AT230296B - Verfahren zur besseren Ausnützung der Regenerationschemikalien bei der Enthärtung und Entkationisierung von alkalihältigen Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, mittels Ionenaustauschern - Google Patents

Description

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   Verfahren zur besseren Ausnützung der Regenerationschemikalien bei der Enthärtung   und Entkationisierung   von alkalihältigen   Flüssigkeiten.   insbesondere Wasser, mittels Ionenaustauschern 
Bekanntlich sind Ionenaustauscher Stoffe, die die Eigenschaft besitzen, ein an ein Zentralmolekül gebundenes kleineres Ion gegen ein grösseres Ion auszutauschen. Diesen Prozess macht man sich insbeson- dere bei der Aufbereitung des Wassers zunutze, wo man entweder die Kationen gegen Wasserstoff oder
Natrium austauschen will. Den Austauschvorgang gegen ein H-Ion nennen wir   H-Austauschprozess,   den gegen ein Natrium Neutralaustausch- oder Natriumaustauschprozess.

   Im ersten Fall resultiert eine saure   FlüssigKeit,   weil sämtliche Kationen durch ein H-Ion ersetzt wurden und die Anionen, entsprechend der
Rohwasserzusammensetzung, in Mineral- oder Kohlensäure umgewandelt werden. Beim Neutralaustausch dagegen macht man sich den Austauschprozess der Härtebildner gegen Alkaliionen zunutze. Ein derartig aufbereitetes Wasser wird überall dort angewendet, wo die Härtebildnerionen   (z. B.   Kalzium, Magnesium) störend wirken. 



   In den meisten Industriebedarfsfällen benötigt man gleichzeitig sowohl H-ausgetauschtes als auch   Natrium-ausgetauschtes Wasser.    



   Nach dem H-Austauschprozess können die Anionen gegen Hydroxylionen ausgetauscht werden, so dass ein chemisch reines Wasser resultiert. 



   Hat das   Ionenaustauschmaterial   sämtliche aufgespeicherten Ionen einer Art gegen Ionen anderer Art ausgetauscht, so findet kein Wechselprozess mehr statt. Das Ionenaustauschmaterial ist erschöpft und es muss im ersten Fall mit Säure, im zweiten Fall mit Salz regeneriert werden. 



   Beim Regenerationsprozess eines Kationenaustauschmaterials werden Wasserstoff- bzw. Natriumionen in hoher Konzentration angeboten und die   Härtebildner- bzw.   im ersten Fall auch die Alkaliionen (Natrium, Kalium) werden in das abfliessende Regenerationswasser abgegeben. 



   In der Praxis sind auch Verfahren bekannt, bei welchen ein Kationenmaterial zuerst mit Säure und dann mit Kochsalz regeneriert wird. Dieses Verfahren nennt man Mischfolgeregeneration. Ausserdem kennt man Verfahren, bei welchen nach einem   H-Austauscher   ein Natrium-Austauscher verwendet wird. Diese Arbeitsweise nennt man Hinlereinanderschaltung. Ferner kennt man Verfahren, bei welchen das aufzubereitende Wasser in zwei Teilströme geteilt wird, wobei ein Teil über ein   Natriumaustauscher-,   der andere Teil über ein Wasserstoffaustauscherfilter geleitet wird, worauf die beiden Teilströme wieder zusammengeführt werden. 



   Die drei angeführten Verfahren haben mit dem erfindungsgemässen Verfahren nichts Gemeinsames, denn man benötigt bei der Regeneration sowohl Säure als auch Salz. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren beruht auf der Tatsache, dass stark alkalisalzhaltige Rohwasser, wenn sie über ein   H-Austauschmaterial   filtriert werden, in der ersten Phase des Austauschprozesses ein   Kohlensäure- und   Mineralsäure-haltiges Wasser, welches frei von   Alkali-und Härtebildnerionen   ist, abgeben. Gegen Ende der   H-Laufzeit   brechen zuerst die Natrium-, dann die Kaliumionen durch. Dies macht sich insbesondere durch eine Verminderung des Minus-m-Wertes bemerkbar. Die Bestimmung desselben kann als bekannt vorausgesetzt werden.'
Als Zwischenphase wird hier jene Filterlaufzeit bezeichnet, die erforderlich ist, bis das noch zum Teil mit Wasserstoffionen beladene Austauschmaterial zur Gänze in die Natriumstufe übergeführt wird. 



   In dieser Zwischenphase besitzt das Wasser noch einen sauren Charakter, der jedoch mit dem zunehmenden Durchbruch an Alkaliionen immer weniger stark ausgeprägt ist. Sodann erhält man ein Wasser 

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   Das erfindungsgemässe Verfahren zur besseren Ausnutzung der Regenerationschemikalien bei gleichzeitigem Enthärten und Entkationisieren von alkalisalzhaltigen Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser, mittels Ionenaustauschern, wobei der Alkalisalzgehalt des Rohwassers zur Erzielung eines Weichwassers ausgenutzt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass das in der Zwischenphase anfallende, saure, bereits natrium-und bzw. oder kaliumhaltige, von Härtebildnern freie Wasser entsprechend seinem Säuregehalt durch Lauge neutralisiert wird, wobei es zweckmässig so lange in den Vorfluter angelassen wird, bis man ein annähernd neutrales, härtebildnerfreies Wasser erhält.

   Da in einem neutral ausgetauschten Wasser, welches in den meisten Fällen einem andern Verwendungszweck zugedacht ist als das H-ausgetauschte, keine freie Säure enthalten sein darf, werden beim erfindungsgemässen Verfahren die in der Zwischenphase erhaltenen Wassermengen in den Kanal abgelassen oder es wird, wenn es sich um grössere Mengen handelt, mittels einer Dosiervorrichtung eine Lauge, wie z. B. Soda, Natrium- oder Kaliumhydroxyd, entsprechend dem Säuregrad, zugesetzt. Die Dosierung mit einer alkalischen Flüssigkeit wird so lange im Betrieb gehalten, bis das Wasser seinen sauren Charakter verloren hat. Demnach stellt man diese automatisch oder händisch ab. 



   Eines der möglichen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens sieht vor, dass in der Zwischenphase eine automatisch pH-gesteuerte Dosierung einsetzt, die sich selbsttätig beim Erreichen eines neutralen oder schwach alkalischen PH-Wertes abstellt. Selbstverständlich kann aber auch die Dosierung durch ein kolorimetrisches Analysengerät gesteuert werden. In der Praxis wird man die erstere Methode jedoch vorziehen, da diese derzeit noch billiger und genauer ist. 



   Bei der Ausführung der erfindungsgemässen Anlage empfiehlt es sich, die Kationenfilter zu unterteilen, weil auf diese Weise gegen Ende des   H-Austauschprozesses   die meisten Natriumionen im zweiten Kationenfilter aufgespeichert werden. Man erklärt sich dies durch die Beobachtung, dass die in der Arbeitsphase immer mehr aufgespeicherten Härtebildnerionen die Alkaliionen, die einen kleineren Zentralradius haben, vor sich herschieben. Die Alkaliionen dagegen bewirken das gleiche mit den noch klei neren H-Ionen und setzen sich dabei in dem austauschfähigen endständigen Zentralmolekül fest. 



   Besitzt das Rohwasser keine ausreichenden Mengen an Alkaliionen, so kann gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren eine kurze Zwischenregeneration mit Neutralsalz (z. B. Kochsalz) stattfinden, jedoch ist der hiebei aufgewendete Regenerationschemikalienbedarf wesentlich geringer, als dies bei den bisherigen Verfahren erforderlich war. 



   B e is   p i el :   In einem Betrieb werden benötigt :   a) 10 m3 neutralausgetauschtes Wasser-Gesamtleistung zwischen 2 Regenerationen 100 m3 b) 10 m3 H-ausgetauschtes Wasser-Gesamtleistung zwischen 2 Regenerationen 100 m3   
Das zur Verfügung stehende Rohwasser hätte beispielsweise folgende Zusammensetzung 
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<tb> 
<tb> Gesamthärte <SEP> 200 <SEP> dH
<tb> Karbonathärte <SEP> 100 <SEP> dH
<tb> bleibende <SEP> Härte <SEP> 100 <SEP> dH
<tb> Cl'400 <SEP> dH
<tb> SO4'200 <SEP> dH
<tb> Natrium <SEP> und <SEP> Kalium <SEP> 500 <SEP> dH
<tb> 
 a) Berechnung der H-Austauschermenge 
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    =--------=dHo   = Gesamtkationenhärte
10 = Faktor
35 = Austauschkoeffizient in g   CaO/1   Austauschmaterial
Berechnung der Regenerationschemikalienmenge (HCl)

   (pro 1 Material 100 g   HC1100Oig ;   praktischer Wert) = 200 kg   HCI100%ig   zwischen 2 Regenerationen für 100   m3   H ausgetauschtes Wasser 

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100x20X10,.,.Zusammenfassung :
Aus der Berechnung ergibt sich, dass aus der H-Stufe noch beispielsweise 350 ma neutralausgetauschtes Wasser ohne Aufwand an Regenerationssalz erhalten werden können. Nach dem bisherigen Verfahren müsste man 500 kg NaCl aufwenden, um die gleiche Menge zu erhalten. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur besseren Ausnutzung der Regenerationschemikalien bei gleichzeitigem Enthärten und Entkationisieren von alkalisalzhaltigen Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, mittels Ionenaustauschern, wobei der Alkalisalzgehalt des Rohwassers zur Erzielung eines Weichwassers ausgenutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Zwischenphase anfallende, saure, bereits natrium- und/oder kaliumhaltige, von Härtebildnern freie Wasser entsprechend seinem Säuregehalt durch Lauge neutralisiert wird, wobei es zweckmässig so lange in den Vorfluter abgelassen wird, bis man ein annähernd neutrales, härtebildnerfreies Wasser erhält.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Neutralisation des in der Zwischenphase anfallenden sauren Wassers durch ein automatisch PH-gesteuertes Regelgerät erfolgt.