Aquadea-Q1 arbeitet zweistufig. Die eine Hälfte des Gehäuses nimmt der Aktivkohle-Block mit AQUALEN®-Technologie ein, die andere Hälfte eine Hohlfasermembran. Beide Stufen lösen unterschiedliche Aufgaben – erst zusammen ergeben sie das Gesamtergebnis.

Stufe 1Aktivkohle-Block mit AQUALEN®	Stufe 2Hohlfasermembran Keimsperre
0,8 µmabsolut, durchgängig	0,1 µmBakterienrückhalt Log 6

Schematischer Aufbau der Patrone K7B / Aquadea-Q1 – Fließrichtung von links nach rechts

Stufe 1 · Aktivkohle-Block mit AQUALEN®

Hochverdichtete Aktivkohle in Kombination mit AQUALEN®-Fasern. Diese Stufe leistet die Adsorption: organische Stoffe, Chlor, Pestizide, Schwermetalle. Die Filterfeinheit beträgt 0,8 µm absolut – und zwar durchgängig über den gesamten Block, nicht von außen nach innen gestaffelt. Was „absolut“ bedeutet und warum das entscheidend ist, steht in Abschnitt 1.

Aus dem patentierten AQUALEN®-Verfahren entstehen zusätzliche Synergie-Effekte. Der wichtigste betrifft die Schwermetall-Ionen: Die Desorption wird grundsätzlich vermieden. Desorption bezeichnet den Vorgang, bei dem Atome oder Moleküle die Oberfläche eines Festkörpers wieder verlassen. Praktisch bedeutet das: Einmal gebundene Schwermetalle werden gehalten und nicht wieder in das durchfließende Wasser hineingewaschen.

Stufe 2 · Hohlfasermembran als Keimsperre

Die zweite Hälfte der Patrone bildet eine Hohlfasermembran eines japanischen Herstellers mit einer Porengröße von 0,1 µm. Sie wirkt rein mechanisch: Was größer ist als die Pore, kommt nicht hindurch.

Der Bakterienrückhalt liegt bei Log 6. Das bedeutet eine Reduktion um sechs Zehnerpotenzen – von einer Million Keimen im Zulauf passiert rechnerisch einer die Membran. Das entspricht einem Rückhalt von 99,9999 Prozent.

Zur Einordnung der folgenden Messwerte

3 · Prüfgrundlagen und Standards

NSF/ANSI Standard 42 Ästhetische Effekte	Point-of-Use- (POU) und Point-of-Entry-Systeme (POE) zur Reduzierung ästhetischer bzw. nicht gesundheitsrelevanter Belastungsstoffe: Chlor, Geschmack, Geruch und Partikel.
NSF/ANSI Standard 53 Gesundheitliche Auswirkungen	POU- und POE-Systeme zur Reduzierung gesundheitsrelevanter Belastungsstoffe wie Cryptosporidium, Giardia, Blei, flüchtige organische Chemikalien (VOC) und Methyl-tert-butylether (MTBE).
LGA	In ausgewählten Produkten sind die AQUALEN®-Aktivkohle-Blöcke LGA-zertifiziert.
DIN 38404-10	Rechnerische Ermittlung der Calcitlösekapazität (Abschnitt 11).
EN ISO 11369 F12	Prüfverfahren für die Pestizid-Werte der Patrone K7B / Aquadea-Q1 (Abschnitt 5).
EN ISO 11885 E22	Prüfverfahren für die Schwermetall-Ionen-Werte der Patrone K7B / Aquadea-Q1 (Abschnitt 5).

Prüfgegenstand: Aquaphor Aktivkohle-Blöcke mit AQUALEN®-Technologie.

4 · Metalle und Schwermetalle

Prüfnorm analog NSF/ANSI Standard 53 · Eigenüberprüfung Labor AQUAPHOR Corp., St. Petersburg · Durchflussgeschwindigkeit 2 l/min bei einer Patrone

Parameter	Reduzierung	Anmerkung
Blei	bis zu 99 %	NSF/ANSI Standard 53
Kupfer	bis zu 99 %
Uran	über 97 %
Aluminium	über 95 %
Nickel	bis zu 95 %
Zink	bis zu 95 %
Eisen	50 – 95 %	abhängig vom pH-Wert
Mangan	50 – 95 %	abhängig vom pH-Wert

5 · Erweiterte Laborwerte – Patrone K7B / Aquadea-Q1

Weitere Schadstoffe · Orientierungswerte¹ · Beispiele der Reduzierung

Organische Stoffe

Parameter	Reduzierung
Phenol	bis 99,5 %
Chloroform	bis 99,5 %
Benzol	bis 99 %

Pestizide²

Parameter	Reduzierung
Terbuthylazin	89,3 %
Isoproturon	89,1 %
Sebuthylazin	88,3 %
Atrazin	84,5 %

Schwermetall-Ionen³

Parameter	Reduzierung
Cadmium	99,7 %
Kupfer	99,2 %
Nickel	99,1 %
Blei	98,4 %

Hormone⁴

Parameter	Reduzierung
17-α-Ethinylestradiol	99 %

6 · Rückhalt im Verlauf der Filtratmenge

Rückhalteraten in Abhängigkeit der bereits filtrierten Wassermenge · Durchfluss 1,5 l/min

7 · Deutlich reduzierte Substanzen

Ergebnisse Aquaphor Corp., St. Petersburg, gemäß NSF-Protokoll Aquaphor Corp.

Warum gerade diese Stoffe ausgewählt wurden

• Chlor steht stellvertretend für die Wasserdesinfektion.
• Benzol steht für den Bereich der Kohlenwasserstoffe.
• Phenol steht für organische Stoffe. Übergeordnet werden diese als TOC (total organic carbon) und VOC (volatile organic compounds) als Summenparameter zusammengefasst, die die Belastung des Wassers widerspiegeln.
• Blei steht als Beispiel für Schwermetalle.
• Lindan steht für den Bereich der Pestizide, Fungizide und Herbizide.
• Eisen – der Eisenrückhalt im angegebenen Umfang kann als besonderes Qualitätsmerkmal gesehen werden.

8 · PFOA und PFOS

Perfluoroctansäure (PFOA) wird nach den vorliegenden Prüfungen zu etwa 87 bis 99 % zurückgehalten.

Zur Reinigungswirkung von Aktivkohle-Blöcken gegenüber PFOA und PFOS im privaten Trinkwasser liegen unter anderem Messungen des Hessischen Landesamts für Naturschutz, Umwelt und Geologie (HLNUG) vor.

9 · Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK)

PAK gelten als gesundheitsschädlich und werden als potenzielle Krebserreger eingestuft. Die molekularen Verbindungen aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen entstehen beispielsweise bei Hausbränden, wenn Matratzen, Vorhänge, Holzbalken, Kunststoff oder andere Gegenstände aus organischen Materialien verbrennen. Ins Wasser gelangen sie außerdem durch austretende Kfz-Flüssigkeiten.

Zur Entfernung von PAK aus Wasser werden häufig Aktivkohle-Blöcke eingesetzt. Bei entsprechender Durchflussgeschwindigkeit lässt sich damit eine sichere und effiziente Reduzierung erreichen.

Einsatzbereiche von Aktivkohle-Blöcken in Wasserreinigungsanlagen

• Benzol, Toluol, Xylol (BTEX)
• Chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW)
• Fluorierte Kohlenwasserstoffe (FCKW)
• Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK)
• Phenole
• Pestizide

10 · Woher die Belastungen stammen

Nach Stand des Wissens und der Technik sind Verkehrsflächen als wesentliche Quelle von Gewässerbelastungen aus Niederschlagswassereinleitungen anzusehen. Verkehrsflächenabflüsse sind durch Fahrzeugemissionen, atmosphärische Verunreinigungen und weitere Quellen mit organischen Schadstoffen belastet – PAK, Mineralölkohlenwasserstoffe (MKW), Methyl-tert-butylether (MTBE) sowie Pflanzenbehandlungs- und Schädlingsbekämpfungsmittel. Hinzu kommt eine starke Belastung mit Schwermetallen. Die Schadstoffe liegen dabei teils gelöst, teils partikulär gebunden vor.

Typische Verunreinigungen in Niederschlagsabflüssen befestigter Verkehrsflächen

Stoff	Stoffquellen
Anorganische Schadstoffe
Zink (Zn)	Reifenabrieb, Abrieb von Bremsbelägen, Abgase, Korrosionsverluste von Kfz, Verkehrsschilder und Leitplanken
Kupfer (Cu)	Reifenabrieb, Abrieb von Bremsbelägen, Abgase, Korrosionsverluste von Kfz
Blei (Pb)	Tropfverluste von Kraftstoffen, Abgas, Fahrbahnabrieb
Nickel (Ni)	Abrieb von Bremsbelägen, Fahrbahnabrieb, Katalysatoren, Korrosionsverluste von Kfz
Chrom (Cr)	Reifenabrieb, Abrieb von Bremsbelägen
Cadmium (Cd)	Reifenabrieb, Korrosionsverluste von Kfz
Platin (Pt)	Katalysatoren
Organische Schadstoffe
Mineralölkohlenwasserstoffe (MKW)	Tropfverluste von Motorölen, Kraftstoffen und Frostschutzmitteln, Abgase, Verdampfungsverluste
Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK)	Reifenabrieb, Abgase als Rückstände unvollständiger Verbrennung, Fahrbahnabrieb
MTBE / ETBE	Tropfverluste von Kraftstoffen, Abgase als Rückstände unvollständiger Verbrennung
Pflanzenbehandlungs- und Schädlingsbekämpfungsmittel (PSBM)	Verfrachtung aus der Landwirtschaft

11 · Calcitlösekapazität

Calcit ist eine Kristallmodifikation – eine Form – des Calciumcarbonats (CaCO₃). Als Calcitlösekapazität bezeichnet man die Masse Calcit, die ein Wasser in einem Liter lösen kann. Sie ist dann unsichtbar als Salz gelöst. Ermittelt wird sie rechnerisch nach DIN 38404-10; sie gibt einen Hinweis auf das korrosionschemische Verhalten eines Wassers.

Bei calcitabscheidenden Wässern – also Wässern, die zu viel Kalk enthalten und diesen aussondern – wird der Wert für die Calcitlösekapazität negativ.

Calcitsättigung

Zustand des Wassers, bei dem im Kontakt mit Calcit weder Auflösung noch Abscheidung von Calcit stattfindet: Dc = 0. Die Calcitsättigung wird auch als Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht bezeichnet.

Sättigungs-pH-Wert

Auch pH-Wert der Calciumcarbonatsättigung bzw. pH-Wert der Calcitsättigung:

CaCO₃ + H⁺  ⇄  Ca²⁺ + HCO₃⁻

Bei verzinkten Stahlleitungen und bei Kupferleitungen besteht ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem pH-Wert des Wassers und den nach Stagnation im Trinkwasser auftretenden Zink- bzw. Kupferkonzentrationen: Je tiefer der pH-Wert, desto höher die Gehalte dieser Schwermetalle im stagnierenden Wasser. Bei weicheren Wässern besteht in Bezug auf die Löslichkeit von Blei dieselbe Tendenz.

Zum Schutz des Verbrauchers vor überhöhten Schwermetall-Konzentrationen im Trinkwasser ist es also sinnvoll, den pH-Wert so weit wie möglich anzuheben. Eine Anhebung über 7,8 ist allerdings nicht erforderlich. Die technische Grenze bildet der pH-Wert, bei dem ein Wasser in den Bereich der Calcit-Abscheidung gelangt.

12 · Ihre Vorteile

• Keine Trübungen – Trinkwasser mit bestem Geschmack und Geruch
• Zwei Filterstufen in einer Patrone – Adsorption und Keimsperre
• Hohlfasermembran mit 0,1 µm Porengröße: Bakterienrückhalt Log 6 (99,9999 %)
• Aktivkohle-Block mit 0,8 µm absoluter Filterfeinheit, durchgängig – geprüft nach NSF-Standard 42
• Schonung von Maschinen – weniger Ausfälle durch verhinderten Partikeleintrag
• Einfachste Handhabung durch Schnellwechsel-System
• Innovativer Verriegelungsgriff mit sicherer Arretierung

Zu den Aquadea Aktivkohle-Block-Filtern

13 · Wichtige Hinweise

1. Die aufgeführten Stoffe können, müssen aber nicht im Wasser enthalten sein.
2. Die Ergebnisse der Reduzierung können in der Praxis abweichen – es sind sowohl höhere als auch niedrigere Reduzierungen möglich. Zusammensetzung des Wassers, Gesamtmenge des Filtrats, Konzentration des gemessenen Stoffes, Durchflussgeschwindigkeit und Temperatur können von den Laborbedingungen abweichen. Die aufgeführten Ergebnisse sind daher als Orientierungswerte zu verstehen. Kein Wasser ist gleich.
3. Die Ergebnisse beziehen sich ausschließlich auf den genannten Prüfgegenstand und die beschriebenen Prüfbedingungen. Auszugsweise Veröffentlichung oder Wiedergabe dieses Berichtes nur mit schriftlicher Genehmigung.
4. Generell ist zu beachten, dass jeder Aktivkohle-Block eine begrenzte Adsorptionskapazität hat. Das Leitungswasser, das gemäß Trinkwasserverordnung zur Verfügung steht, kann Spuren dieser Schadstoffe enthalten; für deren Entfernung ist die Kapazität des Aktivkohle-Blocks innerhalb der Filterwechselzeiten und Volumenangaben ausreichend.