Verfahren zur Entfernung von Ionen von Salzen von Mineralsäuren aus wässrigen Losungen.
Es ist bekannt, z. B. eine wässrige Ijösung von Natriumsulfat dadurch von ihrem Salzgehalt zu befreien, dass man sie zunäehst über einen Wasserstoffionenaustauscher und ansehliessend über einen Hydroxylionenaustauseher leitet. Es bildet sich bei dieser Ar- beitsweise zunächst freie Schwefelsäure, die dann vom Anionenaustauscher gebunden wird. Die Regenerierung des Kationenaustauschers erfolgt mit Mineralsäure, die des Anionenaustausehers mit Alkalien, wobei man mit etwa 5 /oigen Bicarbonatlosungen, etwa 1. Zeigen Natriumcarbona. tlosungen oder etwa 1-bis 2 /oiger Natronlauge arbeitet.
Versucht man dagegen, den wie üblieh rege nerierten Hydroxylionenaustauseher an erster Stelle zu schalten, so findet eine Neutralsalz spa. ltung nicht statt, und es gelingt daher auch nicht, die wässrige Losung von sämt- lichen ionien zu befreien.
Es wurde nun gefunden, dass die Entfernung von Anionen von Salzen von Mineralsauren aus wässrigen Lösungen durch mittels Alkalien regenerierte Hydroxylionenaustau- seher dann gelingt, wenn man den Losungen Kohlensäure zusetzt. Auf diese Weise ist es möglich, selbst Salze starker Säuren, wie z. B. Nat. riumehloridv Natriumsulfat, Amrnon- chlorid, Ammonsulfat usw. aufzuspalten, wobei die entsprechenden Basen in der Lösung verbleiben. Als Anionenaustauscher können die für der-tige Zwecke bekannten Festbasen verwendet werden, wie z. B. Metall- oxygele, Anilinschwarzprodukte, Kondensationsprodukte von aromatischen Basen, wie z. B. m-Phenylendiamin, mit Aldehyden usw.
Die den Losimgen erfindungsgemäss zugesetzte Kohlensäure ist so schwach, dass sie zon dem Hydroxylionenawstauscher nicht ge bunden wird ; sie kann aus den Losungen z. B. durch Entgasung leicht wieder entfernt werden.
Glemäss den nachstehenden Beispielen wurden die dort angegebenen Losungen durch ein Filter geführt, welches mit 0,4 Liter eines Anionenaustauschers auf der Grundlage von m-Phenylendiamin gefüllt war. Der Austau- scher war in bekannter Weise mit Alkalien regeneriert. Die angegebenen Zahlen sind Mittelwerte aus fünf aufeinanderfolgenden einzelnen Arbeitsspielen.
Beispiel 1 :
In eine Lösung von 400 mg pro Liter Na triumsulfat wurde Kohlensäure eingeleitet und danach über den Hydroxylionenaustau- scher filtriert. In den ersten 40 Litern des ablaufenden Wassers konnten Sulfationen nicht mehr nachgewiesen werden, in den nächsten 10 Litern stieg der Sulfatgehalt langsam an.
Die gleiche Losung ohne Kohlensäurebeha. ndlung zeigte bei der Filtration über den Austauscher eine vollkommen unveränderte Sulfat. konzentration.
Beispiel 2 :
In eine Lösung von 400 mg pro Liter Koehsalz wurde Kohlensäure eingeleitet und ansehliessend über den Hydroxylionenaus- tauscher filtriert. In den ersten 22 Litern des Ablaufs war der Chloridgehalt unter 40 mg pro Liter gesunken, d. h. um mehr als 900/o herabgesetzt.
Filtrierte man die gleiche Lösung ohne Zusatz von Kohlensäure, so war die Chlorid- konzentration im Ablauf unverändert.
Beispiel 3 :
Eine Lösung von 350 mg pro Liter Ammonsulfat wurde nach Einleiten von Kohlensäure über den Anionenaustauscher gefiihrt, wobei in etwa 45 Liter des Ablaufs kein Sulfat mehr nachgewiesen werden konnte.
Ohne Behandlung mit Kohlensäure war dagegen die Sulfatkonzentration im Ablauf nur unwesentlich verändert.
Beispiel 4 :
Es wurde enthärtetes Trinkwasser, das neben 180 mg pro Liter SO4 noch 50 mg pro Liter Cl enthielt, über den Anionenausta. u- seher filtriert, wobei im Ablauf die gleiche Anionenmenge festgestellt wurde.
Wurde dagegen Kohlensäure eingeleitet, so waren die ersten 39 Liter frei von Sulfat, und der Chloridgehalt lag unter 10 mg pro Liter.
Behandelt man gemäss dem beschriebenen Verfahren Rohwasser, so werden die Sulfate und Chloride in die entsprechenden Bicarbonate umgewandelt, und ein zuvor ent härtetes Wasser zeigt nach der Behandlung einen beträehtliehen Gehalt an Natrumbicarbonat.
Es wurde nun weiter gefunden, dass man die Bicarbonate in solchen Wässern vorteilhaft ganz oder teilweise durch nachgeschaltete Wasserstoffionenaustauscher zersetzen kann. Hierzu eignen sieh besonders Kationenaustauscher mittlerer Säurestärke, die Carbonsäuregruppen tragen und die mit verdünnter Mineralsäure oder nach dem be kannten Verfahren der Gemischtregenerie- rung mit Mineralsäure und Kochsalzlösung wiederbelebt werden. Anderseits können auch Sulfonsäuregruppen tragende Austauscher hoher Säurestärke angewendet werden, die unter anderm mit Rücksicht auf einen even tuellen Restgehalt des Wassers an Sulfaten oder Chloriden vorteilhaft unter Anwenduna, des Teilstromprinzips benutzt werden.
Dabei wird zweekmässig ein Teil des vorbehandelten Wassers über H-Austauscher und ein anderer Teil über Na-Austauscher filtriert, und die Teilstrome derart bemessen, dass ein enthärtetes Mischwasser mit dem gewünsch- ten Restbicarbonatgehalt anfällt.
Beispiel 5 :
Ein Brunnenwasser mit 24, 8 Gesamt- und 4, 2 Carbonathärte sowie mit 60 mg pro Liter Cl und 380 mg pro Liter SOs wird mit rtmd 1000 mg pro Liter CO2 versetzt und über einen mit Natriumbiearbonatlösung regenerierten Anionenaustauscher filtriert, wobei stündlich 2 m3 Wasser über 300 Liter eines Harzaustauschers auf der Grundlage von m-Phenylendiamin gegeben werden.
Erhalten wird ein. über die Laufzeit praktisch gleichbleibendes Filtrat mit 0 mg pro Liter SO3, unter 10 mg pro Liter Cl und. einem m-Wert von 12, 8 (entspreehend 35,8 Carbonathärte bzw. Bicarbonatgehalt).
Dieses Filtrat wird anschliessend über 1. 80 Liter eines vomviegend Carbonsäure- gruppen tragenden : FIarzaustausehers filtriert, welcher zuvor mit 7'Voiger Salzsäure behandelt wurde.
Das a. us diesem Filter abfliessende Wasser weist eine Resthärte von 0,03o d. H. und einen konstanten m-Wert von 0 auf, es ist also frei von Härte und Bicarbonat.