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Es mutet fast schon ein bisschen an wie Magie: Wasser läuft durch einen Ionenaustauscher und wird von Kalk oder anderen unerwünschten Substanzen befreit. Dabei sieht man nichts und riecht auch nichts. Dass Ionenaustausch funktioniert, beweist erst eine Wasser-Analyse (siehe Infobox).
Trotzdem wurde das Ionenaustausch-Verfahren schon lange Zeit vor den ersten Chemikern angewendet. Hinweise darauf gibt es sogar im zweiten Buch Moses – also aus einer Zeit, die über 3200 Jahre zurückliegt. Darin gelingt es, bitteres, untrinkbares Wasser mittels eines bestimmten Holzes zu reinigen.
Zellulose bindet Magnesium
Was genau passierte damals? Verrottendes Holz enthält Zellulose, an die durch mikrobielle Prozesse Natrium- und Kaliumionen gebunden wurden. Durchfliesst magnesiumreiches Wasser – das bitter schmeckt – verrottete Zellulose, so werden die gelösten Magnesiumionen durch Natrium- und Kaliumionen ausgetauscht. Das Wasser schmeckt danach frisch. Es ist davon auszugehen, dass dieses Verfahren auch in Europa bekannt war, denn es wurde in der Allchemie und in der Heilmittelkunde angewendet.
Auch ausserhalb Europas reinigte man schon früh Wasser mittels Ionenaustauschverfahren und Filtern. So fanden Forscher der University of Cincinnati heraus, dass die alten Maya eines der weltweit ersten Wasserreinigungssysteme entwickelt hatten. Es enthielt unter anderem Zeolithe: Mineralien, die unter anderem in vulkanischen Gestein vorkommen. Sie entziehen dem Wasser mittels Ionenaustausch Härtebildner und giftige Schwermetalle.
Siegeszug der Ionenaustauscher-Harze
Weder den Mayas noch den Menschen zu Zeiten Moses waren die chemischen Prozesse der Wasserenthärtung bekannt. Ihre Methoden entwickelten sie durch Beobachten und Experimentieren.
Mitte des 20. Jahrhunderts begannen die beiden Chemiker J.T. Way und M.S. Thompson das Prinzip des Ionenaustausches unter wissenschaftlichen Kriterien zu erforschen. Sie entdeckten und beschrieben in ihrer Laufbahn zahlreiche Stoffe, die in der Lage sind, Ionen in Lösungen auszutauschen. Weniger als 100 Jahre später revolutionierten die beiden britischen Chemiker B. A. Adams und E. L. Holmes das Gebiet, indem sie Ionenaustauscher-Harze entwickelten. Von da an begann der Siegeszug des Ionenaustauschverfahrens in der Industrie, der Medizin und der Haustechnik.