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Verfahren zur Enthärtung von Wasser durch basenaustauschende Stoffe.
Bekanntlich kann Wasser eines jeden Härtegrades durch basenaustauschende Stoffe auf Null Grad enthärtet werden. Ein derart enthärtetes Wasser würde ein vollkommenes Kesselspeisewasser sowie Fabrikationswasser darstellen, wenn ihm nicht Eigenschaften anhafteten, die den Vorteil der absoluten Weichheit beeinträchtigten.
Bei dem Enthärtungsprozess durch Basenaustausch bildet sich durch Wechselwirkung der Zeolithe mit den Erdalkali-und Magnesiabikarbonaten, die in den meisten Fällen den weitaus grössten Anteil der Härte der Wasser ausmachen, doppeltkohlensaures Natron, das neben den anderen Alkalisalzen im Speisewasser gelöst bleibt und mit in den Dampfkessel gelangt. Dort gibt es beim Erhitzen die halbgebundene Kohlensäure ab, wobei es in das stark alkalisch reagierende, einfach kohlensaure Natron übergeht. Eine derart starke Sodaalkalität ist insofern schädlich, als hierdurch die Armaturen angegriffen werden sowie Schäumen des Wassers beim Kochen verursacht wird und in weiterer Folge nasser Dampf entsteht, der in Überhitzern, Turbinen und Dampfmaschinen grosse Störungen im Gefolge hat.
Der grosse Salzreichtum macht ferner ein häufiges Ablassen der Kessel erforderlich, womit grosse Wärmeverluste verbunden sind. Auch wirkt die aus dem doppeltkohlensauren Natron freiwerdende Kohlensäure neben der von Natur aus im Wasser vorhandenen freien Kohlensäure korrodierend auf die Kesselwandungen, Rohrleitungen usw. Als Fabrikationswasser kann das durch Basenaustauschverfahren enthärtete Wasser häufig überhaupt keine Verwendung finden, wegen seiner hohen, beim Kochen zutage tretenden Alkalität.
Um diese für die Praxis ausserordentlich nachteiligen Begleiterscheinungen, die der Enthärtung durch Basenaustausch anhaften, zu vermeiden, hat man versucht, die freie und halbgebundene Kohlensäure vor der Behandlung mit basenaustauschenden Stoffen aus dem Wasser durch Ätzkalk oder andere Chemikalien zu entfernen.
Nun erfolgt aber die Beseitigung der Bikarbonathärte mit Hilfe der Fällungsreagentien, wie z. B. Ätzkalk, infolge der grossen Verdünnung nicht augenblicklich, sondern es bedarf im Gegenteil bis zum vollständigen Ablauf des Abscheidungsprozesses langer Zeit. Bei der praktischen Durchführung dieses Verfahrens tritt infolgedessen der Übelstand auf. dass noch während
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deren Oberflächen, gerade im verstärkten Masse die Abscheidung des Niederschlages erfolgt.
Dieser umkleidet, inkrustiert und verschlammt das basenaustauschende Material und verhindert so binnen kurzem dessen Wirkung.
Der Erfindung gemäss wird nun zur Entfernung der Bikarbonathärte vor dem Basenaustausch ein anderes Mittel verwendet, das zwar für sich allein bereits bekannt ist, bei der Enthärtung durch Zeolithe aber bisher noch nicht angewendet wurde und nicht nur den besprochenen Übel-
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brochenem Betriebe mit sehr einfacher Apparatur und unter sparsamster Verwendung der Enthärtungsmasse zu gewinnen.
Dieses Mittel besteht darin, dass das Wasser, bevor man es der Enthärtung durch Basenaustausch unterwirft, gekocht wird. Durch das Kochen werden bekanntlich die gelösten Bikarbonate unter Freisetzung von Kohlensäure in die neutralen Karbonate übergeführt, diese fallen aber
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im Gegensatz zu der durch Ätzkalk oder Baryt bewirkten Abscheidung rasch, und zwar in leicht zu Boden sinkender, kristallinischer Form aus, so dass das Wasser geklärt und klar bleibend auf die Zeolithschichte geführt werden kann. Es findet infolgedessen keine Inkrustierung und Verschlammung der basenaustauschenden Stoffe statt, diese behalten vielmehr ihre wirksame Oberfläche und I1tngstmögliche Aktivität.
Um dieses Resultat restlos zu erreichen, ist es vorteilhaft, zwischen den Kochprozess und die Filtration über die Zeolithschichte eine Kühlperiode einzuschalten, und zwar deshalb, weil die Ausfällung der Karbonate, die durch das Kochen eingeleitet wird, allmählich fortschreitet und noch einige Zeit andauert. Um also die Ausscheidung der Karbonate zu unterbrechen, bevor das Wasser in Berührung mit den basenaustauschenden Stoffen gelangt und somit jegliche Inkrustierung derselben vollständig zu vermeiden, empfiehlt es sich. das Wasser vor dem Eintritt in den Behälter mit den basenaustauschenden Stoffen durch einen zweckmässig gleichzeitig als Vorwärmer für das Rohwasser ausgestalteten Kühler laufen zu lassen.
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Chemikalien und umständliche Dosierung nötig ist.
Mit der freien Kohlensäure ist aus dem Wasser der Bestandteil entfernt, der das Alkali aus dem basenaustauschenden Körper herauszulösen und auf diese Weise zu zerstören vermag.
Dieser Vorteil ergibt in Gemeinschaft mit der Verhütung einer Verschlammung die denkbar grösste Haltbarkeit der Enthärtungsmasse. Es ist infolgedessen weniger Enthärtungsmasse und weniger Kochsalz zum Regenerieren erforderlich, wozu sich dann noch die Möglichkeit einer kleineren Dimensionierung der Behälter gesellt. Auch wird die Vorbehandlung durch Hitze
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der weiteren Verwendung des gereinigten Wassers dauernd nutzbar gemacht werden kann.
Gleichzeitig mit der freien und der halbgebundenen Kohlensäure wird fernerhin durch das Kochen auch die Luft, also der Sauerstoff, aus dem Wasser ausgetrieben, so dass, wenn die Weiterbehandlung im geschlossenen Apparat unter Vermeidung von Luftzutritt erfolgt, ein ausserdem sauerstofffreies Wasser erzielt wird. Das ist aber besonders wertvoll, wenn-wie es nach der Enthärtung durch Basenaustausch infolge des gänzlichen Mangels an Steinbildnern der Fall istdas Wasser die Kesselbleche blank lässt. Das blanke Blech wird nämlich durch den sonst im Wasser häufig bis zur Sättigung enthaltenen Sauerstoff stark angegriffen. Dasselbe gilt für die Rohrleitungen usw.
Schliesslich besteht der Vorzug des neuen Verfahrens nicht zum geringsten darin, dass die bei den bisher bekannten Verfahren nötige, erst auf Grund einer vorhergehenden Analyse vorzunehmende Dosierung von Chemikalien entfällt und der Betrieb eben deshalb durch eine sehr einfache Apparatur kontinuierlich und automatisch gestaltet werden kann.
In der Zeichnung ist in einer beispielsweisen Ausführungsform eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens veranschaulicht. Es ist hierbei davon ausgegangen, dass-wie vorhin angedeutet wurde-die Apparatur nach dem Kochen geschlossen ist, um den Luftzutritt zu verhindern.
Mit a ist der Behälter bezeichnet, in dem das Rohwasser gekocht wird. Dieses strömt oben durch die Leitung e ständig in den offenen Behälter a, während der zum Kochen benutzte Dampf bei i unten eintritt und, indem er seine Wärme an das Wasser abgibt, vollständig kondensiert, so dass Dampfverluste vermieden werden. Das gekochte Wasser gelangt durch die Leitung f in den Kühler b, dessen Kühlrohre durch das bei d eintretende kalte Rohwasser durchströmt werden, so dass dieses im vorgewärmten Zustand durch die Leitung e in den Kochbehälter a übergeht.
Das gekochte und gekühlte Wasser strömt durch die Leitung g in den Behälter c mit den basenaustauschenden Stoffen, um dann durch h gereinigt auszutreten.
PATENT-ANSPRÜCHE : I. Verfahren zur Enthärtung von Wasser durch basenaustauschende Stoffe mit vorheriger Entfernung der freien und halbgebu'ndenen Kohlensäure, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser vor der Behandlung mit den basenaustauschenden Stoffen gekocht wird.