Skalenbildung

Skalenbildung bezeichnet die Ausfällung und Anhaftung von Mineralien aus wässrigen Lösungen an Oberflächen, wodurch harte Ablagerungen entstehen. Sie tritt typischerweise auf, wenn eine Lösung durch Verdunstung, Temperaturänderungen oder Änderungen von pH und Konzentration in den Bereich der Löslichkeit bestimmter Mineralien gelangt, sodass Kristalle wachsen und sich absetzen.

Der Prozess umfasst Nukleation und Kristallwachstum. In technischen Systemen fördern Oberflächenrauheiten, Stagnation und abweichende Strömungseigenschaften die Anhaftung von Kristallen an Wände, Rohre oder Wärmetauscher. Heterogene Nukleation an Grenzflächen ist oft dominierend, während sich aus der Lösung heraus gebildete Kristalle an geeigneten Oberflächen festsetzen.

Häufige Skalearten sind Calciumcarbonat (Kalk), Calcium- und Magnesiumsulfat sowie Silikate und Eisen- bzw. Magnesiumhydroxide. Die dominante Form hängt von der Wasserchemie, Temperatur, pH-Wert und der vorhandenen Ionenkonzentration ab. In industriellen Systemen treten Skalen besonders dort auf, wo Lösungen über längere Zeiträume genutzt oder wiedergeführt werden.

Auswirkungen umfassen verringerte Wärmeübertragung, erhöhten Druckverlust und potenzielle Korrosionsrisiken, die zu Betriebsunterbrechungen und höheren Betriebskosten führen können. Gezielte Maßnahmen sind oft kostengünstiger als Reparaturen an betroffenen Anlagen.

Prävention und Steuerung erfolgen durchVorbehandlung des Wassers (Weichmachen, Ionenaustausch, Umkehrosmose oder Nanofiltration), den Einsatz von Antiscalants (Phosphonate, Polycarboxylate), pH- und Temperaturkontrolle, Optimierung von Strömung und Turbulenz sowie regelmäßige Spül- und Reinigungsmaßnahmen oder Beschichtungen von Oberflächen, um Anhaftung zu verhindern.

Anwendungsbereiche finden sich vor allem in der Industrie- und Prozesswasseraufbereitung, Kühlsystemen, Dampferzeugern, Geothermie sowie in der Öl- und Gasindustrie und der Papier- bzw. Lebensmittelherstellung.