Hyperionisiertes Wasser weist einen hyperionischen Zustand auf, d.h. ein spezifisches physikalisch-chemisches Gleichgewicht, das die Verteilung der gelösten Ionen, ihre elektrostatischen Wechselwirkungen, ihre Solvatation (Wechselwirkung zwischen Ionen und Wassermolekülen) und elektrochemische Parameter (Redoxpotential/ORP, Ionenaktivitäten…) beinhaltet.
Dieser Zustand kann sich ändern, wenn das Wasser durch Filtersysteme geleitet wird, die für „normales“ Wasser ausgelegt sind, da einige Filtermedien nicht nur Partikel zurückhalten, sondern auch Ionen an der Feststoff/Wasser-Grenze adsorbieren, austauschen oder neu konfigurieren. In diesem Fall wird der Filter zu einem chemischen Akteur, der den hyperionischen Zustand neutralisieren kann.
Ein Filter kann mehr als nur „filtern“: Bestimmte Materialien interagieren mit dem Wasser und können seine Eigenschaften allmählich verschwinden lassen.
Wenn Wasser mit einem Feststoff in Kontakt kommt, bildet sich eine elektrische Doppelschicht (EDL):
Diese Organisation hängt von der Ionenstärke des Wassers ab, die definiert ist als :
wobei ci die molare Konzentration des Ions i ist und zi seine Wertigkeit.
Die typische „Größe“ der elektrostatischen Grenzflächenzone ist die Debye-Länge:
Interpretation: Je stärker das Wasser ionisiert ist (großes I), desto größer ist λ.D ist kleiner: Die Grenzflächeneffekte sind sehr lokal, aber sehr intensiv.
Bei Kontakt mit einem Material reorganisiert sich das Wasser in einer dünnen "elektrischen" Schicht.
Je mehr Ionen das Wasser enthält (z.B. Meerwasser), desto stärker sind diese Effekte.
Das Verhalten eines Ions in Wasser wird durch sein elektrochemisches Potential gesteuert:
Die Aktivität ist :
(γi : Aktivitätskoeffizient, ci : Konzentration)
Entscheidend: in der Nähe einer Fläche ψ ≠ 0 und die Ionenverteilung ändert sich. Wenn ein Medium Ionen filtert, adsorbiert oder austauscht, dann ci, γiund daher ai Dies verschiebt das Gleichgewicht, das den hyperionischen Zustand unterstützt.
Bestimmte Materialien "ziehen" Ionen an oder "fangen" sie ein: Dies verändert das innere Gleichgewicht des Wassers, ähnlich wie wenn man Zutaten aus einem Rezept entfernt.
Filtersand (Quarz), Filterglasperlen, Kieselgur und viele verwandte „mineralische“ Medien haben Oberflächen, die reich an Silanolgruppen sind:
Diese Gruppen ionisieren in Abhängigkeit vom pH-Wert:
Wenn die Oberfläche ≡SiO- trägt, wird sie negativ und zieht Kationen an:
Sand und Glas sind nicht neutral: Ihre Oberflächen tragen Ladungen, die Ionen anziehen und das durchfließende Wasser verändern.
Ein Filterbett (Sand oder Glas) kumuliert :
Selbst wenn die Wechselwirkung „pro cm²“ gering ist, wird der Gesamteffekt dominant, da die Anzahl der Grenzflächen enorm ist.
Der Grenzflächeneinfang kann durch eine vereinfachte Kinetik vom Typ Adsorption (schematisch) dargestellt werden:
Wenn die Gesamtfläche groß ist, steigt die effektive Kapazität des Filters zur „Reorganisation/Aufnahme“ stark an.
Je mehr Oberfläche in Kontakt ist (feiner Sand, großer Filter, kontinuierliche Zirkulation), desto mehr wird das Wasser durch das Medium "rekonditioniert"... und desto mehr nehmen seine Eigenschaften ab.
Kieselgur ist sehr porös und verstärkt die Wechselwirkungen mit dem Wasser noch weiter, so dass es besonders ungünstig ist.
Schematische Beispiele :
Ein Zeolith wirkt wie ein "Ionenschwamm": Er verändert die Chemie des Wassers durch den Austausch von Ionen.
Aktivkohle hat eine sehr hohe spezifische Oberfläche und adsorbiert eine große Anzahl von gelösten Stoffen.
Zwei klassische Modelle :
Langmuir:
Freundlich :
Adsorption entzieht gelöste Spezies und verschiebt die Lösungsgleichgewichte.
Für einen hyperionischen Zustand, der von einem Ionen-/Solvatationsgleichgewicht abhängt, ist
strukturell ungünstig.
Aktivkohle ist so konzipiert, dass sie gelöste Stoffe "absaugt". Um einen bestimmten Zustand des Wassers zu erhalten, muss ein Material, das ständig Elemente entzieht, vermieden werden.
Das Redoxpotential ist (für ein gegebenes Paar) :
Kohlenstoffhaltige Oberflächen können bestimmte Oberflächenreaktionen (Adsorption + Elektronenübertragung) begünstigen, wodurch Q und damit E lokal verändert werden.
Ein Medium kann auch das "Oxidationsmittel/Reduktionsmittel"-Gleichgewicht des Wassers beeinflussen: Dies kann dazu beitragen, den angestrebten Zustand zu destabilisieren.
Ein Filtermedium mit „hoher chemischer Leistung“ (Adsorption, Ionenaustausch, aktive Oberfläche, Mikroporosität) ist nicht neutral. Hyperionisiertes Wasser benötigt jedoch eine hydraulische und filternde Umgebung, die filtert, ohne erneut zu chemisieren.
Die Filter, die das Wasser am meisten verändern (Kohle, Zeolith, Siliziumdioxid), sind genau die, die Sie vermeiden sollten.
Polymere Patronen halten Partikel zurück, ohne Ionen "einzufangen": Sie schützen das Wasser besser.
Faserfilter wirken wie ein "feines Sieb" und respektieren das Gleichgewicht des Wassers besser.
Mechanische Filtermedien :
Die Edelstahl-Siebfilter sind perfekt mit der Sublio-Technologie kompatibel.
Je salzhaltiger das Wasser ist (Meerwasser), desto "neutraler" muss es gefiltert werden.
