KDF ist eine Kupfer-Zink-Legierung. Es handelt sich weder um ein chemisches Behandlungsmittel noch um ein poröses Material wie Aktivkohle, sondern um eine körnige Metalllegierung.
Die Herstellung erfolgt durch Schmelzen und Granulieren: Kupfer und Zink werden zunächst zu einer Legierung verschmolzen, die dann zu Granulat verarbeitet wird. Die goldenen Körnchen, die wir in Filterkartuschen sehen, sind KDF.
In Wasser erzeugt KDF eine galvanische Reaktion, um restliches Chlor und Schwermetalle zu entfernen. Zwei Punkte müssen jedoch klargestellt werden: Die Wirksamkeit hängt von mehreren Faktoren ab und es ist relativ teuer. Diese beiden Überlegungen bedeuten, dass es nicht für jede Anwendung die erste Wahl ist.
Hinsichtlich Qualität und Zusammensetzung wird KDF entsprechend seinem Kupfer-zu-Zink-Verhältnis in verschiedene Qualitäten eingeteilt. KDF85 besteht beispielsweise zu 85 % aus Kupfer und zu 15 % aus Zink. Unterschiedliche Verhältnisse verleihen dem Material unterschiedliche Eigenschaften und machen es für unterschiedliche Anwendungen geeignet.
2. Wie wird KDF hergestellt?
Der grundlegende Herstellungsprozess ist unkompliziert und besteht aus zwei Hauptschritten:
Schritt 1: Schmelzen
Reines Kupfer und reines Zink werden zu einer Kupfer-Zink-Legierung zusammengeschmolzen.
Schritt 2: Granulierung
Die geschmolzene Legierung wird dann mithilfe eines Granulationsverfahrens verarbeitet, um die Kupfer-Zink-Legierungskörner zu erzeugen, die wir im fertigen Material sehen.
Mit anderen Worten: Die Qualität von KDF hängt von Anfang an von zwei Dingen ab: ob reines Kupfer und Zink verwendet werden und ob deren Anteile genau kontrolliert werden. Das Verhältnis bestimmt die Qualität – und letztlich, was das Material leisten kann.
3. Wie KDF funktioniert: Eine „galvanische Zelle“ in Wasser
Dies ist der wichtigste Aspekt von KDF und auch der, der am häufigsten geheimnisvoller klingen lässt, als er tatsächlich ist. Tatsächlich funktioniert es nach dem gleichen Prinzip wie die galvanischen Zellen, die in der Physik der Sekundarstufe gelehrt werden.
Der Prozess kann in die folgenden Schritte unterteilt werden:
Es bilden sich zwei Elektroden. Kupfer und Zink können in Wasser eine galvanische Reaktion auslösen. Dabei bilden sich wie bei einer Batterie zwei Elektroden: eine Kupferelektrode und eine Zinkelektrode, die als Kathode und Anode dienen.
Zink verliert an der Anode Elektronen. Das Zink löst sich allmählich auf: Metallisches Zink mit der Oxidationsstufe Null wird zu Zinkionen mit einer Ladung von +2 (Zn → Zn²⁺ + 2e⁻) und gibt dabei Elektronen ab.
Elektronen fließen zur Kupferelektrode. Die freigesetzten Elektronen wandern zur Kupferelektrode und erzeugen dort einen elektrischen Strom.
Es werden kontinuierlich freie Elektronen erzeugt. Solange die Reaktion andauert, werden kontinuierlich freie Elektronen erzeugt.
Freie Elektronen entfernen stark oxidierende Stoffe. Diese freien Elektronen können stark oxidierende Stoffe im Wasser, wie zum Beispiel Restchlor, entfernen. Das restliche Chlor wird reduziert und dadurch aus dem Wasser entfernt.
Schwermetalle werden reduziert und an der Kupferelektrode abgeschieden. Bestimmte Schwermetallionen im Wasser nehmen an der Kupferelektrode Elektronen auf, werden reduziert, bilden Ablagerungen und werden so aus dem Wasser entfernt. Dieser Vorgang ist besonders ausgeprägt, wenn das Wasser eine bestimmte elektrische Leitfähigkeit aufweist.
Eine Schlüsselbedingung muss betont werden: Sowohl die Menge an Schwermetallen, die KDF entfernt, als auch seine Entfernungseffizienz stehen in direktem Zusammenhang mit der Anfangskonzentration und der Wasserdurchflussrate. Mit anderen Worten: Damit KDF effektiv arbeiten kann, muss die Anfangskonzentration niedriger und die Fließgeschwindigkeit langsamer sein. Je gründlicher das Wasser mit dem Filtermedium in Kontakt kommt, desto vollständiger kann die Reaktion ablaufen.
4. Faktoren, die die Leistung von KDF beeinflussen
Faktoreffekt
Wasserleitfähigkeit Die galvanische Reaktion erfordert eine bestimmte elektrische Leitfähigkeit. Bei unzureichender Leitfähigkeit kann die Reaktion nicht effektiv ablaufen.
Anfangskonzentration Je niedriger die Anfangskonzentration, desto leichter kann die Entfernung erfolgen.
Wasserdurchflussrate Eine langsamere Durchflussrate ermöglicht eine längere Kontaktzeit und eine gründlichere Entfernung. Ist die Strömung zu schnell, bleibt nicht genügend Zeit für die Reaktion.
Menge an Filtermedien Eine größere Menge an Filtermedien erhöht die Aufbereitungskapazität und die Fähigkeit, die Leistung aufrechtzuerhalten.
Wie die Tabelle zeigt, handelt es sich bei KDF nicht um ein Filtermedium, das „nach dem Einbau automatisch funktioniert“. Seine Leistung hängt stark von den Betriebsbedingungen ab. Dies ist auch der Grund, warum die Wirksamkeit zwischen den einzelnen Produkten erheblich variiert.
5. Die Kosteneffizienz von KDF: Die Perspektive eines Herstellers
Aus unserer Sicht als Hersteller ist unsere Einschätzung von KDF fair.
Einerseits sind die Kosten wirklich hoch.
Es verwendet reines Kupfer und reines Zink als Rohstoffe und erfordert mehrere Verarbeitungsschritte, einschließlich Schmelzen und Granulieren. Weder die Materialien noch die Herstellungsverfahren sind kostengünstig, was direkt zu seinem relativ hohen Preis beiträgt.
Andererseits ist seine tatsächliche Leistung ungewiss.
Wie bereits erwähnt, hängt die Fähigkeit von KDF, Chlor und Schwermetalle zu entfernen, von Faktoren wie der Wasserleitfähigkeit, der Anfangskonzentration, der Durchflussrate und der Menge der verwendeten Medien ab. Unter nicht idealen Bedingungen kann es sein, dass es nicht die erwartete Leistung erbringt, obwohl die Kosten bereits entstanden sind.
Insgesamt halten wir KDF daher aus Herstellersicht nicht für besonders kosteneffizient.
Fairerweise muss man sagen, dass KDF auch Vorteile hat, die schwer zu ersetzen sind: Es kann sowohl Chlor als auch Schwermetalle entfernen und ist relativ beständig gegenüber hohen Temperaturen. Daher ist es für bestimmte spezifische Anwendungen immer noch von Wert. Bei der Auswahl der Materialien und der Bestimmung ihrer Proportionen in einem Produkt müssen wir uns jedoch darüber im Klaren sein, ob das für KDF ausgegebene Geld tatsächlich eine entsprechende Leistung erbringt.
6. Zusammenfassung
KDF ist eine Kupfer-Zink-Legierung, die durch Schmelzen und Granulieren hergestellt und als körniges Filtermedium aus Metalllegierungen verwendet wird.
Es wird entsprechend seinem Kupfer-Zink-Verhältnis in verschiedene Qualitäten eingeteilt. Beispiel: KDF85 = 85 % Kupfer + 15 % Zink.
In Wasser wirkt KDF durch eine galvanische Reaktion: Zink fungiert als Anode, verliert Elektronen und wird zu Zinkionen mit einer Ladung von +2. Die Elektronen fließen zur Kupferelektrode und erzeugen einen Strom. Die dabei entstehenden freien Elektronen entfernen stark oxidierende Stoffe wie Restchlor, während Schwermetallionen reduziert und an der Kupferelektrode abgeschieden werden.
Seine Wirksamkeit hängt von mehreren Faktoren ab, darunter der Wasserleitfähigkeit, der Anfangskonzentration, der Durchflussrate und der Menge der verwendeten Medien. Eine niedrigere Anfangskonzentration und eine langsamere Fließgeschwindigkeit ermöglichen eine effektivere Wirkung.
Da Rohstoffe und Verarbeitung teuer sind und die Leistung durch die Betriebsbedingungen eingeschränkt wird, ist KDF aus Herstellersicht nicht besonders kosteneffektiv.
