Verfahren zur Gewinnung von magnesiumfreiem Brauwasser durch Ionenaustausch.
Bei der Verwendung von Wassern für Brauzwecke werden häufig ein zu hoher Car bonatgehalt und vorhandene Magnesiahärte als störend angesehen, da beide den Ceschmaek des Bieres naehteilig beeinflussen. Die bekannten Ionenattstauseleerfahren zur Wasseraufbereitung liefern entweder ein enthärtetes, entsalztes oder teilentsalztes Wasser. Carbo- nathaltige Rohwasser, die auf diese Weise aufbereitet worden sind, enthalten an Stelle der Ilärtebildner Natriumsalze, keine Salze oder die Natriumsalze der Mineralsäuren.
Für Brauzwecke besonders erwünscht ist jedoch ein relativ weiches, von Magnesium und CarbonathÏrte m¯glichst freies Wasser, welehes noeh Härtebildner enthält.
Es wurde nun gefunden, dass man dureh Tonenaustauseh ein magnesiumfreies Brauwas- ser unter gleiehzeitigel Beseitigung der Car bonathärte und Erhaltung der bleibenden llärte des Rohwassers erhält, wenn man das Rohwasser mit Austauschmaterial in Berüh- rung bringt, das mit Wasserstoffionen und mit Caleiumionen beladen ist.
Man kann dabei entweder mit einem ein zigen Filter arbeiten, das sowohl Caleium als auch Wasserstoffionen enthält. Man kann aber auch mit zwei Filtern arbeiten, von denen das eine die Caleiumionen und das andere die Wasserstoffionen enthÏlt.
Arbeitet man in einem einzigen Filter, so verfährt man zum Beispiel wie folgt :
Der Austauseher wird in der Weise vorbehandelt, dass sowohl Caleium-als auch Wasserstoffionen auf dem Austausehermaterial adsorbiert werden. Das Verhältnis wird dabei derart gewählt, dass die Carbonathärte durch Umsetzung mit den Wasserstoffionen des Austausehers unter Bildung von freier KohlensÏure aus dem Wasser entfernt wird. Die bleibende Härte dagegen bleibt im Wasser erhalten. Das Alagnesium wird gleiehzeitig gegen die äquivalente Menge Caleium eingetauscht.
Es läuft aus dem Filter ein Wasser ab, das die ursprüngliehe bleibende Härte in Form von CaO-Härte neben freier Kohlensäure enthält. Die dabei erzielte saure pl-Stufe ist für Brauzweeke besonders vorteilhaft.
Zur Vorbehandlung und Wiederbelebung des Austauschermaterials wird zum Beispiel SalzsÏure und Calciumchlorid angewendet.
Diese Regeneriermittel können getrennt mit einer Zwisehenwaschung oder aueh gemeinsam in einer L¯sung verwendet werden. Das Ver hältnis von Caleium zu Wasserstoffrichtet sieh naeh dem Verhältnis der bleibenden Härte zur Carbonathärte. Die Regeneriermit- telmengen werden so gewählt, dass auf die aufgenommene Carbonathärte bereehnet 110 bis 130"/o d. Th. an Salzsäure in 7-bis 10'Voiger Losung angewendet werden. Bereehnet auf die bleibende Härte des durchgesetztenWassers werden 600 bis 750% d.
Th. an Calciumchlorid in 8- bis 10 /oiger Losung benotigt.
Man kann sowohl Austauschermaterialien -auf Kohle-als auch auf Kunstharzbasis mit Erfolg verwenden. Ganz besonders eignen sicli jedoch Kunstharzaustauscher geringer bis mittlerer Säurestärke, da man so ein über die gesamte Laufzeit des Filters gleiehmässiges Wasser erhält, dessen Resthärte, m-Wert und pH-Wert keine oder nur äusserst geringe Schwankungen aufweisen.
Arbeitet man mit zwei Filtern, so verfährt man zum Beispiel wie folgt :
Es wird zuerst ein Wasserstoffionenaustauscher, dann ein Caleiumionenaust, ausehel angewendet. Als Wasserstoffionenaustauseher kann dabei grundsätzlieh jede bekannte Art benutzt werden. Austauseher mit hoher Lei stung, insbesondere solche auf Kunstharzbasis, gewähren eine besonders lange Laufzeit der Anlage. Als Caleiumionenaustauscher ist dagegen wie beim Einfilterverfahren ein Aus tauseher geringer bis mittlerer Säurestärke zu bevorzugen, weleher neben den Calciumione noeh wenig Wasserstoffionen enthalten soll.
Zweekmässig wird daher eine salzsaure Calciumchloridl¯sung zum Vorbereiten bzw. Regenerieren des Austauschers verwendet. Man Lann jedoeh aueh erst mit einer Koehsalzlösung im ¯berschu¯ und ansehliessend mit einer sauren Calciumchloridl¯sung oder auch zuerst mit einer sauren Kochsalzlosung und dann mit einer neutralen C aleiumehlorid- lösung arbeiten.
Beispiel 1:
100 Liter eines Carbonsäuregruppen tra genden Kunstharzaustausehers werden mit lO'/oiger Salzsäure behandelt, und naeh dem Auswasehen der Säure wird eine Lösung von R kg CaCl2 in 1 m3 Wasser über den Austau- scher geführt und wiederum ausgewasehen.
Der Austanseher ist somit mit Caleium-und wenig Wasserstoffionen beladen. Nunmehr wird ein Wasser von 10 d. H. Carbonathärte und 4 d. H. bleibender Härte, welches 3 d. H. als ilg enthält, über den Austauseher geführt.
Die Analvsen der Abläufe zeigen folgende Verte : Ablauf M,--'d.H.Rest
Nr. Wasser H h härte
1 10 2, 9 -0. 7 3, 2
2 20 2. 9-0, 7 3, 2-
3 30 2,9 -0,7 3,2
4 40 2, !) 6-0, 6 3,
5 50 2, 96 -0,6 3,3
6 60 2, 96-05 3, 3
7 70 3,0 -0.5 3,3
8 80 3,0 -0.5 3,4
9 90 3,0 -0,5 3,4
1 90 3, 0-0, 5'3, 4
11 100-0. 4 3, 4
12 130 4,8 +0,8 6,5 +
13 140 5, 05 +1,1 6. 9 + Beisi) icl 2 :
Die Vorbehandlung des Austausehers ge- mäss Beispiel 1 wird in der Weise abgeÏndert, dass an Stelle des Calciumchlorids 1,8 kg Caleiumaeetat in 100 Liter Wasser zur Umwand lung des H-Austausehers in den Ca-Austauseher verwendet werden. Auch nach dieser Behandlung enthält der Austauscher noch Wasserstoffionen. Beim Überleiten eines Wassers mit 10,4¯ d. H. CarbonathÏrte und 4,7¯ d. H. bleibender HÏrte, welches 2¯ d. H. als Mg enthält wird ein magnesiumfreies Wasser mit einer durchschnittlichen ResthÏrte von etwa 4, 2¯ d. H. erhalten.
Beispiel 3 :
Bei dem Zweifilterverfahren werden der Wasserstoffionen- und der Calciumionenaus tauseh getrennt in zwei Filtern durehgeführt.
Die Filter werden in folgenderWeisevorbe- reitet :
Filter 1:
100 Liter eines Kationenaustausehers auf Kunstharzbasis mit Kernsulfonsäuregruppen als aktiven Komponenten werden mit 7-bis 8%iger SalzsÏure in bekannter Weise regeneriert und ausgewasehen.
Filtre
100 Liter eines Kationenaustausehers ge- ringer bis mittlerer Säurestärke, beispielsweise ein Kunstharzaustauscher mit CarbonsÏure ruppen als aktiven Komponenten, werden mit Kochsalzlösung behandelt, ausgewaschen und anschlie¯end mit saurer Caleiumehloridl¯sung von 5% CaCl2, die in bezug auf Salz- säure 0, 015 normal ist, im Überschuss beladen und so in den Ca-Austauseher übergeführt, weicher jetzt noch Wasserstoi'fionen enthält.
Die Vorbereitung des Austauschers kann auch in der Weise erfolgen, dass nach Regene- rierung mit Saure und Auswaschen eine 5% ige L¯sung von CaCl2, die mit Ca(OH)2 gesättigt ist, über den Austauscher geführt wird.
Beim ¯berf hren eines Wassers mit 10, 4 d. H. Carbonathärte und 4, 9 d. H. bleibender lläi-te, welches 40 d. H. in Form von Magnesium enthält, über Filter 1 und anschliessend über Filter ? werden 340 bis 360 hl magnesimnfreies Wasser mit durchschnittlich 4, 5 bis 5"Resthärte erhalten. Der p-Wert beträgt etwa 3 bis 3, 3 der m-Wert etwa 0, 5 bis 0, 7.
Beide Werte sind über die gesamte Laufzeit der Filter konstant und steigen erst nach dem Durchbruch des Magnesiums und dem Ansteigen der restlichen Härte.
Durch Mischen von beispielsweise 8 Teilen des in der vorbeschriebenen Weise aufbereite- ten Brauwassers mit 2 Teilen Originalwasser kann beispielsweise auch ein Wasser mit etwa 5 bleibender Härte und 2 Carbonathärte erhalten werden. Allerdings enthält dieses Misehwasser dann noch 0, 8 d. H. in Form von MgO.