UV im Reinstwasser

Der Begriff Reinstwasser

Im Bereich der Analytik, Biotechnologie und weiteren Laboranwendungen ist es aus verschiedenen Gründen notwendig, Wässer mit sehr hohen Reinheitsanforderungen zu verwenden. „Normales“ Wasser mit Trinkwasserqualität enthält eine Reihe von Verunreinigungen, die bei diesen Anwendungen zu fehlerhaften Ergebnissen führen, sei es in der Analysetechnik oder bei Arbeiten im mikrobiologischen Bereich. In verschiedenen Gremien (u.a. ASTM, DIN) wurden Normen erarbeitet, in welchen die Anforderungen an Reinstwasser quantifiziert wurden. Nach ASTM gilt ein Wasser als Reinstwasser, wenn es folgende Kriterien erfüllt (in der Regel sind in den Normen auch andere Qualitäten mit geringeren Anforderungen aufgeführt):

Parameter: Grenzwert

Leitfähigkeit: 0,056 µS/cm (bei 25 °C)
Widerstand: 18,0 MW x cm (bei 25 °C)
TOC: 100 ppb (mit UV geringere Werte möglich)
Endotoxine: < 0,03 EU/ml

Leitfähigkeit und Widerstand werden durch im Wasser vorhandene Ionen beeinflusst. Der TOC (Total Organic Carbon) wird durch organische Verunreinigungen gebildet. Darüber hinaus kann das Wasser als Verunreinigung bakteriellen Befall enthalten.



Verfahren der Wasseraufbereitung

Mit Hilfe verschiedener Reinigungsstufen kann das Wasser auf die beschriebene Qualität gebracht werden. Ionenaustausch und Umkehrosmose sowie Elektrodeionisation kommen als Vorreinigungsstufen zum Einsatz. Damit erreicht man schon eine sehr gute Abtrennung von Partikeln, Kolloiden und organischen Verbindungen (Umkehrosmose) sowie eine weitest gehende Abtrennung von Ionenverbindungen (Ionenaustauscher). Mit beiden Verfahren in Kombination wird die Leitfähigkeit auf eine Größenordnung von 0,5 µS/cm gesenkt (Ionenaustausch). Die Umkehrosmose senkt den TOC-Wert weiter ab. Ausgehend von diesen Qualitäten in der Vorbehandlung kann in den Systemen der verschiedenen Hersteller Reinstwasser erzeugt werden.

 

 

UV-Behandlungsstufen in Reinstwassersystemen

Neben der Desinfektionswirkung tritt bei der Anwendung der UV-Technologie im Reinstwasserbereich vor allem der TOC-Abbau in den Vordergrund, um die in der Vorbehandlung erreichte TOC-Konzentration auf die für Reinstwasser erforderlichen Werte weiter abzusenken. Der TOC spielt bei der Beurteilung der organischen Qualität des Reinstwassers eine entscheidende Rolle. Da dieser messtechnisch nicht direkt erfassbar ist, wird die Leitfähigkeit als Messgröße herangezogen. 

Bei der UV-Oxidation wird der Effekt ausgenutzt, dass UV-Strahlung speziell bei einer Wellenlänge von 185 nm aus Wasser Hydroxyl-Radikale erzeugt. Diese Radikale oxidieren die organischen Bestandteile bis hin zu CO2 und H2O. Der UV-Reaktor wird also gleichzeitig zum Abbau und zur Bestimmung des TOC genutzt. In den Reaktoren kommen spezielle UV-Strahler zum Einsatz, welche neben der für die Desinfektion relevanten Wellenlänge von 254 nm auch UV-Strahlung bei 185 nm emittiert, die zum TOC-Abbau genutzt wird.

Ein wichtiges Auslegungskriterium der UV-Anlagen ist neben der qualitativen Eigenschaft der UV-Strahler, eine Wellenlänge von 185 nm zu emittieren, die Bestrahlung H [J/m²], welche beim TOC-Abbau in Reinstwassersystemen bei 1200 J/m² und höher liegt (z.B. bis 4000 J/m² in der Mikroelektronik).