Fosfaat in drinkwater: waarom wordt het gebruikt?
Fosfaatmineralen. Het toevoegen van polyfosfaat aan water heeft een remmende werking op de vorming van calciumcarbonaat-kristallen.
HappyDrops systemen gebruiken het principe van fosfaatdosering om kalkafzetting te beheersen. Dit gebeurt met het gepatenteerde PhosDrops®-doseersysteem, waarmee continu een kleine hoeveelheid polyfosfaat aan het leidingwater wordt toegevoegd.
Dit is een groot verschil met traditionele waterontharders op basis van ionenwisseling. Die hebben weliswaar hetzelfde doel (kalkbestrijding), maar verwijderen daartoe calcium en magnesium uit het water. Bij waterbehandeling met polyfosfaat blijven deze mineralen in het water.
In dit artikel lees je welke functie fosfaat heeft bij waterbehandeling, hoe het PhosDrops-doseersysteem werkt en hoeveel polyfosfaat een HappyDrops aan het drinkwater toevoegt.
In dit artikel:
Wat is fosfaat en welke functies heeft fosfaat bij waterbehandeling?
Hoe werkt het PhosDrops®-doseersysteem?
Hoeveel polyfosfaat wordt er aan het drinkwater toegevoegd?
Veranderen de samenstelling en hardheid van het drinkwater?
Wat gebeurt er met polyfosfaat na gebruik?
Wat is fosfaat?
Fosfaat is een verzamelnaam voor verbindingen van fosfor en zuurstof. Polyfosfaten bestaan uit meerdere aan elkaar gekoppelde fosfaateenheden. Verschillende polyfosfaten worden al lange tijd gebruikt bij waterbehandeling.
Welke functies hebben fosfaten bij waterbehandeling?
Afhankelijk van het type fosfaat en de omstandigheden kan fosfaat verschillende functies vervullen. Een wetenschappelijke review van Lytle en Edwards maakt bijvoorbeeld onderscheid tussen:
| Toepassing | Vereenvoudigde uitleg |
|---|---|
| Sequestration | Het in oplossing houden van calcium- en magnesiumionen in het water, zodat ze geen kalkaanslag kunnen vormen. |
| Threshold inhibition, een vorm van scale inhibition | Processen rond de vorming en groei van minerale afzettingen (zoals calciumcarbonaat) beïnvloeden. |
| Corrosion control | Corrosieprocessen tegengaan door vorming passieve beschermlaag van koper(I)oxide |
Voor de meeste mensen die een HappyDrops aanschaffen is het tegengaan van kalkaanslag het belangrijkste motief. Dit gebeurt volgens het principe van threshold inhibition.
Maar om je een idee van een andere toepassing te geven: in het Verenigd Koninkrijk en de Verenigde Staten wordt fosfaatdosering veel ingezet in het kader van ‘corrosion control treatment’, ter bescherming van drinkwaternetwerken. Ook in België, Duitsland en Oostenrijk wordt fosfaatdosering met dat doel toegepast.
Hoe werkt het PhosDrops®-doseersysteem?
Ons drinkwater bevat van nature calcium en magnesium. Hoe meer van deze mineralen, hoe harder het water. Én: hoe groter de kans op de vorming van calciumcarbonaat-kristallen. Als deze kristallen groeien en zich op oppervlakken afzetten, ontstaat kalkaanslag.
Het toevoegen van polyfosfaat aan het water kan processen rond de vorming en groei van calciumcarbonaat-kristallen beïnvloeden. Dat kan al bij een lage concentratie. Dit principe heet threshold inhibition: een kleine hoeveelheid kan de kristalgroei remmen zonder dat al het aanwezige calcium hoeft te worden gebonden.
HappyDrops gebruikt dit principe om kalkafzetting te beheersen met behulp PhosDrops-kristallen.
Zin in een uitgebreide uitleg? Lees dan ook: Hoe werkt fosfaatdosering tegen kalkaanslag?
Waaruit bestaan PhosDrops-kristallen?
PhosDrops is de naam van het waterbehandelingsmateriaal waarmee de HappyDrops-doseerunit is gevuld: transparante, glasachtige kristallen op basis van natrium-calciumpolyfosfaat met silicaat.
PhosDrops samenstelling (productspecificatie)
| Kenmerk | PhosDrops |
|---|---|
| Uiterlijk | Transparante, glasachtige kristallen |
| Formaat | 3-6 milimeter |
| Type materiaal | Natrium-calciumpolyfosfaat met silicaat |
| Fosfaatgehalte | 61–69% als P₂O₅ |
| Natriumgehalte | 20–30% als Na₂O |
| Calciumgehalte | 7–15% als CaO |
| Silicaatgehalte | circa 2,5% als SiO₂ |
| Toepassing | Geleidelijke dosering aan leidingwater |
Hoe kommen de kristallen in het water?
Als drinkwater door de HappyDrops-doseerunit stroomt, komt het in contact met de PhosDrops-kristallen. Tijdens dat contact lossen de kristallen geleidelijk op, waardoor een kleine hoeveelheid polyfosfaat aan het passerende water wordt toegevoegd.
De kristallen worden tijdens het gebruik geleidelijk aan kleiner, tot ze volledig zijn opgelost. Bij een gemiddeld waterverbruik duurt dit zo’n 2 jaar (huishouden van 3-4 personen) tot 3 jaar (huishouden van 1-2 personen). Daarom moet de doseerunit periodiek worden vervangen.
Lees wanneer de HappyDrops-doseerunit moet worden vervangen →
Het leidingwater stroomt van onderen naar boven door de doseerunit en komt daarbij in contact met de PhosDrops-kristallen.
Hoeveel polyfosfaat wordt er aan het drinkwater toegevoegd?
De hoeveelheid polyfosfaat die een doseersysteem afgeeft, is niet op ieder moment en voor elke woning exact hetzelfde.
Bij omstandigheden die passen bij normaal koud leidingwater ligt de dosering (uitgedrukt in milligram P₂O₅ per liter water) doorgaans tussen 0,5 en 2,0 mg/L.
Factoren als de watertemperatuur en de stroomsnelheid hebben echter (enige) invloed op de afgifte. De HappyDrops Home is bij verschillende temperaturen en stroomsnelheden getest. Deze tests laten zien dat de afgifte toeneemt bij warm water. Ook blijkt dat de afgifte toeneemt naarmate de stroomsnelheid lager is.
Grafiek: polyfosfaatdosering bij hoge en lage stroomsnelheid
Productspecifieke test van de HappyDrops Home bij een waterhardheid van 8 °dH. In de grafiek is te zien dat de afgifte van fosfaat (P₂O₅) toeneemt bij een lagere stroomsnelheid. De exacte hoeveelheid fosfaat die door een HappyDrops Home wordt afgegeven kan per moment en per woning verschillen.
Waarom is zo’n kleine hoeveelheid fosfaat al voldoende?
Vanwege het hierboven beschreven principe van threshold inhibition: een kleine concentratie fosfaat heeft al invloed op de vorming en groei van calciumcarbonaatkristallen (lees: de opbouw van kalkaanslag). Hiervoor hoeft niet alle in het water aanwezige calcium te worden gebonden.
Verandert de samenstelling van het drinkwater?
Ja, in zeer beperkte mate. HappyDrops voegt met PhosDrops een kleine hoeveelheid polyfosfaat aan het passerende drinkwater toe. In tegenstelling tot veel traditionele waterontharders verwijdert een HappyDrops systeem echter geen calcium en magnesium uit het water.
Verandert de hardheid van het drinkwater?
Nee. De waterhardheid wordt hoofdzakelijk bepaald door de hoeveelheid calcium en magnesium in het water.
Omdat een HappyDrops deze mineralen niet uit het drinkwater verwijdert gaat de feitelijke waterhardheid ook niet omlaag.
Lees meer over waterhardheid en het meten daarvan.
Is het gebruikte polyfosfaat geschikt voor toepassing in drinkwater?
Ja. Natrium-calciumpolyfosfaat, het type fosfaat dat in een HappyDrops wordt gebruikt, behoort tot de verschillende soorten polyfosfaat die specifiek worden geproduceerd voor drinkwaterbehandeling
PhosDrops voldoet aan de Europese norm NEN-EN 1208:2005, die de eigenschappen, eisen en testmethoden beschrijft voor natrium-calciumpolyfosfaat dat wordt gebruikt bij de behandeling van water bestemd voor menselijke consumptie.
Wat gebeurt er na dosering met het polyfosfaat?
Polyfosfaat blijft niet onbeperkt in precies dezelfde vorm aanwezig in het water. Afhankelijk van factoren als tijd, temperatuur en samenstelling van het water kunnen polyfosfaten geleidelijk veranderen in kortere fosfaatverbindingen en, uiteindelijk, orthofosfaat.
Hoe dit proces precies in zijn werk gaat wordt uitgebreid beschreven in de wetenschappelijke literatuur over polyfosfaat in drinkwatersystemen.
Het grootste deel van het water dat huishoudens gebruiken, komt uiteindelijk in het riool terecht, inclusief het toegevoegde fosfaat. Maar zoals je hier kunt lezen is het tegenwoordig mogelijk om veel van het fosfaat uit ons afvalwater terug te winnen voor hergebruik: Waar blijft het fosfaat van de HappyDrops Home?
Veelgestelde vragen over fosfaat in drinkwater
-
Bij normale koudwatercondities ligt de dosering van de HappyDrops Home doorgaans in de orde van circa 0,5 tot 2,0 mg/L, uitgedrukt als P₂O₅. De afgifte neemt toe bij een hogere watertemperatuur en een lagere stroomsnelheid.
-
PhosDrops is een langzaam oplosbaar materiaal. Hoeveel ervan wordt afgegeven hangt onder andere af van de watertemperatuur en de contacttijd met het passerende water. Warmer water en een lagere stroomsnelheid leiden in de fabrikanttest tot een hogere afgifte.
-
Nee. P₂O₅, fosfaat (PO₄) en fosfor (P) zijn verschillende manieren waarop fosfaatconcentraties kunnen worden weergegeven. De getallen kunnen daarom niet rechtstreeks met elkaar worden vergeleken.
-
Nee. HappyDrops is geen ionenwisselaar. Calcium en magnesium blijven grotendeels aanwezig en de waterhardheid wordt niet verlaagd zoals bij een traditionele waterontharder.
-
Omdat niet ieder calciumion hoeft te worden gebonden. Een lage concentratie polyfosfaat kan al processen rond de vorming en groei van calciumcarbonaatkristallen beïnvloeden. Dit wordt threshold inhibition genoemd.
-
Ja, dit type materiaal wordt specifiek toegepast bij waterbehandeling. NEN-EN 1208:2005 heeft specifiek betrekking op natrium-calciumpolyfosfaat voor de behandeling van water bestemd voor menselijke consumptie.
Conclusie
HappyDrops gebruikt het gepatenteerde PhosDrops®-doseersysteem om polyfosfaat aan het leidingwater toe te voegen. Zodra water de doseerunit passeert wordt steeds een kleine hoeveelheid van dit materiaal afgegeven.
Bij normale koudwatercondities ligt het doseringsniveau van een HappyDrops Home doorgaans tussen circa 0,5 tot 2 mg/L P₂O₅. De mineralen Calcium en magnesium blijven daarbij grotendeels in het water aanwezig, waardoor de waterhardheid niet daalt.
Het doel van dit proces is om processen rond de vorming en groei van calciumcarbonaatkristallen te beïnvloeden en daarmee harde kalkafzetting te minimaliseren.
Bronnen
Lytle, C.J. & Edwards, M.A. (2023). Phosphate Chemical Use for Sequestration, Scale Inhibition, and Corrosion Control. ACS ES&T Water, 3(4), 893–907.
NEN-EN 1208:2005. Chemicaliën voor de behandeling van water bestemd voor menselijke consumptie – Natriumcalciumpolyfosfaat.
Regeling materialen en chemicaliën drink- en warmtapwatervoorziening.
Bekijk ook
