CH620598A5 - Method for increasing the exchange turnover in ion exchange processes - Google Patents

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CH620598A5
CH620598A5 CH400676A CH400676A CH620598A5 CH 620598 A5 CH620598 A5 CH 620598A5 CH 400676 A CH400676 A CH 400676A CH 400676 A CH400676 A CH 400676A CH 620598 A5 CH620598 A5 CH 620598A5
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exchange
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CH400676A
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German (de)
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Sandor Dr Vajna
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Vajna Sandor
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J47/00Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebene Verfahren. The invention relates to the method specified in the preamble of claim 1.

Der Ionenaustausch wird heute am häufigsten zur Aufbereitung von Rohwasser angewandt. Mit ihm ist es möglich, einen hohen Trenneffekt zwischen Wasser und den gelösten Ionen zu erzielen. So kann man z. B. bei der Entsalzung von Rohwasser den Gehalt an Kationen und Anionen auf etwa ein Drei- bis Sechshundertstel herabsetzen, womit das behandelte Wasser den üblichen Anforderungen genügt. Die nutzbare Volumenkapazität des Austauscherbettes — allgemeine mit NVK bezeichnet — beträgt dabei 70 bis 80% der Totalkapazität des Austauscherbettes, nachstehend nur noch kurz als Bett bezeichnet. Diese Reaktionen werden allgemein als Beladung, Erschöpfung oder Nutzvorgang bezeichnet. Sie werden beendet, wenn der Vorrat des Bettes an den zu Beginn enthaltenen Ionen erschöpft ist. Diese werden in der Gegenreaktion auf das Bett gebracht, die allgemein als Regenerierung bezeichnet wird. Ion exchange is most often used today for the treatment of raw water. With it it is possible to achieve a high separation effect between water and the dissolved ions. So you can z. B. in the desalination of raw water, the content of cations and anions to about three to six hundredths, so that the treated water meets the usual requirements. The usable volume capacity of the exchanger bed - generally referred to as NVK - is 70 to 80% of the total capacity of the exchanger bed, hereinafter only referred to as bed. These reactions are commonly referred to as loading, exhaustion, or usage. They are terminated when the bed is depleted of the ions it contains. These are brought to bed in the backlash commonly referred to as regeneration.

Um diese Vorgänge einfach beschreiben zu können, werden entsprechend F. Helfferich, «Ion Exchange», McGraw-Hill, New York, 1962, die am Ionenaustausch teilnehmenden Ionen als Gegenionen, die entgegengesetzt beladenen, am Austauschergerüst fest verankerten Ionen als Poly-Ionen und die mit den Poly-Ionen gleichnamigen Ionen der Lösung als Co-Ionen bezeichnet (siehe Helfferich, Seiten 6 und 7). Die Affinitätsverhältnisse zwischen den Gegenionen und den Poly-oder Co-Ionen werden durch den Trennfaktor charakterisiert (siehe Helfferich, Seite 153). In order to be able to simply describe these processes, according to F. Helfferich, "Ion Exchange", McGraw-Hill, New York, 1962, the ions taking part in the ion exchange are counterions, the oppositely charged ions which are firmly anchored to the exchanger structure as polyions and the ions of the solution with the same name as the poly ions are referred to as co-ions (see Helfferich, pages 6 and 7). The affinity relationships between the counterions and the poly or co-ions are characterized by the separation factor (see Helfferich, page 153).

Um die Gegenionen voneinander zu unterscheiden, werden diejenigen, welche in der für die erfindungsgemäss durchgeführte Reaktion, z. B. die Regenerierung, benutzten Lösung enthalten sind, als austauschende und die des Bettes als auszutauschende Gegenionen bezeichnet werden. Die austauschenden Gegenionen haben bei der Regenerierung eines stark dissoziierten Ionenaustauschers zu den Polyionen eine niedrigere Affinität als die auszutauschenden. Bei der damit verbundenen Beladung gelangen die auszutauschenden Gegenionen auf das Bett, das zu Beginn dieser Reaktion mit den austauschenden Gegenionen beladen ist. In order to distinguish the counterions from one another, those which are used in the reaction carried out according to the invention, e.g. B. the regeneration, used solution are referred to as exchanging and those of the bed as counterions to be exchanged. The exchanging counterions have a lower affinity than the ones to be exchanged when regenerating a strongly dissociated ion exchanger to the polyions. With the associated loading, the counterions to be exchanged reach the bed which is loaded with the exchanging counterions at the beginning of this reaction.

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Bei der Beladung hat der Trennfaktor einen erheblich höheren Wert als 1, d. h. die auszutauschenden Gegenionen haben eine viel höhere Affinität zu den Polyionen als die austauschenden Gegenionen. Bei der Regenerierung müssen die letztgenannten Gegenionen wieder auf das Bett gebracht werden. Hierbei ist der Trennfaktor bei stark dissoziierten Ionenaustauschern kleiner als 1. Handelt es sich um die Regenerierung von schwach dissoziierten Ionenaustauschern, so ist der Wert des Trennfaktors infolge des Gehaltes der Regenerierlösung an Wasserstoffionen (Kationenaustauscher) oder Hydroxylionen (Anionenaustauscher) grösser als 1. Die Dissoziationsangaben beziehen sich bei den Kationenaustauschern auf die mit Wasserstoffionen beladenen, bei den Anionenaus-tauschern auf die mit Hydroxylionen beladenen Polyionen. When loading, the separation factor has a significantly higher value than 1, i.e. H. the counterions to be exchanged have a much higher affinity for the polyions than the counterions to be exchanged. During regeneration, the latter counterions have to be put on the bed again. The separation factor for strongly dissociated ion exchangers is less than 1. If the regeneration of weakly dissociated ion exchangers is concerned, the value of the separation factor is greater than 1 due to the hydrogen ion (cation exchanger) or hydroxyl ion (anion exchanger) content in the regeneration solution. The dissociation information refer to the cation exchangers to those loaded with hydrogen ions, to the anion exchangers to those loaded with hydroxyl ions.

Der industrielle lonenaustausch wurde bis vor wenigen Jahren durch das einfache Gleichstromverfahren bestimmt, bei dem die Flüssigkeiten in beiden Austauschreaktionen eines Austauschzyklus von oben nach unten durch das feststehende Bett geleitet werden. Die Bezeichnung «einfach» soll ausdrük-ken, dass alle aus dem Bett fliessenden Flüssigkeiten sofort weggeleitet, d. h. aus dem System entfernt werden. Infolge der vorgenannten Grössenverhältnisse der Trennfaktoren ist es hier erforderlich, bei der Regenerierung einen erheblichen Überschuss an den austauschenden Gegenionen zu verwenden, um die auszutauschenden Gegenionen aus dem Bett in einem solchen Mass zu entfernen, dass bei der Beladung die eingangs erwähnten hohen Trenneffekte erzielt werden können. Until a few years ago, industrial ion exchange was determined by the simple direct current process, in which the liquids in both exchange reactions of an exchange cycle are passed from top to bottom through the fixed bed. The term “simple” is intended to mean that all liquids flowing out of the bed are immediately carried away, i.e. H. be removed from the system. As a result of the aforementioned size ratios of the separation factors, it is necessary here to use a considerable excess of the exchanging counterions during the regeneration in order to remove the counterions to be exchanged from the bed to such an extent that the high separation effects mentioned at the outset can be achieved during loading .

Um dieses Verfahren mit den weiteren bekannten Verfahren vergleichen zu können, wird nachfolgend als Beispiel die unter definierten Verhältnissen durchführbare Regenerierung eines mit Natriumionen beladenen Kationenaustauschers durch Salzsäure benutzt. Im vorliegenden Fall sind etwa 180 bis 200% an Salzsäure, bezogen auf die vom Bett entfernten Natriumionen - beide in chemischen Äquivalenten (äqu) gemessen - erforderlich, um das Bett zu 90% seiner Totalkapazität mit Wasserstoffionen zu beladen. Die Konzentration der gesamten bei diesem Ionenaustausch anfallenden Abwässer, nachstehend als sekundäre Abwässer bezeichnet, beträgt etwa 1 bis 3 Gew. %. In order to be able to compare this process with the other known processes, the regeneration of a cation exchanger loaded with sodium ions by hydrochloric acid, which can be carried out under defined conditions, is used below as an example. In the present case, approximately 180 to 200% of hydrochloric acid, based on the sodium ions removed from the bed - both measured in chemical equivalents (equ) - are required to load the bed with hydrogen ions to 90% of its total capacity. The concentration of the total waste water resulting from this ion exchange, hereinafter referred to as secondary waste water, is about 1 to 3% by weight.

Um den Überschuss an Regeneriermittel zu vermindern, wurden schon zu Beginn der technischen Anwendung des Ionenaustausches Verfahren mit gelagerten Fraktionen benutzt, in denen auf das feststehende Bett bei der Regenerierung eine oder mehr als eine Fraktion, die im vorangehenden Austauschzyklus erhalten wurde, aufgegeben wurde bzw. wurden und erst nach dieser bzw. diesen die von aussen dem System zugeführte frische Lösung und schliesslich Wasser. Aus dem Bett wurden der Reihe nach erhalten: Wasser und das gebrauchte Régénérât, die weggeleitet wurden, sowie eine oder mehr als eine Fraktion, die wieder eingelagert wurde bzw. wurden. Anschliessend wurde noch gebrauchtes Waschwasser erhalten, das gleichfalls weggeleitet wurde. Die Anzahl der Fraktionen betrug meistens 1, seltener 2 bis 4 und in einigen wenigen Fällen bei Anwendung von Fraktionen mit sehr kleinem Volumen 7 bis 15. Mit diesem Verfahren konnte der Salzsäurebedarf im obigen Vergleichsbeispiel bei sonst gleichem Resultat auf 150 bis 170% vermindert werden. Die Konzentration der sekundären Abwässer betrug auch hier etwa 1 bis 3 Gew. %. Dieses beispielsweise in der DE-PS 393 044 und DE-PS 397 848 beschriebene sogenannte einfache Fraktionsverfahren konnte sich jedoch trotz vielfältiger Bemühungen nicht durchsetzen, weil der erreichte Effekt den technischen Aufwand nicht rechtfertigte. Heute wird es kaum noch angewandt. In order to reduce the excess of regenerating agent, processes with stored fractions were used already at the beginning of the technical application of the ion exchange, in which one or more than one fraction, which was obtained in the previous exchange cycle, was added to the fixed bed during regeneration or were and only after this or these the fresh solution supplied to the system from outside and finally water. The following were obtained from the bed in turn: water and the used Régénérât that were carried away, and one or more than one fraction that was or were put back into storage. Subsequently used washing water was obtained, which was also carried away. The number of fractions was mostly 1, more rarely 2 to 4 and in a few cases using fractions with a very small volume 7 to 15. With this method, the hydrochloric acid requirement in the comparative example above could be reduced to 150 to 170% with otherwise the same result. The concentration of the secondary wastewater was also about 1 to 3% by weight. However, this so-called simple fraction process described in DE-PS 393 044 and DE-PS 397 848, for example, could not prevail despite various efforts because the effect achieved did not justify the technical effort. Today it is hardly used anymore.

Eine bedeutende Entwicklung stellt das seit etwa 10 Jahren verwendete einfache Gegenstromverfahren dar, in dem die Flüssigkeiten in der einen Reaktion des Austauschzyklus von oben nach unten und in der anderen von unten nach oben durch das feststehende Bett geleitet werden. Die austretenden Flüssigkeiten werden sofort weggeleitet. In diesem Verfahren ist es nicht erforderlich, die Regenerierung des Bettes so weit wie bei den vorgenannten Verfahren zu führen, da es mit dem Gegenstromprinzip möglich ist, in beiden Reaktionen gleichzeitig hohe Austauschumsätze zu erzielen. Die in der Regenerierung benutzten Chemikalien werden also-mit guter Ausbeute verwendet, und der Trenneffekt bei der Beladung ist sogar höher als im einfachen Gleichstromverfahren. Allerdings kann dies nur bei einem relativ niedrigen Wert der NVK erreicht werden. Im Vergleichsbeispiel beträgt der Salzsäureverbrauch nach diesem Verfahren 120 bis 130% bei einer NVK von 75 % der Totalkapazität. Die Konzentration der sekundären Abwässer liegt hier ebenfalls bei etwa 1 bis 3 Gew. %. An important development is the simple countercurrent process, which has been used for around 10 years, in which the liquids are passed through the fixed bed in one reaction of the exchange cycle from top to bottom and in the other from bottom to top. The escaping liquids are immediately carried away. In this process, it is not necessary to carry out the regeneration of the bed as far as in the aforementioned processes, since it is possible with the countercurrent principle to achieve high exchange conversions in both reactions at the same time. The chemicals used in the regeneration are therefore used with a good yield, and the separation effect during loading is even higher than in the simple direct current process. However, this can only be achieved with a relatively low NVK value. In the comparative example, the hydrochloric acid consumption according to this method is 120 to 130% with an NVK of 75% of the total capacity. The concentration of the secondary wastewater is also around 1 to 3% by weight.

Fast gleichzeitig mit dem Gegenstromverfahren sind mehrere Verfahren entwickelt worden, bei denen die Austauschreaktionen mit stehenden Austauscherfüllungen im einfachen Gleichstromverfahren durchgeführt werden, wobei die von aussen zugeführten Lösungen und das Wasser gleichzeitig an voneinander entfernten Stellen in die Füllung eingeleitet werden. Ist ein vorbestimmter Grenzwert einer charakteristischen Eigenschaft in der austretenden Lösung erreicht, so wird die Zufuhr der Flüssigkeiten abgestellt und die Füllung in ihrem Behälter um einen bestimmten Abschnitt entgegen der Strömungsrichtung der Flüssigkeiten verschoben. Der dadurch freigewordene Raum wird mit frisch regeneriertem oder bela-denem Austauscherharz gefüllt. Dann werden die Flüssigkeiten wieder zugeführt, bis der Grenzwert erneut erreicht ist. Die Anzahl der bei der Regenerierung durchströmten Abschnitte ist grösser als die bei der Beladung. Bei diesem Verfahren werden die Regenerierionen fast so gut ausgenutzt wie beim einfachen Gegenstromverfahren, und der Wert der NVK ist auch etwa gleich gross. Man kann in diesen Verfahren auch mit konzentrierten Lösungen arbeiten, als es in den bisher aufgezählten Verfahren möglich war. Die erhaltenen Regenerate haben eine Konzentration von 40 bis 60% der von aussen zügeführten Lösung, und die Konzentration der sekundären Abwässer liegt bei etwa 4 bis 8 Gew. %. Trotz dieser Vorteile konnten diese bekannten Verfahren aber das einfache Gegenstromverfahren nicht verdrängen, weil die zu ihrer Durchführung erforderliche Anlagen zu aufwendig sind. Almost simultaneously with the countercurrent process, several processes have been developed in which the exchange reactions with standing exchanger fillings are carried out in a simple direct current process, the solutions and the water supplied from the outside being simultaneously introduced into the filling at distant locations. If a predetermined limit value of a characteristic property in the emerging solution has been reached, the supply of the liquids is switched off and the filling in its container is shifted by a certain section against the direction of flow of the liquids. The space thus freed up is filled with freshly regenerated or loaded exchange resin. Then the liquids are added again until the limit value is reached again. The number of sections flowed through during regeneration is greater than that during loading. This process uses the regeneration ions almost as well as the simple countercurrent process, and the value of the NVK is also roughly the same. You can also work with concentrated solutions in these processes than was possible in the previously listed processes. The regenerates obtained have a concentration of 40 to 60% of the solution supplied from the outside, and the concentration of the secondary wastewater is about 4 to 8% by weight. Despite these advantages, however, these known methods could not displace the simple countercurrent method because the systems required to carry them out are too complex.

Ebenfalls zu etwa derselben Zeit wurde ein fünftes Verfahren entwickelt, in dem zwar wie beim einfachen Fraktionenverfahren gelagerte Fraktionen benutzt werden, das sich aber dennoch grundsätzlich von diesem unterscheidet. Gelagerte Fraktionen werden in diesem Verfahren nicht nur in der Austauschreaktion, sondern auch nach deren Beendigung bei der Verdrängung der Reaktionslösung durch Wasser und vorzugsweise auch vor Beginn der Austauschreaktion bei der Verdrängung des im Bett enthaltenen Wassers durch die Reaktionslösung benutzt. Die Vermischung der aus dem Bett erhaltenen Fraktionen bis zu ihrer Wiederverwendung im nächsten Zyklus wird gewollt verhindert oder zumindest gesteuert. Besondere Massnahmen dienen der Sicherstellung einer gleichmässigen Strömung der Flüssigkeiten durch das feststehende Bett. Dieses beispielsweise in der DE-PS 1 442 500 und US-PS 3 448 043 beschriebene Verfahren, das auch als Inten-siv-Fraktionenprozess - nachstehend abgekürzt IFP - bezeichnet wird, ist zur Anwendung für präparative Zwecke entstanden, bei denen in wenigstens einer Ionenaustauschreaktion des Zyklus Lösungen erhalten werden, deren Salzgehalt einen solchen Wert hat, dass der höhere Aufwand für die Anlage und deren Betrieb gerechtfertigt ist. Mit dem IFP kann man die austauschenden Gegenionen immer in hohem Grad ausnutzen und mit konzentrierten Lösungen arbeiten, so dass die Konzentration der produzierten Lösungen 80 bis 90% derjenigen der angewandten Lösungen erreichen kann. Im Vergleichsbeispiel sinkt beim IFP der Salzsäureaufwand auf 103 A fifth method was also developed at about the same time, in which fractions stored as in the simple fraction method are used, but which is fundamentally different from this. In this process, stored fractions are used not only in the exchange reaction, but also after their termination in the displacement of the reaction solution by water and preferably also before the start of the exchange reaction in the displacement of the water contained in the bed by the reaction solution. The mixing of the fractions obtained from the bed until their reuse in the next cycle is intentionally prevented or at least controlled. Special measures serve to ensure an even flow of liquids through the fixed bed. This method, for example described in DE-PS 1 442 500 and US-PS 3 448 043, which is also referred to as an intensive fraction process - hereinafter abbreviated IFP - has been developed for use in preparative purposes in which in at least one ion exchange reaction of the cycle, solutions are obtained whose salt content is of such a value that the higher expenditure for the plant and its operation is justified. With the IFP, the exchanging counterions can always be used to a high degree and work with concentrated solutions, so that the concentration of the solutions produced can reach 80 to 90% of that of the solutions used. In the comparative example, the hydrochloric acid expenditure drops to 103 in the IFP

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bis 104Cf. wobei die NVK bei 85 bis 90% der Totalkapazität liegt. Die Konzentration der sekundären Abwässer beträgt etwa 10 bis 15 Gew.%. Entsprechende Ergebnisse werden bei der Regenerierung der in den eingangs erwähnten Fällen zur Aufbereitung von Rohwasser angewandten Ionenaustauscher erreicht. up to 104Cf. the NVK is 85 to 90% of the total capacity. The concentration of the secondary wastewater is about 10 to 15% by weight. Corresponding results are achieved in the regeneration of the ion exchangers used in the aforementioned cases for the treatment of raw water.

Trotz dieser guten Ergebnisse hat der IFP bei der Aufbereitung von Rohwasser keine allgemeine Anwendung gefunden. Der Vorteil dieses Verfahrens gegenüber dem heute meist angewandten einfachen Gegenstromverfahren ist bezüglich des Regeneriermittelaufwandes zwar vorhanden, aber dieser reicht allein nicht aus, um den grösseren Aufwand für die Anlage und den Betrieb zu kompensieren. Die erheblich höhere Konzentration der sekundären Abwässer hat bisher keine so grosse Bedeutung gehabt, dass sie bei der Kompensation eine Rolle gespielt hätte. Despite these good results, the IFP has not found general application in the treatment of raw water. The advantage of this method over the simple countercurrent method that is mostly used today is present in terms of the amount of regenerating agent, but this alone is not sufficient to compensate for the greater effort for the system and the operation. The significantly higher concentration of secondary wastewater has so far not been so important that it would have played a role in the compensation.

Seit einigen Jahren gewinnt der Umweltschutz zunehmend an Bedeutung. Schon heute werden erhebliche Forderungen an die Reinheit der abgelassenen Abwässer gestellt. In vielen Industrien entstehen Abwässer, die nicht mehr in die Flüsse oder ins Meer abgelassen werden dürfen. Infolge des eingangs erwähnten hohen Trenneffektes ist der lonenaustausch zur Entfernung der schädlichen oder giftigen Ionen oder der in übermässigen Mengen vorhandenen Salze an sich besser geeignet als alle anderen bekannten Verfahren, wie z. B. die Elektrodialyse oder die umgekehrte Osmose. Der erste Nachteil des Ionenaustausches liegt jedoch darin, dass man im sekundären Abwasser beim Kationenaustausch mindestens ein Äquivalent Salz pro Äquivalent entferntes Ion und bei der Entsalzung mindestens zwei Äquivalente Salz pro Äquivalent entferntes Salz erhält. Diese Mindestmengen würde man auch nur dann erhalten, wenn man mit der äquivalenten Menge des Regeneriermittels auskäme. Der zweite Nachteil ist, dass die Konzentration der sekundären Abwässer zu niedrig ist, so dass deren Abschaffung mindestens dieselben Probleme wie das ursprüngliche Abwasser aufwirft. Environmental protection has become increasingly important in recent years. There are already considerable demands on the purity of the discharged wastewater. In many industries there is wastewater that can no longer be discharged into the rivers or into the sea. As a result of the high separation effect mentioned at the outset, the ion exchange for removing the harmful or poisonous ions or the salts present in excessive amounts is more suitable per se than all other known processes, such as, for. B. electrodialysis or reverse osmosis. The first disadvantage of ion exchange is, however, that at least one equivalent of salt per equivalent of removed ion is obtained in the secondary waste water during cation exchange and at least two equivalents of salt per equivalent of removed salt during desalination. These minimum amounts would only be obtained if the equivalent amount of the regenerating agent were sufficient. The second disadvantage is that the concentration of the secondary wastewater is too low, so that its disposal poses at least the same problems as the original wastewater.

Um den Ionenaustausch bei der Beseitigung der Abwässer in der Industrie und ggf. auch in den Kommunen anwenden zu können, muss er folgenden Forderungen entsprechen: In order to be able to use ion exchange in the disposal of wastewater in industry and possibly also in municipalities, it must meet the following requirements:

1. Der Verbrauch an den zur Regenerierung erforderlichen austauschenden Gegenionen soll sehr nahe an dem mit den auszutauschenden Gegenionen äquivalenten Wert liegen. 1. The consumption of the exchanging counterions required for regeneration should be very close to the value equivalent to the counterions to be exchanged.

2. Das sekundäre Abwasser des Ionenaustausches soll eine möglichst hohe Konzentration haben, so dass seine Abschaffung keine unlösbaren Probleme stellt. Diese Probleme entfallen völlig, wenn das bzw. die Salze des sekundären Abwassers verwertbar sind. Die Verwertung, bei der meistens das Wasser vom gelösten Salz getrennt werden muss, wird durch die Konzentration der erhaltenen Lösung beeinflusst. Sie trägt einen Teil oder u. U. auch die gesamten Abschaffungskosten. Aber auch dann, wenn das sekundäre Abwasser chemisch behandelt, deponiert oder ins Meer transportiert werden soll, hängen die Kosten hierfür von der Konzentration des sekundären Abwassers ab. 2. The secondary wastewater from the ion exchange should have a concentration as high as possible so that its abolition does not pose any insoluble problems. These problems are completely eliminated if the secondary waste water or salts can be used. The utilization, in which mostly the water has to be separated from the dissolved salt, is influenced by the concentration of the solution obtained. It carries part or u. U. also the total abolition costs. But even if the secondary wastewater is to be chemically treated, landfilled or transported to the sea, the costs for this depend on the concentration of the secondary wastewater.

3. Die Gesamtwirtschaftlichkeit soll möglichst günstig sein, d. h. die Summe aller Kosten, die beim lonenaustausch durch die Errichtung und das Betreiben der Anlage und die Abschaffung des sekundären Abwassers bedingt sind, soll möglichst niedrig sein, um insbesondere den Umweltschutz zu fördern. 3. The overall economy should be as cheap as possible, d. H. the total of all costs incurred in the ion exchange due to the construction and operation of the plant and the elimination of the secondary wastewater should be as low as possible, in particular to promote environmental protection.

Keines der bekannten Ionenaustauschverfahren kann alle diese Forderungen erfüllen. Noch am nächsten kommt diesem Ziel der IFP, der den ersten zwei Forderungen entspricht, aber infolge des Aufwandes für die Anlage der dritten Forderung nur zum Teil entsprechen kann. Das Urteil über die Anwendung des lonenaustausches zur Beseitigung der Abwässer ist deshalb allgemein ablehnend. In Winnacker-Küchler, «Chemische Technologie», C. Hanser Verlag, München, 1975, Band 7, Seite 700 heisst es hierzu, dass die Entsalzung von Abwässern mittels lonenaustausch keine allgemein anwendbare praktische Lösung ist. None of the known ion exchange processes can meet all of these requirements. The IFP comes closest to this goal, which corresponds to the first two requirements, but can only partially meet the third requirement due to the effort for the investment. The judgment on the use of ion exchange to remove waste water is therefore generally negative. In Winnacker-Küchler, “Chemische Technologie”, C. Hanser Verlag, Munich, 1975, Volume 7, page 700, it states that the desalination of waste water by means of ion exchange is not a generally applicable practical solution.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Ionenaustauschverfahren so durchzuführen, dass die vorstehend angeführten Nachteile vermieden werden. Mit einem möglichst geringen Aufwand für das Errichten und Betreiben der Anlage soll ein möglichst hoher Austauschumsatz erreicht werden, wobei die aus der Anlage abzuführenden Austauschprodukte mit möglichst geringem Aufwand abschaffbar sein sollen, um insbesondere den durch den Umweltschutz gestellten Forderungen genügen zu können. Der Austauschumsatz soll erhöht werden bei gleichbleibendem oder sogar geringer werdendem Chemikalienverbrauch z. B. für die Regenerierung. The object of the invention is to carry out ion exchange processes in such a way that the disadvantages mentioned above are avoided. With the least possible effort for setting up and operating the system, the highest possible exchange turnover should be achieved, the exchange products to be discharged from the system should be able to be eliminated with as little effort as possible, in particular to be able to meet the requirements imposed by environmental protection. The exchange sales should be increased with constant or even lower chemical consumption z. B. for regeneration.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vom einfachen Fraktionenverfahren mit einer oder mehreren Reaktionsfraktionen ausgegangen und erfin-dungsgemäss vorgesehen, dieses nach den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Prinzipien durchzuführen. To achieve this object, a simple fraction process with one or more reaction fractions is used as the starting point in the preamble of claim 1 and the invention provides for this to be carried out according to the principles specified in the characterizing part of claim 1.

Zur weitgehenden Verhinderung der relativen Verschiebung der aus der Zuleitung gleichzeitig auf das Bett gegebenen Flüssigkeitsteilchen wird im Sinne der Erfindung die auf das Bett aufzugebende Flüssigkeit nach Verlassen der Zuleitung im Luftraum über dem Bett gleichmässig auf den Bettquerschnitt verteilt. Dazu werden bekannte Vorrichtungen, wie z. B. eine Spiraldüse, verwendet. Zum selben Zweck wird die Höhe der sich über der Austauscherschicht des Bettes befindlichen Flüssigkeitsschicht möglichst gering, vorzugsweise zwischen etwa 1 und 5 cm, gehalten. Die Regelung der Schichthöhe erfolgt mittels bekannter Vorrichtungen, wie z. B. einem Schwimmerpaar, bei dem der eine auf das Niveau der Austauscherschicht des Bettes und der andere auf das der Flüssigkeitsschicht anspricht und die Höhendifferenz der beiden Schwimmer als Impulsgabe für die Regelung der Geschwindigkeit der Zu und/oder Abführung der Flüssigkeiten dient. Die schädliche Wirkung des toten Volumens dieser Flüssigkeitsschicht wird durch die mit hoher Geschwindigkeit auf sie eintreffenden Flüssigkeitsstrahlen aus der Zuleitung aufgehoben, wodurch die Schicht in ständiger kräftiger Bewegung gehalten wird. In order to largely prevent the relative displacement of the liquid particles which are simultaneously fed onto the bed from the feed line, the liquid to be fed onto the bed is evenly distributed over the bed cross section after leaving the feed line in the air space above the bed. Known devices, such as. B. a spiral nozzle used. For the same purpose, the height of the liquid layer located above the exchange layer of the bed is kept as low as possible, preferably between about 1 and 5 cm. The regulation of the layer height is carried out by means of known devices, such as. B. a pair of floats, in which one responds to the level of the exchange layer of the bed and the other to that of the liquid layer and the height difference of the two floats serves as an impulse for regulating the speed of the supply and / or discharge of the liquids. The damaging effect of the dead volume of this liquid layer is canceled out by the liquid jets arriving at high speed from the supply line, which keeps the layer in constant vigorous movement.

Nachteilige Verschiebungen der Flüssigkeitsteilchen relativ zueinander können auch innerhalb des Bettes selbst, d. h. innerhalb der Austauscherschicht, auftreten. Von Bedeutung sind dabei die in Durchströmungsrichtung des Bettes, also in dessen Längsrichtung, erfolgenden Verschiebungen. Um diese zu verhindern oder doch weitgehend zu vermindern, wird der Boden, auf dem das Bett innerhalb des Austauscherbehälters ruht, in bekannter Weise mit gleichmässig verteilten engen Durchströmspalten (Filterdüsen) versehen, welche die Harzkörner nicht hindurchlassen und einen Stau in der Strömung bewirken, wodurch diese gleichmässig auf die Durchströmspalten verteilt wird. Zusammen mit der gleichmässigen Aufgabe der Flüssigkeit auf die Bettoberfläche wird auf diese Weise sichergestellt, dass die Strömung innerhalb des Bettes praktisch immer gleichmässig über dessen Querschnitt verteilt ist und ein Vorauseilen bzw. Zurückbleiben einzelner Flüssigkeitsteilchen wenigstens weitgehend verhindert wird. Adverse displacements of the liquid particles relative to one another can also occur within the bed itself, i. H. within the exchange layer. The shifts that occur in the direction of flow through the bed, that is to say in the longitudinal direction thereof, are of importance. In order to prevent or at least largely reduce this, the floor on which the bed rests within the exchanger tank is provided in a known manner with evenly distributed narrow flow gaps (filter nozzles) which do not let the resin particles through and cause a jam in the flow, as a result of which this is evenly distributed across the flow gaps. Together with the uniform application of the liquid to the bed surface, it is ensured in this way that the flow within the bed is practically always uniformly distributed over its cross-section and at least largely prevents individual liquid particles from leading or remaining behind.

Relative Verschiebungen können auch in dem Raum zwischen dem das Bett tragenden Boden, dem sogenannten Düsenboden, und dem eigentlichen Behälterboden auftreten. Dieser Raum ist während der Austauschreaktion mit Flüssigkeit gefüllt. In ihm können sich auch ganze Flüssigkeitsteilmengen, die aus dem Bett gleichzeitig ausgetreten sind, relativ zueinander verschieben. Unter Flüssigkeitsteilmenge ist die Gesamtheit aller Flüssigkeitsteilchen zu verstehen, die innerhalb einer gewissen endlichen Zeitspanne, beispielsweise mehreren Sekunden, unmittelbar nacheinander das Bett verlassen. Diese Flüssigkeitsteilmengen können sich im Raum unterhalb des Düsenbodens relativ zueinander verschieben. Relative shifts can also occur in the space between the floor supporting the bed, the so-called nozzle floor, and the actual tank floor. This space is filled with liquid during the exchange reaction. In it, whole liquid quantities that have emerged from the bed at the same time can shift relative to each other. A liquid subset is to be understood as the totality of all liquid particles that leave the bed one after the other within a certain finite period of time, for example several seconds. These liquid subsets can shift relative to each other in the space below the nozzle bottom.

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insbesondere dann, wenn die Dichte der aufeinanderfolgenden Teilmengen zunimmt. Durch die Relativverschiebung zwischen den Teilmengen wird eine grosse Verschiebung zwischen unmittelbar nacheinander auf das Bett aufgegebenen Flüssigkeitsteilchen verursacht. Um diese Wirkung des Bodenraumes zu beseitigen oder doch zu vermindern, wird erfin-dungsgemäss sein Volumen so weit verkleinert, wie es fertigungstechnisch möglich ist. Der verbleibende Raum kann dann noch z. B. in bekannter Weise mit Füllkörpern ausgefüllt werden. especially when the density of the successive subsets increases. The relative shift between the subsets causes a large shift between liquid particles placed on the bed one after the other. In order to eliminate or at least reduce this effect of the floor space, its volume is reduced according to the invention as much as is technically possible. The remaining space can then z. B. filled in a known manner with packing.

Beim erfindungsgemässen Verfahren ist entsprechend dem Kennzeichen des Anspruchs 1 weiterhin vorgesehen, den Co-lonengehalt der einen oder mehrerer Reaktionsfraktionen konstant zu halten, wozu das Volumen der Reaktionsfrak-tion(en), das Volumen sowie der Co-Ionengehalt der von aussen zugeführten Lösung und das Volumen der aus dem System weggeleiteten Flüssigkeiten konstant gehalten werden. In the method according to the invention, it is further provided, according to the characterizing part of claim 1, to keep the co-ion content of the one or more reaction fractions constant, for which purpose the volume of the reaction fraction (s), the volume and the co-ion content of the solution supplied from the outside and the volume of the liquids discharged from the system are kept constant.

Der hier beschriebene Zustand wird zu Beginn einer neuen Reihe von Austauschzyklen nicht sofort erreicht, sondern kann erst nach Durchführung von mehreren Zyklen unter Konstanthaltung der erwähnten Grössen erreicht werden. In diesem stationären Zustand bleibt die Zusammensetzung aller an dem Austausch teilnehmenden Flüssigkeiten, bis auf die statistischen Streuungen konstant. Diese Reproduzierbarkeit der Zusammensetzung ist erforderlich zum Erreichen der vorteilhaften industriellen Ergebnisse des erfindungsgemässen Verfahrens. The state described here is not reached immediately at the beginning of a new series of exchange cycles, but can only be achieved after several cycles have been carried out while keeping the aforementioned variables constant. In this steady state, the composition of all liquids participating in the exchange remains constant except for the statistical scatter. This reproducibility of the composition is necessary to achieve the advantageous industrial results of the method according to the invention.

Mit den vorgenannten Massnahmen wird bereits eine deutliche Verbesserung des mit dem einfachen Fraktionenverfahren erreichbaren Austauschumsatzes durch einen vergleichsweise geringen Aufwand für das Errichten und Betreiben der Anlage erzielt. Eine weitere Verbesserung des Verfahrensergebnisses wird erreicht, wenn gemäss Anspruch 2 jede Reaktionsfraktion für sich in ihrem Behälter vermischt wird. Dadurch wird die unkontrollierte Relativverschiebung der Flüssigkeitsteilchen bzw. Flüssigkeitsteilmengen vermieden. Die Fraktionen werden während oder kurz nach ihrer Einlagerung möglichst weitgehend vermischt. Dies kann auf bekannte Weise, z. B. mit Hilfe von Rührern oder durch eine entsprechend starke Verwirbelung beim Einleiten in die Behälter, erfolgen. With the aforementioned measures, a significant improvement in the exchange turnover that can be achieved with the simple fraction process is achieved by a comparatively low expenditure for the construction and operation of the plant. A further improvement in the process result is achieved if, according to claim 2, each reaction fraction is mixed in its container. This avoids the uncontrolled relative displacement of the liquid particles or liquid subsets. The fractions are mixed as much as possible during or shortly after their storage. This can be done in a known manner, e.g. B. with the help of stirrers or by a correspondingly strong vortex when introducing into the container.

Die Fraktion(en) und ggf. die von aussen zugeführte Lösung, wenn diese über dieselbe Pumpe aufgegeben wird, werden im allgemeinen nicht unmittelbar, sondern über einen gemeinsamen Vorlagebehälter der Pumpe zugeführt, die sie zum Bett führt. Um entsprechend Anspruch 3 die Vermischung nacheinander aufzugebender Lösungen möglichst gering zu halten, ist vorgesehen, das Volumen des Vorlagebehälters möglichst klein zu halten und diesen ggf. noch mit Füllkörpern auszufüllen. The fraction (s) and, if applicable, the solution supplied from the outside, if this is fed in via the same pump, are generally not fed directly to the pump, but rather via a common reservoir, which leads them to the bed. In order to keep the mixing of solutions to be added in succession as low as possible in accordance with claim 3, it is provided that the volume of the storage container is kept as small as possible and that it may also be filled with packing elements.

Zur Feststellung, ob der Co-Ionengehalt der wenigstens einen Reaktionsfraktion konstant ist oder nicht, können grundsätzlich die Reaktionsfraktionen selbst untersucht werden. Vorteilhafter ist es jedoch, gemäss Anspruch 4 die Zusammensetzung einer nach der Reaktionsfraktion bzw. bei mehreren nach der letzten Reaktionsfraktion aus dem Bett erhaltenen Lösung zu kontrollieren. So lange sich der Co-Io-nengehalt der Kontrollösung ändert, ist der stationäre Zustand noch nicht erreicht oder nicht mehr gegeben. In principle, the reaction fractions themselves can be examined to determine whether the co-ion content of the at least one reaction fraction is constant or not. However, it is more advantageous to control the composition of a solution obtained from the bed after the reaction fraction or, in the case of several, after the last reaction fraction. As long as the co-ion content of the control solution changes, the steady state has not yet been reached or is no longer present.

Um diese Indikatorfunktion richtig zu erfüllen, sollte sich der Co-lonengehalt der Kontrollösung auch bei kleinen Änderungen im System leicht messbar ändern. Es hat sich deshalb als vorteilhaft erwiesen, die Kontrollösung unmittelbar nach der (letzten) Reaktionsfraktion aufzufangen. In diesem Fall ist der Co-Ionengehalt der Lösung gross genug, um ihn genau bestimmen zu können, und er reagiert schnell auf die Änderungen im System. In order to properly perform this indicator function, the co-ion content of the control solution should change easily, even with small changes in the system. It has therefore proven to be advantageous to collect the control solution immediately after the (last) reaction fraction. In this case, the co-ion content of the solution is high enough to be able to determine it precisely, and it reacts quickly to changes in the system.

Das Erreichen des stationären Zustandes auf die beschriebene Weise bedeutet noch nicht, dass sich das System im optimalen Zustand befindet. Dies wird erst dann erreicht, wenn der Co-lonengehalt der Reaktionsfraktionen mit festgelegtem Volumen maximal ist. Hierdurch ist gesichert, dass der sich in jeder Fraktion abspielende lonenaustausch zu einem unter den gegebenen Bedingungen maximalen Umsatz führt. Die Grösse des Maximalwertes hängt auch vom Verfahren ab, das zum Verdrängen der Reaktionslösung aus dem Bett benutzt wird. Das Verdrängungsverfahren bestimmt den Verlust an Co-Ionen und den damit verbundenen Gegenionen im gebrauchten Waschwasser, das aus dem System weggeleitet wird. Je grösser der Verlust, um so kleiner wird der Co-Ionengehalt der Reak-tionsfraktion(en) sein. Reaching the steady state in the manner described does not mean that the system is in the optimal state. This is only achieved when the co-ion content of the reaction fractions is at a maximum with a fixed volume. This ensures that the ion exchange taking place in each fraction leads to a maximum conversion under the given conditions. The size of the maximum value also depends on the method used to displace the reaction solution from the bed. The displacement process determines the loss of Co ions and the associated counter ions in the used wash water, which is led away from the system. The greater the loss, the smaller the co-ion content of the reaction fraction (s).

Anderseits wird durch das Verdrängungsverfahren die Verdünnung der Reaktionsfraktion (en) durch eindringendes Verdrängungswasser bedingt. Je geringer die Verdünnung, um so höher ist der lonengehalt der Reaktionsfraktion(en) bei demselben Volumen. On the other hand, the displacement process results in the dilution of the reaction fraction (s) by penetrating displacement water. The lower the dilution, the higher the ion content of the reaction fraction (s) at the same volume.

Durch Einhaltung der besprochenen verfahrenstechnischen Bedingungen wird bereits eine erhebliche Verbesserung der Ergebnisse des einfachen Fraktionenverfahrens erreicht, wenngleich sie die allerdings mit einem grösseren Anlagenaufwand, jedoch unter sonst gleichen Bedingungen im IFP erzielten Ergebnisse noch nicht erreichen. Es wurde nun gefunden, dass man die Ergebnisse des mit einer erheblich kleineren Anzahl von Fraktionen arbeitenden erfindungsgemässen Verfahrens noch weiter verbessern kann, wenn man die Fraktio-nengrösse in geeigneter Weise festlegt. By observing the procedural conditions discussed, a considerable improvement in the results of the simple fractional process is already achieved, although they do not yet achieve the results achieved with a larger plant outlay, but under otherwise identical conditions in the IFP. It has now been found that the results of the process according to the invention, which works with a considerably smaller number of fractions, can be improved even further if the fraction size is determined in a suitable manner.

Nach dieser Erkenntnis wurde angestrebt, eine allgemein anwendbare Regel zu schaffen, welche unabhängig von der Austauschreaktion und deren Durchführungsbedingungen benutzbar ist. Diese Regel ist im Anspruch 5 angegeben. Sie ist auch ausserhalb des Rahmens der Erfindung mit Vorteil anwendbar, da sie in jedem Falle, d. h. auch unabhängig von den vorgenannten verfahrenstechnischen Massnahmen, zu einer Verminderung der Anzahl der Reaktionsfraktionen führt. After this knowledge, the aim was to create a generally applicable rule that can be used regardless of the exchange reaction and its implementation conditions. This rule is specified in claim 5. It can also be advantageously used outside the scope of the invention, since in any case, i.e. H. independent of the aforementioned process engineering measures, leads to a reduction in the number of reaction fractions.

Als charakteristischer Kennwert der Reaktionsfraktion wird erfindungsgemäss der in ihr beim Kontakt mit dem Bett erzielte Austauschumsatz verwendet. Um den Umsatz mit einer dimensionslosen Zahl angeben zu können, wurde der in jeder Reaktionsfraktion erreichte Umsatz auf den unter den gegebenen Bedingungen maximal möglichen Austauschumsatz — nachstehend als MA bezeichnet — bezogen. Der MA wird durch die Zusammensetzung der einzelnen Reaktionsfraktion und des Bettes bei ihrer Aufgabe, den Trennfaktor der Reaktion unter diesen Bedingungen, der Temperatur, der Durchsatzgeschwindigkeit der Fraktion usw. beeinflusst, d. h. durch die Gesamtheit der Arbeitsbedingungen, die den Ablauf der lonenaustauschreaktion bestimmen. Der Wert des MA ist also von Fall zu Fall verschieden; durch die prozentuale Angabe des beim Durchleiten der verwendeten Reaktionsfraktion erzielten Umsatzes wird jedoch ein Wert geschaffen, der für jede Austauschreaktion gleich gültig ist. According to the invention, the exchange conversion achieved in contact with the bed is used as a characteristic parameter of the reaction fraction. In order to be able to indicate the conversion with a dimensionless number, the conversion achieved in each reaction fraction was based on the maximum possible exchange conversion under the given conditions - hereinafter referred to as MA. The MA is influenced by the composition of the individual reaction fraction and the bed in their task, the separation factor of the reaction under these conditions, the temperature, the throughput rate of the fraction, etc. H. through the entirety of the working conditions that determine the course of the ion exchange reaction. The value of the MA therefore varies from case to case; However, the percentage of the turnover achieved when the reaction fraction used was passed through creates a value which is equally valid for each exchange reaction.

Bei der Bestimmung des MA geht man vorteilhaft von einem Beladungszustand des Bettes aus, der bei der tatsächlichen Durchführung des Verfahrens gar nicht vorkommt. Dazu wird eine Lösung, deren Zusammensetzung derjenigen der vor der Reaktionsfraktion aufgegebenen Lösung entspricht (die gegebenenfalls auch eine Fraktion ist), so lange auf das Bett gegeben, bis sich ein Gleichgewicht zwischen den beiden einstellt, wobei die Bedingungen der tatsächlichen Durchführung des Verfahrens einzuhalten sind. Das Bett wird danach ausgewaschen. Dieser Zustand ist vollständig definiert und reproduzierbar. Auf das so vorbereitete Bett wird nun eine weitere Lösung aufgegeben, deren Zusammensetzung gleich derjenigen der zu untersuchenden Reaktionsfraktion ist. Diese wird unter den Bedingungen, die bei der tatsächlichen Durchfüh- When determining the MA, it is advantageously assumed that the bed is in a loaded state, which does not occur when the method is actually carried out. For this purpose, a solution, the composition of which corresponds to that of the solution introduced before the reaction fraction (which may also be a fraction), is added to the bed until an equilibrium is established between the two, the conditions of the actual implementation of the process being observed . The bed is then washed out. This condition is fully defined and reproducible. A further solution, the composition of which is equal to that of the reaction fraction to be investigated, is now applied to the bed prepared in this way. This is carried out under the conditions

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rung des Verfahrens herrschen, so lange durch das Bett geleitet, bis das Gleichgewicht erreicht ist, d. h. der Auslauf die gleiche Zusammensetzung wie der Einlauf aufweist. Dann wird der gesammelte Auslauf analysiert und die Menge der ausgetauschten Gegenionen bestimmt. Diese Menge stellt den MA dar. of the process, pass through the bed until equilibrium is reached, d. H. the outlet has the same composition as the inlet. Then the collected runout is analyzed and the amount of counterions exchanged is determined. This set represents the MA.

Der Co-Ionengehalt der Reaktionsfraktion(en) wird nun mit Vorteil so gross gewählt, dass der beim Durchleiten der Reaktionsfraktion(en) auftretende Austauschumsatz die im Anspruch 5 angegebene Grösse hat. The co-ion content of the reaction fraction (s) is now advantageously chosen to be so large that the exchange conversion occurring when the reaction fraction (s) is passed through has the size specified in claim 5.

Die Verdrängung der einen bzw. bei mehreren der letzten Reaktionsfraktion aus dem Bett kann nach Anspruch 6 durch eine einzige eingelagerte Verdrängungsfraktion erfolgen, die vorzugsweise entsprechend Anspruch 2 gleichfalls in ihrem Behälter homogenisiert wird. Diese Verdrängung hat den Vorteil, dass die Konzentration der Co-Ionen in der (den) Reaktionsfraktion(en) den maximal erreichbaren Wert hat, da bei diesem Verdrängungsverfahren der Verlust an Ionen im gebrauchten Waschwasser des Bettes am geringsten ist. Die Konzentration der Co-Ionen erreicht in der (letzten) Reaktionsfraktion einen Wert, der praktisch gleich ist mit demjenigen in der von aussen zugeführten Lösung, bis auf die Wassermenge, die das Bett als Folge der Änderung seiner Hydratation während des Ionenaustausches abgibt oder aufnimmt. Diese Wassermenge ist von Fall zu Fall verschieden und muss deshalb immer experimentell bestimmt werden. The displacement of one or more of the last reaction fraction from the bed can be carried out according to claim 6 by a single incorporated displacement fraction, which is preferably also homogenized in accordance with claim 2 in its container. This displacement has the advantage that the concentration of the Co ions in the reaction fraction (s) has the maximum achievable value, since the displacement of the ions in the used washing water of the bed is the lowest with this displacement method. The concentration of the Co ions in the (last) reaction fraction reaches a value which is practically the same as that in the solution supplied from the outside, except for the amount of water which the bed releases or absorbs as a result of the change in its hydration during the ion exchange. This amount of water varies from case to case and must therefore always be determined experimentally.

Die Co-Ionenkonzentration der Vedrängungsfraktion wird zweckmässigerweise derart eingestellt, dass sie auf 30 bis 70%, vorzugsweise 40 bis 60%, der Co-Ionenkonzentration der von aussen zugeführten Lösung gehalten wird. Vorzugsweise wird dabei die Co-Ionenkonzentration der (letzten) Reaktionsfraktion praktisch gleich mit derjenigen der von aussen zugeführten Lösung gehalten. Dabei muss der Quellungsdruck berücksichtigt werden, der bei der Abnahme der Konzentration der aufgegebenen Lösung vor allem bei stark dissoziierten Ionenaustauschern im Austauscherkorn auftritt, wobei das Korn aus der zunehmend verdünnten Lösung Wasser entzieht. Wenn der Unterschied zwischen der Konzentration der (letzten) Reaktionsfraktion und der zur Verdrängung benutzten Flüssigkeit zu gross ist, so kann der Quellungsdruck das Austauscherkorn zum Platzen bringen. Die derart eingestellte Konzentration der Vedrängungsfraktion vermeidet eine solche Schädigung des Austauscherkorns. Die Konzentration ist innerhalb der angegebenen Grenzen so festzulegen , dass der Unterschied der Co-Ionenkonzentration der von aussen zugeführten Lösung und der Verdrängungsfraktion 2,0 bis 2,5 äqu/1 nicht übersteigt. Die Festlegung dieses Wertes kann nur experimentell erfolgen, indem man im Dauerversuch oder beim Betrieb der Anlage verschieden konzentrierte Verdrängungsfraktionen ausprobiert. The co-ion concentration of the displacement fraction is expediently set such that it is kept at 30 to 70%, preferably 40 to 60%, of the co-ion concentration of the solution supplied from the outside. The co-ion concentration of the (last) reaction fraction is preferably kept practically the same as that of the solution supplied from the outside. The swelling pressure must be taken into account, which occurs when the concentration of the applied solution decreases, especially in the case of strongly dissociated ion exchangers in the exchange grain, the grain withdrawing water from the increasingly dilute solution. If the difference between the concentration of the (last) reaction fraction and the liquid used for displacement is too large, the swelling pressure can cause the exchange grain to burst. The concentration of the displacement fraction set in this way avoids such damage to the exchange grain. The concentration must be determined within the specified limits so that the difference between the Co ion concentration of the solution supplied from the outside and the displacement fraction does not exceed 2.0 to 2.5 eq / 1. This value can only be determined experimentally by trying out differently concentrated displacement fractions in a long-term test or when operating the system.

Derselbe nachteilige Effekt tritt auch dann auf, wenn die Co-Ionenkonzentration der Verdrängungsfraktion über 2,0 bis 2,5äqu/l liegt. In solchen Fällen wird diese Verdrängungsfraktion anstatt mittels Wasser durch wenigstens eine weitere Verdrängungsfraktion, die ebenfalls gelagert war und nach ihrer Benutzung wieder eingelagert wird, aus dem Bett verdrängt, wobei die Co-Ionenkonzentration von Verdrängungsfraktion zu Verdrängungsfraktion vorzugsweise um jeweils etwa 60 bis 80% abnimmt. Nach dieser wenigstens einen weiteren Verdrängungsfraktion wird das Wasser zum Verdrängen auf das Bett gegeben. Als Kontrollösung kann in den obigen Fällen die (erste) Verdrängungsfraktion benutzt werden. The same adverse effect occurs even when the co-ion concentration of the displacement fraction is over 2.0 to 2.5 eq / l. In such cases, this displacement fraction is displaced from the bed instead of by means of water by at least one further displacement fraction, which was also stored and is stored again after its use, the co-ion concentration preferably decreasing from displacement fraction to displacement fraction by about 60 to 80% in each case . After this at least one further displacement fraction, the water is placed on the bed for displacement. In the above cases, the (first) displacement fraction can be used as a control solution.

Um den Aufwand noch weiter zu verringern, ist beim erfindungsgemässen Verfahren jedoch stattdessen vorzugsweise vorgesehen, die unmittelbar anschliessend an die einzulagernde eine bzw. letzte Reaktionsfraktion ausfliessenden Lösungsteile nicht als Verdrängungsfraktion bzw. -fraktionen für die nächste Austauschreaktion einzulagern, sondern sie aus dem System wegzuleiten. In order to reduce the effort even further, however, in the method according to the invention it is preferably provided instead that the solution parts flowing out immediately after the one or last reaction fraction to be stored are not stored as displacement fractions or fractions for the next exchange reaction, but instead are removed from the system.

Wenn die Konzentration der von aussen zugeführten Lösung 2,0 bis 2,5 äqu/1 nicht übersteigt, so kann man in diesem Fall die (letzte) Reaktionsfraktion aus dem Bett unmittelbar durch Wasser verdrängen. Dadurch wird die Anlage einfacher als im vorhergehenden Fall. In diesem Fall mischt sich etwas Wasser zur (letzten) Reaktionsfraktion und ein Teil der von aussen zugeführten Lösung zum abgeführten Waschwasser. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Abnahme der (letzten) Reaktionsfraktion zu beenden, wenn ihre durchschnittliche Co-Ionenkonzentration den im Anspruch 7 angegebenen Wert erreicht hat. If the concentration of the solution supplied from the outside does not exceed 2.0 to 2.5 eq / 1, then the (last) reaction fraction can be displaced from the bed by water. This makes the system easier than in the previous case. In this case, some water mixes with the (last) reaction fraction and part of the solution supplied from the outside to the wash water removed. It has proven to be advantageous to stop the decrease in the (last) reaction fraction when its average co-ion concentration has reached the value specified in claim 7.

Wird Wasser zum Verdrängen der (letzten) Reaktionsfraktion verwendet, so wird die aus dem Bett nach Wiedererhalten der (letzten) Reaktionsfraktion ausfliessende Lösung als Kontrollösung benutzt. Das Volumen der Kontrollösung beträgt vorzugsweise weniger als 50% des Bettvolumens, um deren Konzentration auf einen leicht bestimmbaren Werk einzustellen. Die Kontrollösung wird, nachdem ihre Zusammensetzung bestimmt wurde, weggelassen. If water is used to displace the (last) reaction fraction, the solution flowing out of the bed after the (last) reaction fraction has been recovered is used as a control solution. The volume of the control solution is preferably less than 50% of the bed volume in order to adjust its concentration to an easily determinable work. The control solution is omitted after its composition has been determined.

In denjenigen Fällen, in denen die Co-Ionenkonzentration der von aussen zugeführten Lösung über 2,0 bis 2,4 äqu/1 liegt, wäre die Verwendung von Wasser zum Verdrängen schädlich. Hier ist gemäss Anspruch 8 vorgesehen, zum Verdrängen der (letzten) Reaktionsfraktion statt eingelagerter Verdrängungsfraktionen eine oder mehr als eine Lösung zu verwenden, die aus der von aussen zugeführten Lösung und Wasser in jedem Austauschzyklus vom neuen hergestellt wird (werden). Der grösste Teil des Ionengehaltes dieser Lösung(en) gelangt in die (letzte) Reaktionsfraktion und ein weitaus kleinerer Teil als Verlust in das gebrauchte Waschwasser des Bettes. In cases where the co-ion concentration of the solution supplied from the outside is above 2.0 to 2.4 eq / 1, the use of water for displacement would be harmful. Here, according to claim 8, one or more than one solution is used to displace the (last) reaction fraction instead of embedded displacement fractions, which solution is (are) made from the solution and water supplied from the outside in each exchange cycle. Most of the ion content of this solution (s) ends up in the (last) reaction fraction and a much smaller part as loss in the used wash water of the bed.

Die Konzentration der neu herzustellenden Lösung(en) ist im Anspruch 8 angegeben. Auch hier soll der Unterschied zwischen der Konzentration der von aussen zugeführten und der neu hergestellten Lösung oder zwischen der neu hergestellten Lösung und Wasser 2,0 bis 2,4 äqu/1 nicht übersteigen. Wäre dies der Fall, so wird eine zweite und gegebenenfalls noch weitere Lösungen mit entsprechend verminderter Konzentration neu hergestellt. The concentration of the new solution (s) to be prepared is specified in claim 8. Here, too, the difference between the concentration of the solution supplied from outside and the newly prepared solution or between the newly prepared solution and water should not exceed 2.0 to 2.4 eq / 1. If this were the case, a second and possibly further solutions with a correspondingly reduced concentration would be newly prepared.

Das Volumen der neu hergestellten Lösung(en) ergibt sich durch die Begrenzung der zur Verdünnung benutzten Wassermenge auf die gleiche oder nahezu gleiche Wassermenge, welche das Bett der (den) neu hergestellten Lösung(en) beim Durchleiten entzieht. Dadurch wird erreicht, dass die Co-Io-nenkonzentration der (letzten) Reaktionsfraktion nur geringfügig vermindert und der austretende Ionenverlust niedrig gehalten wird. Diese Co-Ionenkonzentration stellt sich dabei auf etwa 75 bis 85% der Konzentration der von aussen zugeführten Lösung ein. The volume of the newly prepared solution (s) results from the limitation of the amount of water used for dilution to the same or almost the same amount of water that the bed of the newly prepared solution (s) deprives when it is passed through. The result is that the co-ion concentration of the (last) reaction fraction is only slightly reduced and the emerging ion loss is kept low. This co-ion concentration is adjusted to about 75 to 85% of the concentration of the solution supplied from the outside.

Die zu benutzende Kontrollösung wird in diesem Fall nach der (letzten) Reaktionsfraktion bei der Verdrängung der neu hergestellten Lösung aus dem Bett durch Wasser aufgefangen. In this case, the control solution to be used is collected after the (last) reaction fraction by displacing the newly prepared solution from the bed with water.

Es genügt in jedem besprochenen Fall, wenn man laut Vorangehendem bei mehreren Reaktionsfraktionen nur die Co-Ionenkonzentration der letzten Reaktionsfraktion beobachtet. Die vorletzte Fraktion entsteht nämlich im nächsten Austauschzyklus aus der letzten und die davor aufgegebene aus der vorletzten usw. Alle miteinander verglichenen Konzentrationswerte müssen stets gemäss der erwähnten Hydratationsänderung des Bettes korrigiert werden. In each case discussed, it is sufficient if, according to the foregoing, only the co-ion concentration of the last reaction fraction is observed in several reaction fractions. The penultimate fraction arises in the next exchange cycle from the last and the one given before from the penultimate, etc. All the concentration values compared must always be corrected according to the change in bed hydration mentioned.

Die Untersuchung der Kontrollösung kann durch Analyse der durchmischten Lösung erfolgen, was vorteilhaft mit einem automatischen Analysengerät durchgeführt wird. Man erhält gleichzeitig den Co-Ionengehalt dieser Lösung, der bei der Verdrängung mit Wasser oder jeweils neu hergestellten Lösungen praktisch gleich dem Ionenverlust ist. Zweckmässiger ist es aber, einen vorbestimmten Lösungsteil der Kontrollö- The control solution can be examined by analyzing the mixed solution, which is advantageously carried out with an automatic analysis device. At the same time, the co-ion content of this solution is obtained, which, when displaced with water or newly prepared solutions, is practically the same as the loss of ions. It is more expedient, however, to use a predetermined solution part of the control oil

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sung zu untersuchen. Hierzu werden vorteilhaft bekannte physikalische Methoden verwendet, z. B. pH-, Leitfähigkeits-, Dichte- oder Farbmessung, mit denen der zu bestimmende Wert sofort erhalten wird. solution. Known physical methods are advantageously used for this purpose, e.g. B. pH, conductivity, density or color measurement, with which the value to be determined is obtained immediately.

Nachdem sich der stationäre Zustand eingestellt hat, wird der lonengehalt zur Festlegung der zu treffenden weiteren Massnahmen verwendet. Die erforderliche Änderung des Zustandes des Systems wird laut Anspruch 9 durchgeführt. Der Maximalwert des Co-Ionengehaltes der Reaktionsfrak-tion(en) wird dann erreicht, wenn der Co-Ionenverlust innerhalb der im Anspruch 10 angegebenen Grenzen liegt. Die Höhe des Verlustes ist auch deshalb wichtig, weil die entsprechende lonenmenge mit dem sekundären Abwasser weggeleitet wird. After the steady state has set in, the ion content is used to determine the further measures to be taken. The required change in the state of the system is carried out according to claim 9. The maximum value of the Co ion content of the reaction fraction (s) is reached when the Co ion loss lies within the limits specified in claim 10. The amount of the loss is also important because the corresponding amount of ions is carried away with the secondary wastewater.

Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht das Arbeiten mit konzentrierten Lösungen. Es hat sich gezeigt, dass der Wert des MA in konzentrierten Lösungen grösser ist als unter denselben Bedingungen in verdünnteren Lösungen. So war z. B. der Wert des MA in der Reaktion zwischen Salzsäure und den Natriumionen eines stark sauren Kationenaustauschers bei Anwendung einer 4n Chloridlösung 556 mäqu und bei einer l,8n Chloridlösung nur 475 mäqu. In beiden Fällen war die Konzentration der Lösung an Wasserstoffionen 55% und an Natriumionen 45 % der Gesamtkonzentration. Die Totalkapazität des Bettes, einem stark sauren Kationenaustauscher aus Polystyrol-Sulfonsäure, war 1200 mäqu. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn man die Co-Ionenkonzentration der von aussen zugeführten Lösung so wählt, dass sich die Co-Ionenkonzen-tration der Reaktionsfraktion(en) auf höher als 2n, vorzugsweise auf höher als 3n, einstellt. Das Verhältnis der Co-Ionen-konzentrationen der von aussen zugeführten Lösung und der Reaktionsfraktion ergibt sich aus dem angewandten Verdrängungsverfahren. The method according to the invention enables working with concentrated solutions. It has been shown that the value of the MA is greater in concentrated solutions than under the same conditions in more dilute solutions. So was z. B. the value of the MA in the reaction between hydrochloric acid and the sodium ions of a strongly acidic cation exchanger when using a 4N chloride solution 556 meq and with a 1.8N chloride solution only 475 meq. In both cases the concentration of the solution was 55% of hydrogen ions and 45% of sodium ions of the total concentration. The total capacity of the bed, a strongly acidic cation exchanger made of polystyrene sulfonic acid, was 1200 meq. It is therefore advantageous if the co-ion concentration of the solution supplied from the outside is selected such that the co-ion concentration of the reaction fraction (s) is set to be higher than 2n, preferably higher than 3n. The ratio of the co-ion concentrations of the solution supplied from the outside and the reaction fraction results from the displacement process used.

Bei noch höheren Konzentrationen im Bereich von etwa 5n tritt eine Verengung der inneren Kapillaren des Austauscherkorns ein, wodurch die Diffusionsgeschwindigkeit vermindert wird. Es dauert demzufolge länger als bei niedrigerer Konzentration, bis ein bestimmter Zustand erreicht wird. Hier zeigt sich wieder der Vorteil der Erfindung, bei der die Bemessung der Fraktionen nach dem effektiv erreichten Austauschumsatz erfolgt. Bei diesen hohen Konzentrationen ist es erforderlich, den Ionengehalt der Fraktion zu erhöhen, um zum selben Umsatz, ausgedrückt als ein gewisser Prozentsatz des MA, zu kommen wie bei einer niedrigeren Konzentration. At even higher concentrations in the range of about 5n, the inner capillaries of the exchange grain narrow, which reduces the rate of diffusion. As a result, it takes longer than at a lower concentration to reach a certain state. This again shows the advantage of the invention, in which the fractions are dimensioned according to the exchange turnover actually achieved. At these high concentrations it is necessary to increase the ionic content of the fraction in order to get the same conversion, expressed as a certain percentage of the MA, as at a lower concentration.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren ist es in vorteilhafter Weise möglich, mit einer oder wenig mehr als einer Reaktionsfraktion die Ergebnisse des IFP weitgehend zu erreichen, wobei der Aufwand für das Errichten und Betreiben der zugehörigen Anlage jedoch sehr viel geringer ist, so dass der lonenaustausch entgegen der allgemeinen Auffassung auch bei der Beseitigung der Abwässer mit Vorteil anwendbar ist. With the method according to the invention, it is advantageously possible to largely achieve the results of the IFP with one or a little more than one reaction fraction, but the effort for setting up and operating the associated system is much less, so that the ion exchange contrary to the general view is also applicable to the disposal of waste water with advantage.

In vielen Fällen wird gefordert, dass die als Produkt aus dem System wegzuleitende Lösung eine möglichst hohe Konzentration hat. Unter dem Ausdruck Produkt ist auch das gebrauchte wegzuleitende Régénérât zu verstehen, d. h. das Produkt kann verwertbar oder auch wertlos sein. Zum Erreichen einer möglichst hohen Konzentration müssen das zu Beginn der Austauschreaktion aus dem Bett fliessende Wasser und die nachfolgend erhaltene Produktlösung voneinander getrennt werden. Mit Vorteil ist hierfür vorgesehen, das Volumen des ersten Teils der aus dem Bett zu Beginn der Austauschreaktion erhaltenen Flüssigkeit so zu bemessen, dass die Konzentration der verbleibenden Produktlösung etwa 70 bis 80% der Konzentration der von aussen zugeführten Lösung beträgt. Der Wert der letzteren wird durch die Berücksichtigung der erwähnten Wassermenge korrigiert, die das Bett während der Austauschreaktion abgibt oder aufnimmt. Der unter den gegebenen Umständen durch das Weglassen des ersten Teiles auftretende Ionenverlust macht etwa 2 bis 10% des lonengehaltes vom Produkt aus. In many cases, it is required that the solution to be removed as a product from the system has the highest possible concentration. The term product is also to be understood as the used regiment to be carried away, i.e. H. the product can be usable or worthless. In order to achieve the highest possible concentration, the water flowing out of the bed at the beginning of the exchange reaction and the product solution subsequently obtained must be separated from one another. For this purpose, it is advantageously provided that the volume of the first part of the liquid obtained from the bed at the start of the exchange reaction is measured such that the concentration of the remaining product solution is approximately 70 to 80% of the concentration of the solution supplied from the outside. The value of the latter is corrected by taking into account the amount of water mentioned which the bed releases or takes up during the exchange reaction. The ion loss which occurs under the given circumstances due to the omission of the first part makes up about 2 to 10% of the ion content of the product.

Um die Vermischung des ersten Teiles der ausfliessenden Flüssigkeit und der Produktlösung zu vermindern, werden vorteilhaft Verdrängungsfraktionen benutzt, die als erste auf das mit Wasser gefüllte Bett aufgegeben werden und aus dem Bett nach dem wegzuleitenden ersten Flüssigkeitsteil erhalten, eingelagert und in der nächsten Austauschreaktion auf dieselbe Weise wieder verwendet werden. In order to reduce the mixing of the first part of the outflowing liquid and the product solution, displacement fractions are advantageously used, which are first placed on the bed filled with water and obtained from the bed after the first liquid part to be removed, stored and in the next exchange reaction to the same Way to be used again.

Beim erfindungsgemässen Verfahren entstehen an zwei Stellen salzhaltige Abwässer: Zu Beginn der Austauschreaktion macht der lonenverlust etwa 2 bis 10% des Ionengehaltes der von aussen zugeführten Lösung, zum Ende etwa 0,2 bis 4% aus. Diese Ionen findet man in dem das System verlassenden sekundären Abwasser wieder. Um diese Ionen zu beseitigen, sieht die Erfindung nach Anspruch 10 vor, die neben dem Produkt erhaltenen verdünnten Lösungen dem aufzubereitenden Wasser zuzumischen, wodurch dessen Salzgehalt um etwa 3 bis 15% zunimmt. Dadurch wird zwar ein entsprechend höherer Regeneriermittelverbrauch verursacht, jedoch wird dadurch erreicht, dass aus dem System nur das konzentrierte Régénérât, dessen Konzentration nur geringfügig niedriger ist als die der von aussen zugeführten Lösung, und das aufbereitete Wasser, das ohne Schwierigkeiten abgelassen oder wieder verwendet werden kann, austreten. In the process according to the invention, saline wastewater is produced at two points: at the beginning of the exchange reaction, the loss of ions accounts for approximately 2 to 10% of the ion content of the solution supplied from outside, and approximately 0.2 to 4% in the end. These ions are found in the secondary wastewater leaving the system. In order to remove these ions, the invention provides for the diluted solutions obtained in addition to the product to be mixed with the water to be treated, as a result of which its salt content increases by approximately 3 to 15%. Although this results in a correspondingly higher consumption of regenerant, it is achieved in that only the concentrated Régénérât, the concentration of which is only slightly lower than that of the solution supplied from the outside, and the treated water, which are discharged or reused without difficulty, are achieved from the system can exit.

Das erfindungsgemässe Verfahren kann mit Vorteil nicht nur bei der Aufbereitung von Abwasser, sondern auch bei der Entsalzung von Brackwasser und bei der Enthärtung oder Entsalzung von Rohwasser verwendet werden. In vielen Fällen ist es auch möglich, das Verfahren zum Herstellen von chemischen Produkten aus ihren Rohstoffen, d. h. zu präparativen Zwecken, zu verwenden. The method according to the invention can advantageously be used not only in the treatment of waste water, but also in the desalination of brackish water and in the softening or desalination of raw water. In many cases it is also possible to use the process for manufacturing chemical products from their raw materials, i.e. H. for preparative purposes.

Die Erfindung bringt den grössten Vorteil bei der Anwendung in solchen Austauschreaktionen, deren Trennfaktor kleiner als 1 ist und die mit konzentrierten Lösungen durchgeführt werden. Hierzu gehört die Regenerierung von stark dissoziierten Ionenaustauschern. Aber auch in anderen Fällen kann man sie mit Vorteil anwenden. Wenn man mit konzentrierten Lösungen arbeitet, hat die Austauschisoplane oder Durchbruchskurve (siehe Helfferich, Seite 424) auch bei einem Wert des Trennfaktors grösser als 1 eine erhebliche Ausdehnung, d. h. die Menge der aus dem Bett fliessenden Lösung zwischen Durchbruch der austauschenden Ionen bis zum Erreichen ihrer Eintrittskonzentration ist erheblich. Dies gilt vor allem auch dann, wenn man bestrebt ist, mit einer hohen NVK zu arbeiten. Die Menge des in das Produkt infolge Vermischung gelangenden Wassers ist dem Bettvolumen proportional und von dem Wert des NVK unabhängig. Wenn man also bei Anwendung desselben Bettes mit einer höheren NVK arbeitet, d. h. eine grössere Menge der Gegenionen austauscht, macht die Menge des in die Lösung gemischten Wassers prozentual weniger aus. Die Konzentration des Produktes wird demnach unter sonst unveränderten Bedingungen um so höher, je grösser die NVK ist. The invention has the greatest advantage when used in exchange reactions whose separation factor is less than 1 and which are carried out using concentrated solutions. This includes the regeneration of strongly dissociated ion exchangers. But it can also be used to advantage in other cases. If one works with concentrated solutions, the exchange isoplane or breakthrough curve (see Helfferich, page 424) has a considerable expansion even if the separation factor is greater than 1; H. the amount of solution flowing out of the bed between the breakthrough of the exchanging ions until their entry concentration is reached is considerable. This is especially true if you are striving to work with a high NVK. The amount of water entering the product as a result of mixing is proportional to the bed volume and independent of the value of the NVK. So if you work with a higher NVK when using the same bed, i. H. exchanging a larger amount of counterions makes up less percentage of the amount of water mixed into the solution. Accordingly, the concentration of the product becomes higher the higher the NVK under otherwise unchanged conditions.

Beispiel 1 example 1

Nachfolgend werden die Ergebnisse des erfindungsgemässen Verfahrens einerseits mit denen des einfachen Fraktionsverfahrens, anderseits mit denen des IFP verglichen. In the following, the results of the process according to the invention are compared on the one hand with those of the simple fraction process, and on the other hand with those of the IFP.

a) Einfaches Funktionsverfahren a) Simple functional procedure

Die Nachbildung des im technischen Massstab durchgeführten einfachen Fraktionsverfahrens im Laboratorium ist erschwert, da die Dimensionen des Bettes und dementsprechend auch die seines Behälters sehr verschieden sind. Im Laboratorium beträgt der Durchmesser des Bettes meistens 50 bis 100 mm, seine Höhe 400 bis 1000 mm, während im technischen Massstab Durchmesser von 1000 bis 4000 mm und The replication of the simple fractional process carried out on a technical scale in the laboratory is difficult because the dimensions of the bed and, accordingly, that of its container are very different. In the laboratory, the diameter of the bed is usually 50 to 100 mm, its height is 400 to 1000 mm, while on a technical scale diameters from 1000 to 4000 mm and

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

620 598 620 598

8 8th

Höhen von 1000 bis 2000 mm vorkommen. Nicht nur die gleichmässige Verteilung der durchströmenden Flüssigkeiten auf den Bettquerschnitt ist im Laboratorium einfacher, sondern auch die Vermischungsverhältnisse, welche die relative Verschiebung der Flüssigkeitsteile zueinander verursachen, Heights of 1000 to 2000 mm occur. Not only is the uniform distribution of the liquids flowing through the bed cross-section easier in the laboratory, but also the mixing ratios that cause the relative displacement of the liquid parts to one another,

sind daher im Laboratorium viel günstiger als im technischen Massstab. Um sich dem letzteren anzunähern, mussten demzufolge Änderungen an der üblicherweise benutzten Laboratoriumsapparatur vorgenommen werden. are therefore much cheaper in the laboratory than on a technical scale. In order to approach the latter, changes had to be made to the commonly used laboratory equipment.

Der Raum über dem Bett wurde mit Wasser gefüllt und die Einleitung der Flüssigkeiten fand in etwa 20 mm Höhe über dem Bett statt, wobei das letztere im regenerierten und rückgespülten Zustand zugrundegelegt wurde. Weiterhin wurde unter dem Bett ein Raum vorgesehen, dessen relatives Volumen kleiner war, als der Bodenraum üblicherweise im technischen Massstab ist. Statt 30% des Bettvolumens betrug hier der Raum nur 20%. Der mit Flüssigkeit gefüllte Raum über dem Bett machte bei dessen tiefstem Stand im Zyklus etwas weniger als 20% des Bettvolumens aus. The space above the bed was filled with water and the liquids were introduced at a height of about 20 mm above the bed, the latter being based on the regenerated and backwashed state. Furthermore, a room was provided under the bed, the relative volume of which was smaller than the floor space is usually on a technical scale. Instead of 30% of the bed volume, the space here was only 20%. The liquid-filled space above the bed at its lowest level in the cycle accounted for a little less than 20% of the bed volume.

Das Volumen des angewandten Bettes war 540 ml, seine Totalkapazität betrug 1080 mäqu. Es enthielt einen stark sauren Kationenaustauscher aus Polystyrol-Sulfonsäure (Lewatit® S 100 der Bayer A.G., Leverkusen). Als Reaktion wurde für jede der nachstehenden Varianten der Austausch der Calcium-ionen des Bettes durch Wasserstoffionen einer 4n Salzsäure gewählt. Diese Reaktion bildet das Kernstück der Entsalzung von Rohwasser. Die Konzentration wurde von vornherein höher gewählt, als es üblicherweise beim einfachen Fraktionenverfahren der Fall ist, um einen Vergleich mit den nachfolgend angeführten Verfahren zu ermöglichen. Die Durchsatzgeschwindigkeit der Flüssigkeiten betrug 50 ml/min. The volume of the bed used was 540 ml, its total capacity was 1080 meq. It contained a strongly acidic cation exchanger made of polystyrene sulfonic acid (Lewatit® S 100 from Bayer A.G., Leverkusen). As a reaction, the exchange of the calcium ions of the bed by hydrogen ions of a 4N hydrochloric acid was chosen for each of the variants below. This reaction forms the core of the desalination of raw water. The concentration was chosen from the outset to be higher than is usually the case with the simple fraction method in order to enable a comparison with the methods listed below. The flow rate of the liquids was 50 ml / min.

Als Fraktionsvolumen wurden 60% des Bettvolumens oder 120% des Volumens der von aussen zugeführten Lösung gewählt. Bei der Verdrängung dieser Lösung aus dem Bett wurde die Wassermenge so eingestellt, dass sich der Verlust in der Kontrollösung und im getrennt aufgefangenen gebrauchten Waschwasser zwischen 2,0 und 2,5% bewegte. Es ergab sich dadurch eine Co-Ionenkonzentration der Fraktionen von im Mittel l,9n. Es wurden 3 Reaktionsfraktionen verwendet. 60% of the bed volume or 120% of the volume of the solution supplied from outside was selected as the fraction volume. When this solution was displaced from the bed, the amount of water was adjusted so that the loss in the control solution and in the separately used washing water ranged between 2.0 and 2.5%. This resulted in a co-ion concentration of the fractions of on average 1.9n. 3 reaction fractions were used.

Um für den Vergleich auch im einfachen Fraktionenverfahren den stationären Zustand einwandfrei zu erreichen, wurde auch bei diesem bekannten Verfahren bereits von der im Anspruch 1 unter b) angegebenen Massnahme Gebrauch gemacht. In order to achieve the steady state for the comparison even in the simple fraction process, use has already been made of the measure specified in claim 1 under b) in this known process.

Der Austauschumsatz wurde durch Bestimmung des Cal-ciumionengehaltes in der als Produkt abgeführten Lösung ermittelt. Die Beladung des Bettes mit Calciumionen erfolgte aus einer In Calciumchloridlösung, bis der Auslauf dem Ein-lauf gleich geworden ist. Der gesamte Auslauf wurde aufgefangen und sein Wasserstoffionengehalt bestimmt, der zur Kontrolle des Austauschumsatzes diente. Im stationären Zustand war der Calciumionengehalt des Produktes gleich dem Wasserstoffionengehalt im Ausfluss der Beladungslösung. The exchange turnover was determined by determining the calcium ion content in the solution removed as a product. The bed was loaded with calcium ions from an in calcium chloride solution until the outlet became the same as the inlet. The entire outlet was collected and its hydrogen ion content was determined, which was used to control the exchange conversion. In the steady state, the calcium ion content of the product was equal to the hydrogen ion content in the outflow of the loading solution.

Das bekannte Verfahren wurde nach folgendem Schema durchgeführt: The known method was carried out according to the following scheme:

Einlauf enema

Vol. in ml Vol. In ml

Auslauf Spout

Fraktion 1 Fraktion 2 Fraktion 3 zugeführte Lösung 4n HCl Wasser Fraction 1 Fraction 2 Fraction 3 fed solution 4n HCl water

300 300 300 300 300 300

250 250

nach to

Bedarf requirement

Vorlauf + Produkt 920 Fraktion 1 300 Preliminary run + product 920 fraction 1 300

Fraktion 2 300 Fraction 2,300

Fraktion 3 300 Fraction 3,300

Kontrollösung 300 Control solution 300

gerade noch die zuletzt angegebene Lösung, hier die Kontrolllösung, erhält. just the last solution given, here the control solution.

Die Fraktionen sind alle Reaktionsfraktionen. Das Volumen der abgeführten Lösung, Vorlauf + Produkt, wurde so s eingestellt, dass der Verlust rd. 2% des Co-Ionengehaltes der zugeführten Lösung betrug. The fractions are all reaction fractions. The volume of the discharged solution, flow + product, was adjusted so that the loss approx. 2% of the co-ion content of the supplied solution was.

Nach 8 Austauschzyklen stellte sich der stationäre Zustand ein, in dem folgende Ergebnisse erhalten wurden: After 8 exchange cycles, the steady state appeared, in which the following results were obtained:

ic Calciumionengehalt im Vorlauf + Produkt Chloridionengehalt im Vorlauf + Produkt Wasserstoffionengehalt in der Beladungslösung Salzsäureverbrauch in % der entfernten Ca-Ionen Verlust in Kontrollösung und gebrauchtem 15 Waschwasser, auf den Co-Ionengehalt der von aussen zugeführten Lösung bezogen Konzentration der Co-Ionen in den Fraktionen, im Mittel ic Calcium ion content in the preliminary run + product Chloride ion content in the preliminary run + product Hydrogen ion content in the loading solution Hydrochloric acid consumption in% of the removed Ca ion loss in control solution and used washing water, based on the co-ion content of the solution supplied from the outside, concentration of the co-ions in the fractions , on average

732 m val 990 mval 730 mval 137% 732 m val 990 mval 730 mval 137%

2,0% l,9n 2.0% 1.9n

25 25th

b) Erfindungsgemässes Verfahren, Verdrängung mit Wasser b) Method according to the invention, displacement with water

Als zweite Variante wurde das erfindungsgemässe Verfahren durchgeführt. Zu diesem Zweck wurde das Volumen an den Stellen der Apparatur, wo eine relative Verschiebung der Lösungsteile stattfand, so weit vermindert, dass ein Betrieb noch aufrechterhalten werden konnte. Dazu wurden die Menge der Flüssigkeit über dem Bett auf 5 bis 25 ml, entsprechend 0,4 bis 2 cm Flüssigkeitshöhe, und der Raum unterhalb des Bettes auf 2,5 % des Bettvoluments verkleinert. The method according to the invention was carried out as a second variant. For this purpose, the volume at the points of the apparatus where there was a relative displacement of the solution parts was reduced to such an extent that operation could still be maintained. For this purpose, the amount of liquid above the bed was reduced to 5 to 25 ml, corresponding to 0.4 to 2 cm liquid height, and the space below the bed to 2.5% of the bed volume.

Das Arbeitsschema war: The working scheme was:

35 35

40 40

Einlauf enema

Vol. in ml Vol. In ml

Auslauf Spout

Vol. in ml Vol. In ml

Fraktion 1 Fraction 1

300 300

Vorlauf + Produkt Preliminary run + product

593 593

Fraktion 2 Fraction 2

300 300

Fraktion 1 Fraction 1

300 300

Fraktion 3 Fraction 3

300 300

Fraktion 2 Fraction 2

300 300

zugeführte supplied

Fraktion 3 Fraction 3

300 300

Lösung 4n HCl Solution 4n HCl

250 250

Wasser nach Water after

Kontrollösung Control solution

300 300

Bedarf requirement

Der Verlust wurde hier, durch entsprechende Bemessung des Volumens von Vorlauf + Produkt, auf 1,5% herabgesetzt. The loss was reduced to 1.5% by appropriate measurement of the volume of the preliminary run + product.

45 Der Austauschumsatz in den 3 Reaktionsfraktionen war zwischen 85 und 95 % des MA. 45 The exchange turnover in the 3 reaction fractions was between 85 and 95% of the MA.

Nach 10 Zyklen stellte sich der stationäre Zustand ein, in dem folgende Ergebnisse erhalten wurden: After 10 cycles the steady state appeared, in which the following results were obtained:

55 55

Vol. in ml Vol. In ml

Calciumionengehalt im Vorlauf + Produkt Chloridionengehalt im Vorlauf + Produkt Wasserstoffionengehalt in der Beladungslösung Salzsäureverbrauch in % der entfernten Calciumionen Calcium ion content in the lead + product Chloride ion content in the lead + product Hydrogen ion content in the loading solution Hydrochloric acid consumption in% of the removed calcium ions

Verlust in Kontrollösung und gebrauchtem Waschwasser, auf den Co-Ionengehalt der zugeführten Lösung bezogen Konzentration der Co-Ionen in den Fraktionen Loss in control solution and used washing water, based on the co-ion content of the supplied solution Concentration of the co-ions in the fractions

771 mval 993 mval 771 mval. 993 mval

772 mval 772 meq

1,5% 3,4 bis 3,5n 1.5% 3.4 to 3.5n

60 60

Die Angabe «nach Bedarf» besagt, dass das Volumen des Wassers so bemessen wird, dass man im Auslauf des Bettes The indication “as required” means that the volume of the water is measured so that one is in the outlet of the bed

Die Verminderung der relativen Verschiebung der Flüssigkeitsteile führte zu folgenden Resultaten: The reduction in the relative displacement of the liquid parts led to the following results:

Der Salzsäureverbrauch wurde von 137 auf 130% vermindert; die regenerierte Kapazität stieg von 732 auf 771 mval; Hydrochloric acid consumption was reduced from 137 to 130%; the regenerated capacity rose from 732 to 771 meq;

65 das Volumen von Vorlauf und Produkt wurde von 920 auf 593 ml erniedrigt. Die einfachste Variante des erfindungsgemässen Verfahrens hat also schon eine erheblich Verbesserung der Ergebnisse gebracht. The volume of the forerun and product was reduced from 920 to 593 ml. The simplest variant of the method according to the invention has already brought about a considerable improvement in the results.

9 9

620 598 620 598

c) Erlindungsgemässes Verfahren, Verdrängung mit gelagerten Fraktionen c) Method according to the invention, displacement with stored fractions

Als dritte Variante wurde diejenige Durchführung des Verfahrens genommen, bei der die Verdrängung der zugeführten Lösung aus dem Austauscherbett durch gelagerte Fraktionen erfolgt. Hierdurch wird bekanntlich erreicht, dass die Reaktionsfraktionen die höchst mögliche Konzentration, nämlich praktisch gleich der der zugeführten Lösung, haben und der Verlust am niedrigsten ist. Das Volumen der Reaktionsfraktionen wurde von 300 auf 200 ml erniedrigt, mit der Überlegung, dass der Ionengehalt einer Fraktion im vorigen Fall zwischen 1020 bis 1050 mval lag, während er hier bei Beibehaltung des Volumens von 300 ml zwischen 1260 und 1275 mval betragen hätte. Mit einem Volumen der Fraktionen von 200 ml war deren lonengehalt auf 840 bis 850 mval gesunken. Der Austauschumsatz war gegenüber den 1020 bis 1050 mval enthaltenden Fraktionen nur geringfügig gesunken. Er betrug hier zwischen 80 und 90% des MA. The third variant was to carry out the method in which the solution supplied was displaced from the exchanger bed by stored fractions. As is known, this achieves that the reaction fractions have the highest possible concentration, namely practically the same as the solution supplied, and the loss is the lowest. The volume of the reaction fractions was reduced from 300 to 200 ml, considering that the ion content of a fraction in the previous case was between 1020 and 1050 meq, whereas if the volume of 300 ml had been maintained, it would have been between 1260 and 1275 meq. With a volume of the fractions of 200 ml, their ion content had dropped to 840 to 850 meq. Exchange sales had decreased only slightly compared to the fractions containing 1020 to 1050 meq. Here it was between 80 and 90% of the MA.

Das Arbeitsschema war: The working scheme was:

Einlauf enema

Fraktion 1 Fraktion 2 Fraktion 3 zugeführte Lösung 4n HCl Fraktion 4 ) Fraktion 5 Wasser Fraction 1 Fraction 2 Fraction 3 fed solution 4n HCl fraction 4) Fraction 5 water

Vol. in ml Vol. In ml

Auslauf Spout

Vol. in ml Vol. In ml

400 400 400 400 400 400

250 250

100 100

100 100

nach to

Bedarf requirement

Vorlauf + Produkt 547 Preliminary run + product 547

Fraktion 1 Fraktion 2 Fraction 1 Fraction 2

Fraktion 3 Fraktion 4 Fraktion 5 Fraction 3 Fraction 4 Fraction 5

400 400 400 400

400 100 100 400 100 100

15 Die Fraktionen 1 bis 3 sind wieder Reaktions- und 4 und 5 Verdrängungsfraktionen. 15 Fractions 1 to 3 are reaction and 4 and 5 displacement fractions.

In dem nach 20 Zyklen erreichten stationären Zustand wurden folgende Ergebnisse erhalten: The following results were obtained in the steady state reached after 20 cycles:

Einlauf enema

Vol. in ml Vol. In ml

Auslauf Spout

Vol. in ml Vol. In ml

Fraktion 1 Fraction 1

200 200

Vorlauf + Produkt Preliminary run + product

547 547

Fraktion 2 Fraction 2

200 200

Fraktion 1 Fraction 1

200 200

Fraktion 3 Fraction 3

200 200

Fraktion 2 Fraction 2

200 200

zugeführte supplied

Lösung 4n HCl Solution 4n HCl

250 250

Fraktion 3 Fraction 3

200 200

Fraktion 4 Fraction 4

100 100

Fraktion 4 Fraction 4

100 100

Fraktion 5 Fraction 5

100 100

Fraktion 5 Fraction 5

100 100

Wasser nach Water after

Bedarf requirement

25 25th

Die Fraktionen 1 bis 3 sind Reaktions- und 4 und 5 Ver-drängungsfraktionen. Fractions 1 to 3 are reaction and 4 and 5 displacement fractions.

Nach 12 Zyklen stellte sich der stationäre Zustand ein, in dem folgende Ergebnisse erhalten wurden: After 12 cycles, the steady state appeared, in which the following results were obtained:

Calciumionengehalt im Vorlauf + Produkt 769 mval 40 Calcium ion content in the lead + product 769 mval 40

Chloridionengehalt im Vorlauf + Produkt 1016 mval Chloride ion content in the lead + product 1016 meq

Wasserstoffionengehalt in der Beladungslösung 773 mval Salzsäureverbrauch in % der entfernten Calciumionen 130 % Hydrogen ion content in the loading solution 773 meq hydrochloric acid consumption in% of the removed calcium ions 130%

Verlust im gebrauchten Waschwasser, auf den 45 Loss in used washing water, on the 45th

Co-Ione'ngehalt der zugeführten Lösung bezogen 0,3 % Co-ion content of the supplied solution based on 0.3%

Co-Ionenkonzentration der Fraktionen 4,2 bis 4,25n Co-ion concentration of the fractions 4.2 to 4.25n

Die Unterschiede zu den Ergebnissen der Variante unter so b) sind so geringfügig, dass man feststellen kann, dass die Verdrängung der von aussen zugeführten Lösung durch Wasser praktisch gleichwertig ist mit der Verdrängung durch gelagerte Fraktionen, wenn man im ersteren Fall nach der Lehre des erfindungsgemässen Verfahrens vorgeht. In der Praxis wird 55 es also in vieln Fällen ausreichen, nur mit Wasser zu verdrängen. The differences to the results of the variant under so b) are so slight that it can be determined that the displacement of the solution supplied from the outside by water is practically equivalent to the displacement by stored fractions if, in the former case, according to the teaching of the invention Procedure. In practice, it will be sufficient in many cases to only use water.

d) Erfindungsgemässes Verfahren, doppelte Fraktionsgrösse In dieser Variante soll der Effekt der Vergrösserung der Reaktionsfraktionen festgestellt werden. Dabei ist zu berück- 60 sichtigen, dass schon in den beiden letzten Varianten mit Fraktionen gearbeitet wurde, in denen der Austauschumsatz im optimalen Gebiet oder nahe diesem lag. d) Method according to the invention, double fraction size In this variant, the effect of enlarging the reaction fractions is to be determined. It must be taken into account here that fractions in which the exchange turnover was in or near the optimal area were already used in the last two variants.

Das Volumen der Reaktionsfraktionen wurde verdoppelt. Dadurch ergab sich deren Gesamtvolumen zu 1200 ml und ihr 65 Gesamtionengehalt zu rund 5 000 mval. Der Austauschumsatz in den Fraktionen betrug zwischen 96 und 99% des MA. Das Arbeitsschema war: The volume of the reaction fractions was doubled. This resulted in their total volume of 1200 ml and their 65 total ion content of around 5,000 meq. The exchange turnover in the fractions was between 96 and 99% of the MA. The working scheme was:

Calciumionengehalt im Vorlauf + Produkt 798 mval Calcium ion content in the lead + product 798 meq

Chloridionengehalt im Vorlauf + Produkt 1003 mval Chloride ion content in the lead + product 1003 meq

Wasserstoffionengehalt in der Beladungslösung 792 mval Salzsäureverbrauch in % der entfernten Hydrogen ion content in the loading solution 792 meq hydrochloric acid consumption in% of the removed

Calciumionen 126 % Verlust im gebrauchten Waschwasser, auf den Calcium ions 126% loss in used wash water on the

Co-lonengehalt der zugeführten Lösung bezogen 0,25 % Co-ion content of the supplied solution based on 0.25%

Co-Ionenkonzentration der Fraktionen 4,2 bis 4,5n Co-ion concentration of the fractions 4.2 to 4.5n

30 30th

Im Vergleich zur Variante c) ergibt sich, dass die Erhöhung der Fraktionsgrösse zu einer Verminderung des Säureverbrauchs um 4 % geführt hat. In comparison to variant c) it follows that the increase in the fraction size has led to a decrease in acid consumption by 4%.

e) Anwendung des IFP e) Application of the IFP

Als letzte Variante wurde zum Vergleich eine schon früher durchgeführte Versuchsreihe, in welcher der IFP verwendet war, herangezogen. In dieser Versuchsreihe hatten die Reaktionsfraktionen bei gleicher Konzentration nur das halbe Volumen wie bei der Variante d). Ihre Anzahl war jedoch doppelt so gross, so dass das Volumen der gelagerten Reaktionsfraktionen dasselbe war. Der gesamte Co-Ionengehalt war auch identisch. In dieser Versuchsreihe wurde ein Austauschumsatz von 790 mval erzielt, der praktisch identisch mit dem bei d) erhaltenen Wert ist. As a last variant, a series of tests which had been carried out earlier and in which the IFP was used was used for comparison. In this series of experiments, the reaction fractions at the same concentration had only half the volume as in variant d). However, their number was twice as large, so that the volume of the reaction fractions stored was the same. The total co-ion content was also identical. In this series of experiments, an exchange turnover of 790 meq was achieved, which is practically identical to the value obtained in d).

Dieser Vergleich zeigt, dass die Verminderung der Anzahl der Reaktionsfraktionen im Sinne des erfindungsgemässen Verfahrens am Austauschumsatz der Reaktion nichts ändert. This comparison shows that the reduction in the number of reaction fractions does not change the exchange conversion of the reaction in the sense of the process according to the invention.

Zusammenfassend kann man also feststellen, dass das erfindungsgemässe Verfahren im Vergleich zum bekannten einfachen Fraktionenverfahren auch schon in seiner einfachsten Form erhebliche Vorteile bringt. Es hat sich ferner gezeigt, dass die Verminderung der Anzahl der Fraktionen im Vergleich zum IFP keine Verschlechterung der Ergebnisse verursacht. In summary, it can be said that the method according to the invention brings considerable advantages even in its simplest form compared to the known simple fraction method. It has also been shown that the reduction in the number of fractions compared to the IFP does not cause a deterioration in the results.

Beispiel 2 Example 2

Das erfindungsgemässe Verfahren wurde nun in der Austauschreaktion zwischen einwertigen Ionen im Vergleich zum IFP überprüft. The method according to the invention has now been checked in the exchange reaction between monovalent ions in comparison to the IFP.

Es sollte Weinsäure aus ihrem Natriumsalz mit Hilfe eines stark sauren, mit Wasserstoffionen beladenen Kationenaustauschers hergestellt werden. Bei der Regenerierung sollte eine 4n Salzsäure im IFP angewandt werden. Tartaric acid should be produced from its sodium salt using a strongly acidic cation exchanger loaded with hydrogen ions. When regenerating, 4N hydrochloric acid should be used in the IFP.

Das Bett enthielt 500 ml Lewatit S 100, seine Totalkapazität betrug 1000 mäqu. Die Durchsatzgeschwindigkeit der Flüssigkeiten betrug bei der Beladung 4000 ml/h, bei der Regenerierung 3000 ml/h. The bed contained 500 ml Lewatit S 100, its total capacity was 1000 mequ. The throughput rate of the liquids was 4000 ml / h for loading and 3000 ml / h for regeneration.

Zuerst wurde zur Einstellung der Arbeitsbedingungen der The first step was to set the working conditions

620 598 620 598

10 10th

Regenerierung eine Beladung mit einer Natriumchloridlösung durchgeführt. Für die anschliessende Regenerierung wurde der IFP mit folgendem Arbeitsschema angewandt: Regeneration a loading with a sodium chloride solution was carried out. For the subsequent regeneration, the IFP was applied with the following working scheme:

Einlauf enema

Vol. in ml Vol. In ml

Auslauf Spout

Vol. Vol.

Fraktion fraction

1 1

150 150

Vorlauf + Produkt Preliminary run + product

540 540

Fraktion fraction

2 2nd

150 150

Fraktion fraction

1 1

150 150

Fraktion fraction

3 3rd

150 150

Fraktion fraction

2 2nd

150 150

Fraktion fraction

4 4th

150 150

Fraktion fraction

3 3rd

150 150

Fraktion fraction

5 5

150 150

Fraktion fraction

4 4th

150 150

Fraktion fraction

6 6

150 150

Fraktion fraction

5 5

150 150

Fraktion fraction

7 7

150 150

Fraktion fraction

6 6

150 150

Fraktion fraction

8 8th

150 150

Fraktion fraction

7 7

150 150

zugeführte supplied

Lösung 4n HCl Solution 4n HCl

245 245

Fraktion fraction

8 8th

150 150

Fraktion fraction

9 9

100 100

Fraktion fraction

9 9

100 100

Fraktion fraction

10 10th

100 100

Fraktion 10 Fraction 10

100 100

Fraktion fraction

11 11

100 100

Fraktion 11 Fraction 11

100 100

Wasser water

nach Bedarf upon need

Die Fraktionen 1 bis 8 sind Reaktionsfraktionen und 9 bis 11 Verdrängungsfraktionen. Fractions 1 to 8 are reaction fractions and 9 to 11 displacement fractions.

Nach Erreichen des stationären Zustandes enthielt die zu Beginn der Regenerierung abgeführte Lösung, Vorlauf + Produkt, 970 mäqu Chloridionen, 903 mäqu Natriumionen und 67 mäqu Wasserstoffionen. After reaching the steady state, the solution removed at the beginning of the regeneration, first run + product, contained 970 meq chloride ions, 903 meq sodium ions and 67 meq hydrogen ions.

Die Co-Ionenkonzentration der letzten Reaktionsfraktion, die Fraktion 8, war 4,04n, die der als Kontrollösung benutzten ersten Verdrängungsfraktion, die Fraktion 9, 2,5n. Der Säureverbrauch betrug also 108,5% und die NVK 90,8% der Totalkapazität. The co-ion concentration of the last reaction fraction, fraction 8, was 4.04n, that of the first displacement fraction used as a control solution, fraction 9, 2.5n. The acid consumption was 108.5% and the NVK 90.8% of the total capacity.

Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wurde zuerst der Wert des MA bei 3 verschiedenen zusammengesetzten Lösungen bestimmt, um den Einfluss eines sich eventuell mit der Bettzusammensetzung ändernden Trennfaktors zu erfassen: In order to carry out the method according to the invention, the value of the MA was first determined for 3 different composite solutions in order to determine the influence of a separation factor which may change with the bed composition:

1. Auf das vollständig mit Natriumionen beladene Bett wurde eine Lösung aufgegeben die 4 äqu/1 Chloridionen und je 2 äqu/1 Natrium- und Wasserstoffionen enthielt. Nachdem die auslaufende Lösung die gleiche Zusammensetzung wie der Einlauf erreicht hatte, wurde der gesamte Auslauf analysiert. Daraus ergab sich, dass das Bett 465 mäqu Wasserstoffionen aufgenommen hat. Das ist der Wert für den MA. 1. A solution was placed on the bed fully loaded with sodium ions, which contained 4 eq / 1 chloride ions and 2 eq / 1 sodium and hydrogen ions each. After the leaking solution had the same composition as the inlet, the entire outlet was analyzed. As a result, the bed took up 465 meq of hydrogen ions. That is the value for the MA.

2. Auf das wieder vollständig mit Natriumionen beladene Bett wurde eine Lösung aufgegeben, deren Chloridionenkonzentration auch hier 4 äqu/1 betrug, die jedoch 3,1 äqu/1 Na-trium- und 0,9 äqu/1 Wasserstoffionen enthielt. In diesem Fall betrug der MA 256 mäqu. 2. A solution was placed on the bed, which was again completely loaded with sodium ions, the chloride ion concentration of which was 4 equiv / 1 here too, but which contained 3.1 equiv / 1 sodium and 0.9 equiv / 1 hydrogen ions. In this case the MA was 256 meq.

3. Das Bett war mit 745 mäqu Natrium- und 256 mäqu Wasserstoffionen beladen. Die auf es aufgegebene Lösung enthielt wieder 4 äqu/1 Chloridionen bei 1,98 äqu/1 Natrium-und 2,02 äqu/1 Wasserstoffionen. Der MA betrug hier 238 mäqu. 3. The bed was loaded with 745 meq sodium and 256 meq hydrogen ions. The solution applied to it again contained 4 eq / 1 chloride ions at 1.98 eq / 1 sodium and 2.02 eq / 1 hydrogen ions. The MA was 238 meq.

Bei der Bestimmung des MA hat sich auch die Beladungskurve des Bettes ergeben, welche die durch das Bett aufgenommene Ionenmenge (H-lonen) in Abhängigkeit von der Menge der durchgeleiteten Co-Ionen (Cl-Ionen) darstellt. When determining the MA, the loading curve of the bed also resulted, which represents the amount of ions (H ions) absorbed by the bed as a function of the amount of Co ions (Cl ions) passed through.

Aus diesen Messungen ergab sich, dass für einen beabsichtigten Austauschumsatz von 91 bis 93% des MA eine Chloridionenmenge von etwa 1200 mäqu in den einzelnen Reaktionsfraktionen enthalten sein muss. Bei einer 4n Konzentration ergab sich daraus das Volumen der einzelnen Reaktionsfraktionen zu 300 ml. Es wurden 3 Reaktionsfraktionen angesetzt. Daraufhin wurde das erfindungsgemässe Verfahren nach folgendem Schema durchgeführt. From these measurements, it was found that for an intended exchange conversion of 91 to 93% of the MA, an amount of chloride ions of approximately 1200 meq must be contained in the individual reaction fractions. At a 4n concentration, the volume of the individual reaction fractions was 300 ml. 3 reaction fractions were prepared. The process according to the invention was then carried out according to the following scheme.

Einlauf Vol. in ml Auslauf Vol. in ml Inlet vol. In ml Outlet vol. In ml

Fraktion 1 Fraction 1

300 300

Vorlauf + Produkt Preliminary run + product

520 520

Fraktion 2 Fraction 2

300 300

Fraktion 1 Fraction 1

300 300

Fraktion 3 Fraction 3

300 300

Fraktion 2 Fraction 2

300 300

zugeführte supplied

Lösung 4n HCl Solution 4n HCl

245 245

Fraktion 3 Fraction 3

300 300

Fraktion 4 Fraction 4

100 100

Fraktion 4 Fraction 4

100 100

Fraktion 5 Fraction 5

100 100

Fraktion 5 Fraction 5

100 100

Fraktion 6 Fraction 6

100 100

Fraktion 6 Fraction 6

100 100

Wasser nach Water after

Bedarf requirement

Nach Erreichen des stationären Zustandes enthielt die zu Beginn der Regenerierung abgeführte Lösung 975 mäqu Chloridionen, 910 mäqu Natriumionen und 65 mäqu Wasserstoffionen. After reaching the steady state, the solution removed at the beginning of the regeneration contained 975 meq chloride ions, 910 meq sodium ions and 65 meq hydrogen ions.

Die Co-Ionenkonzentration der letzten Reaktionsfraktion, der Fraktion 3, betrug 4,In, der als Kontrollösung verwendeten ersten Verdrängungsfraktion, der Fraktion 4, 2,5n und die der letzten Verdrängungsfraktion, der Fraktion 6, 0,26n. Der Verlust betrug 0.5 mäqu. The co-ion concentration of the last reaction fraction, fraction 3, was 4, In, that of the first displacement fraction, fraction 4, 2.5n used as the control solution and that of the last displacement fraction, fraction 6, 0.26n. The loss was 0.5 meq.

Der Säure verbrauch betrug hier 107,7% und die NVK 91,0% der Totalkapazität. The acid consumption here was 107.7% and the NVK 91.0% of the total capacity.

Die Ergebnisse in den zwei Verfahren sind also praktisch gleich. Die Verminderung der Anzahl der Reaktionsfraktionen von 8 auf 3 hat die Ergebnisse nicht beeinflusst. Das Gesamtvolumen der Reaktionsfraktionen war beim erfindungsgemässen Verfahren um 25 % niedriger als beim IFP, ohne dass dadurch eine Verminderung des Austauschumsatzes verursacht wurde. The results in the two methods are practically the same. The reduction in the number of reaction fractions from 8 to 3 did not affect the results. The total volume of the reaction fractions in the process according to the invention was 25% lower than in the IFP, without this causing a reduction in the exchange turnover.

Nun wurde die anfangs gestellte Aufgabe, Weinsäure aus Natriumtartrat zu gewinnen, erfüllt, indem bei der Beladung statt der Natriumchloridlösung die Natriumtartratlösung verwendet wurde. Die produzierte Lösung enthielt 150 g/1 Weinsäure. Nach Erreichen des stationären Zustandes wurden durch das Bett 900 mäqu Natriumionen aus der Tartratlösung aufgenommen. In der erhaltenen Weinsäurelösung war der Natriumionengehalt 80 ppm, bezogen auf 100%ige Weinsäure. Now the task set at the outset to obtain tartaric acid from sodium tartrate was accomplished by using the sodium tartrate solution instead of the sodium chloride solution during loading. The solution produced contained 150 g / 1 tartaric acid. After reaching steady state, 900 meques of sodium ions were taken up from the tartrate solution through the bed. In the tartaric acid solution obtained, the sodium ion content was 80 ppm, based on 100% tartaric acid.

Beispiel 3 Example 3

Ein Abwasser enthält als Citronensäure berechnet rund 5 g/1 Natriumeitrat. Die Lösung ist einerseits zu verdünnt, um in diesem Zustand direkt weiterverarbeitet zu werden, anderseits hat die daraus gewinnbare Citronensäure aber einen Wert. Die Lösung des Natriumeitrats wurde über einen stark sauren Kationenaustauscher aus Lewatit S 100 geleitet, um die Natriumionen durch Wasserstoffionen zu ersetzen. Die so erhaltene Lösung der Citronensäure wurde auf einen schwach basischen Anionenaustauscher aus einem teilsubstituierten Amin auf Polystyrolgerüst, Lewatit MP 62, gegeben. Der Kationenaustauscher wurde gemäss der Erfindung mit Salzsäure regeneriert, während der Anionenaustauscher mit einer 2,5n Natronlauge im einfachen Gleichstromverfahren regeneriert wurde. Das erhaltene Natriumeitrat, dessen Konzentration 100 g/1 übertraf, wurde in die Fabrikation zurückgegeben. A wastewater contains around 5 g / 1 sodium citrate calculated as citric acid. On the one hand, the solution is too dilute to be processed further in this state, but on the other hand, the citric acid that can be obtained from it has a value. The sodium citrate solution was passed over a strongly acidic cation exchanger made of Lewatit S 100 in order to replace the sodium ions with hydrogen ions. The solution of citric acid thus obtained was placed on a weakly basic anion exchanger made from a partially substituted amine on a polystyrene skeleton, Lewatit MP 62. According to the invention, the cation exchanger was regenerated with hydrochloric acid, while the anion exchanger was regenerated with a 2.5N sodium hydroxide solution in a simple direct current process. The sodium citrate obtained, the concentration of which exceeded 100 g / l, was returned to production.

Die Regenerierung des Kationenaustauschers, der in einem Bett von 530 ml mit einer Totalkapazität von 1060 mäqu enthalten war, wurde nach folgendem Verfahrensschema durchgeführt. The regeneration of the cation exchanger contained in a bed of 530 ml with a total capacity of 1060 meq was carried out according to the following procedure.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

11 11

620 598 620 598

Einlauf enema

Vol. in ml Vol. In ml

Auslauf Spout

Vol. in ml Vol. In ml

Reaktionsfraktion zugeführte Lösung 4nHCl zugeführte Lösung 2n HCl Wasser Reaction fraction fed solution 4nHCl fed solution 2n HCl water

600 600

175 175

100 100

nach to

Bedarf requirement

Vorlauf + Produkt 598 Reaktions- 600 Preliminary run + product 598 reaction 600

fraktion fraction

Kontrollösung 200 Control solution 200

Die Durchsatzgeschwindigkeit betrug 3000 ml/h. The throughput rate was 3000 ml / h.

Nach Einstellung des stationären Zustandes war der Chloridgehalt der abgeführten Lösung 890 mäqu, davon 870 mäqu Natriumchlorid und 20 mäqu Salzsäure. In der Kontrollösung waren 8 mäqu Chloridionen enthalten. Bei der Beladung des Bettes mit Natriumionen des Natriumeitrats wurden 865 mäqu Citronensäure produziert. After the steady state had been adjusted, the chloride content of the solution removed was 890 meq, thereof 870 meq sodium chloride and 20 meq hydrochloric acid. The control solution contained 8 meq of chloride ions. When the bed was loaded with sodium ions of sodium citrate, 865 meq of citric acid was produced.

Mit 900 mäqu Salzsäure konnten also 870 mäqu Natriumionen des Bettes durch Wasserstoffionen ersetzt werden, so dass der Säureverbrauch 103,4% betrug. Von der Totalkapazität des Bettes konnten 82% ausgenutzt werden. With 900 meq hydrochloric acid, 870 meq sodium ions of the bed could be replaced by hydrogen ions, so that the acid consumption was 103.4%. 82% of the total capacity of the bed could be used.

Der Austauschumsatz in der Fraktion, deren Co-Ionenkonzentration im stationären Zustand 3,05n betrug, war nach wiederholter Bestimmung 96% des MA. Die Co-Ionenkonzentration der Kontrollösung war 0,04n, so dass der Verlust The exchange conversion in the fraction whose Co ion concentration in the steady state was 3.05n was 96% of the MA after repeated determination. The co-ion concentration of the control solution was 0.04n, making the loss

Beispiel 4 Example 4

Es soll ein Abwasser entsalzt werden, das bei der Herstellung von Ammoniumnitrat entsteht und geringe Mengen dieses Salzes enthält. Das Abwasser mit 8 g/1 Ammoniumnitrat wird zuerst durch einen stark sauren Kationenaustauscher, nachher durch einen schwach basischen Anionenaustauscher geleitet und somit vollständig entsalzt. Die Beladung erfolgt in Aufstrom, die Regenerierung im Abstrom. Das Abwasser wird durch zwei Paare der vorgenannten Ionenaustauscher geleitet, von denen das zweite Paar frisch regeneriert ist, während das erste schon einmal in der Beladung gebraucht war. Ein drittes Paar wird inzwischen regeneriert. Wenn das erste Paar erschöpft ist, tritt das zweite an seine Stelle und das frisch regenerierte an die zweite Stelle. Das erschöpfte Paar wird regeneriert. Aus dem 1. Kationenaustauscher trat eine verdünnte Lösung von Salpetersäure aus, die zum grössten Teil durch den ersten Anionenaustauscher aufgenommen wurde. Das aus dem ersten Bettpaar austretende Wasser enthielt rund 20 ppm Aminiumnitrat, nach dem zweiten betrug dieser Gehalt nur noch 2 ppm. A wastewater is to be desalinated which arises in the production of ammonium nitrate and contains small amounts of this salt. The wastewater with 8 g / 1 ammonium nitrate is first passed through a strongly acidic cation exchanger, then through a weakly basic anion exchanger and thus completely desalinated. The loading takes place in the upstream, the regeneration in the downstream. The wastewater is passed through two pairs of the above-mentioned ion exchangers, of which the second pair is freshly regenerated, while the first has already been used in the loading. A third couple is now being regenerated. When the first pair is exhausted, the second takes its place and the freshly regenerated one takes its place. The exhausted couple is regenerated. A dilute solution of nitric acid emerged from the first cation exchanger, which was largely taken up by the first anion exchanger. The water emerging from the first bed pair contained around 20 ppm of aminium nitrate, after the second this content was only 2 ppm.

Als Kationenaustauscher wurde ein Bett mit 500 ml Lewatit S 100 und als Anionenaustauscher ein Bett mit 750 ml Lewatit MP 62 verwendet. A bed with 500 ml Lewatit S 100 was used as the cation exchanger and a bed with 750 ml Lewatit MP 62 as the anion exchanger.

Die Arbeitsschemas waren bei der Regenerierung des Kationenaustauschers nach dem erfindungsgemässen Verfahren: The working schemes for the regeneration of the cation exchanger using the process according to the invention were:

Einlauf enema

Vol. in ml Vol. In ml

Auslauf Spout

Vol. in ml Vol. In ml

Fraktion 1 Fraction 1

400 400

Vorlauf leader

354 354

Fraktion 2 Fraction 2

300 300

Fraktion 1 Fraction 1

400 400

Fraktion 3 Fraction 3

300 300

Fraktion 2 Fraction 2

300 300

Fraktion 4 Fraction 4

300 300

Produkt product

210 210

zugeführte supplied

Lösung4,7nHN03 Solution4.7nHN03

168 168

Fraktion 3 Fraction 3

300 300

zugeführte supplied

Lösung 2,3n HN03 88 Solution 2.3n HN03 88

Fraktion 4 Fraction 4

300 300

Wasser nach Water after

Kontrollösung Control solution

300 300

Nach Erhalt der Kontrollösung wurde das Bett noch mit 1,5 1 Wasser ausgewaschen, um den Restgehalt an Ammoniumnitrat im produzierten entsalzten Wasser zu vermindern. After the control solution had been obtained, the bed was washed out with 1.5 l of water in order to reduce the residual ammonium nitrate content in the demineralized water produced.

Die Durchsatzgeschwindigkeit der Flüssigkeit betrug 5 3600 ml/h. Die Fraktionen 1 und 2 sind Verdrängungs- und 3 und 4 Reaktionsfraktionen. Der Austauschumsatz in den letzteren betrug 88 bzw. 93 % des MA. The flow rate of the liquid was 5 3600 ml / h. Fractions 1 and 2 are displacement fractions and 3 and 4 reaction fractions. The exchange turnover in the latter was 88 and 93% of the MA.

Die Kontrollösung hat hier ausnahmsweise eine hohe Konzentration von 0.18n, um sicherzustellen, dass sich die io Co-Ionenkonzentration der Reaktionsfraktionen auf einen hohen Wert, hier 4,5n, einstellt. Dies entspricht über 90% der entsprechend der Wasseraufnahme des Bettes korrigierten Konzentration der zugeführten Lösung von 5,On. The control solution has an exceptionally high concentration of 0.18n to ensure that the io Co ion concentration of the reaction fractions is high, here 4.5n. This corresponds to more than 90% of the concentration of the supplied solution of 5.On corrected according to the water absorption of the bed.

Das Vorlaufwasser, die Kontrollösung und das gebrauchte 15 Waschwasser wurden zu dem zu entsalzenden Abwasser gegeben und im nächsten Austauschzyklus noch einmal entsalzt. Der Ammoniumionengehalt des nochmals zu entsalzenden Gemisches betrug 55 mäqu. In dem zu entsalzenden Abwasser war der Ammoniumnitratgehalt 925 mäqu. Die Konzentration 20 der erhaltenen Ammoniumnitratlösung war 3,9n entsprechend 27,5 Gew.%, so dass eine fast 40fache Konzentrierung der zu entsalzenden Lösung erfolgte. The flow water, the control solution and the used washing water were added to the wastewater to be desalinated and desalted again in the next exchange cycle. The ammonium ion content of the mixture to be desalted again was 55 mequ. The ammonium nitrate content in the wastewater to be desalinated was 925 mequ. The concentration 20 of the ammonium nitrate solution obtained was 3.9 n, corresponding to 27.5% by weight, so that the solution to be desalted was concentrated almost 40 times.

Der Anionenaustauscher wurde wie folgt regeneriert: The anion exchanger was regenerated as follows:

25 25th

Einlauf enema

Vol. in ml Vol. In ml

Auslauf Spout

Vol. in ml Vol. In ml

Kontrollösung* Control solution *

200 200

Vorlauf leader

813 813

Fraktion 1 Fraction 1

300 300

Fraktion 1 Fraction 1

300 300

Fraktion 2 Fraction 2

300 300

Fraktion 2 Fraction 2

300 300

Fraktion 3 Fraction 3

300 300

Produkt product

252 252

Fraktion 4 Fraction 4

300 300

Fraktion 3 Fraction 3

300 300

zugeführte Lösung supplied solution

7,3n NH4OH 7.3n NH4OH

Fraktion 4 Fraction 4

300 300

Fraktion 5 Fraction 5

200 200

Fraktion 5 Fraction 5

200 200

Fraktion 6 Fraction 6

200 200

Fraktion 6 Fraction 6

200 200

Wasser nach Bedarf Water as needed

Kontrollösung Control solution

200 200

* aus dem vorangehenden Zyklus. * from the previous cycle.

Bedarf requirement

45 Nach Erhalt der Kontrollösung wurde das Bett noch mit 2,5 1 Wasser ausgewaschen. Die Fraktionen 1 und 2 bzw. 5 und 6 sind Verdrängungsfraktionen und die Fraktionen 3 und 4 Reaktionsfraktionen. Der Austauschumsatz in den letzten betrug etwa 95 % des MA. 45 After receiving the control solution, the bed was washed out with 2.5 l of water. Fractions 1 and 2 or 5 and 6 are displacement fractions and fractions 3 and 4 are reaction fractions. The exchange turnover in the last was about 95% of the MA.

so Die Co-Ionenkonzentration der letzten Reaktionsfraktion betrug 5,15n, die der Kontrollösung 0,046n. Die Anwendung der Kontrollösung als erste aufzugebende Lösung ermöglicht in bekannter Weise die Ausnutzung der darin enthaltenen Hydroxylionen. The Co ion concentration of the last reaction fraction was 5.15n, that of the control solution 0.046n. The use of the control solution as the first solution to be applied enables the hydroxyl ions contained therein to be used in a known manner.

55 In den verschiedenen verdünnten Lösungen, die an den oben erwähnten Stellen entstanden, waren 70 mäqu Ammoniumionen enthalten. Diese verdünnten Lösungen wurden auch in diesem Fall wieder zum zu entsalzenden Abwasser gegeben und nochmals entsalzt. Die Konzentration der erhal-60 tenen Ammoniumnitratlösung war 28 Gew.%. 55 In the various diluted solutions that were formed in the places mentioned above, 70 meq of ammonium ions were contained. In this case, these diluted solutions were again added to the wastewater to be desalinated and desalted again. The concentration of the ammonium nitrate solution obtained was 28% by weight.

Die Konzentration der vereinigten Produktlösungen des Kationen- und Anionenaustauschers betrug 27,7 Gew.%. Diese Lösung kann in die Fabrikation direkt zurückgeführt werden. The concentration of the combined product solutions of the cation and anion exchanger was 27.7% by weight. This solution can be returned directly to production.

65 Der Verbrauch an Regeneriermitteln betrug 118%, bezogen auf die in Äquivalenten ausgedrückte Menge des eingeführten Ammoniumnitrats. Da die mit den verdünnten Lösungen zurückgeführte Ionenmenge zusammen, auf die einge- 65 The consumption of regenerating agents was 118%, based on the equivalent amount of the imported ammonium nitrate. Since the amount of ions returned with the diluted solutions together,

620 598 620 598

12 12

führte Menge bezogen, 13,5% betrug, warder effektive Regeneriermittelverbrauch rund 104%. quantity supplied, was 13.5%, the effective replenisher consumption was around 104%.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren kann man also erreichen, dass aus einem Abwasser ein weiter verarbeitbares Konzentrat und ein ebenfalls direkt verwendbares, sehr reines Wasser erhalten werden. Der Verbrauch an den Regeneriermitteln hält sich in wirtschaftlich tragbaren Grenzen. Das beschriebene Verfahren kann bei der Aufarbeitung von einerseits ammoniak- oder ammoniumsalzhaltigen und anderseits nitrat- oder salpetersäurehaltigen Abwässern benutzt werden. 0,8% betrug. Es hat sich also gezeigt, dass man in diesem Fall 5 bei Anwendung einer einzigen Reaktionsfraktion einen gleichwertigen Effekt erzielen kann wie mit 3 Reaktionsfraktionen im Beispiel 2. With the method according to the invention it is thus possible to obtain a further processable concentrate and a very pure water which can also be used directly from a wastewater. The consumption of the regenerating agents is within economically acceptable limits. The process described can be used in the treatment of waste water containing ammonia or ammonium salt on the one hand and nitrate or nitric acid on the other hand. Was 0.8%. It has thus been shown that in this case 5, using a single reaction fraction, an effect equivalent to that of 3 reaction fractions in Example 2 can be achieved.

Claims (10)

620 598620 598 1. Verfahren zum Erhöhen des Austauschumsatzes in lonenaustauschverfahren, in denen eine oder mehr als eine bei der vorherigen Durchführung derselben Austauschreaktion eingelagerte Reaktionsfraktion, eine von aussen zugeführte Lösung der austauschenden Ionen und Wasser auf das mit den auszutauschenden Ionen beladene, ausgewaschene und mit Wasser gefüllte Bett gegeben und aus dem Bett nach Abführung des Wassers und einer als Produkt erhaltenen Lösung dieselbe Anzahl von Reaktionsfraktionen mit dem gleichen Volumen aufgefangen und eingelagert wird, wie sie zuvor aufgegeben wurde, um bei der nächsten Durchführung derselben Austauschreaktion auf die gleiche Weise und in derselben Reihenfolge wie vorher aufgegeben zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine in Strömungsrichtung stattfindende Verschiebung derjenigen Flüssigkeitsteilchen relativ zueinander, welche auf das Bett gleichzeitig bzw. unmittelbar nacheinander aufgegeben werden, bis zum Erreichen der Ableitung aus dem Behälter des Bettes weitgehend verhindert wird und b) der Co-Ionengehalt der Reaktionsfraktion(en) durch Konstanthalten des Volumens der Reaktionsfraktion(en), der von aussen zugeführten Lösung und der aus dem System weggeleiteten Flüssigkeiten und des Co-Ionengehaltes der von aussen zugeführten Lösung konstant gehalten wird. 1. A method for increasing the exchange conversion in ion exchange processes in which one or more reaction fractions incorporated in the previous implementation of the same exchange reaction, an externally supplied solution of the exchanging ions and water onto the bed loaded with the ions to be exchanged, washed out and filled with water is given and the same number of reaction fractions with the same volume are collected and stored from the bed after removal of the water and a solution obtained as product, as previously given, in order to carry out the same exchange reaction in the same manner and in the same order as the next time to be given up beforehand, characterized in that a) a displacement of those liquid particles, which take place on the bed simultaneously or immediately one after the other, takes place in the flow direction until the discharge from the container de s bed is largely prevented and b) the co-ion content of the reaction fraction (s) is kept constant by keeping the volume of the reaction fraction (s), the solution supplied from the outside and the liquids removed from the system and the co-ion content of the solution supplied from the outside constant is held. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Reaktionsfraktion in ihrem Behälter vermischt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that each reaction fraction is mixed in its container. 2 2nd PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermischung der Reaktionsfraktion(en) miteinander und ggf. mit der von aussen zugeführten Lösung auf dem Weg von den Fraktionenbehältern bis zur Zuleitung des Bettes weitgehend verhindert wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the mixing of the reaction fraction (s) with one another and possibly with the solution supplied from the outside on the way from the fraction containers to the feed line of the bed is largely prevented. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Konstanthaltung des Co-Ionengehal-tes der Reaktionsfraktion(en) die Zusammensetzung einer nach der (letzten) Reaktionsfraktion aus dem Bett erhaltenen Lösung kontrolliert und gegebenenfalls angepasst wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that in order to keep the co-ion content of the reaction fraction (s) constant, the composition of a solution obtained after the (last) reaction fraction from the bed is checked and, if necessary, adapted. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der beim Durchleiten der Reaktionsfrak-tion(en) während ihres Kontaktes mit dem Bett erfolgende Austauschumsatz zu über 50%, vorzugsweise über 70%, 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that when the reaction fraction (s) are passed through during their contact with the bed, the exchange conversion occurring to over 50%, preferably over 70%, mit besonderem Vorzug über 85 %, des maximal möglichen Austauschumsatzes stattfindet. with particular preference over 85% of the maximum possible exchange turnover takes place. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verdrängung der (letzten) Reaktionsfraktion aus dem Bett eine vorher eingelagerte Verdrängungsfraktion konstanten Volumens verwendet wird, deren Co-lonenkonzentration niedriger ist als die der von aussen zugeführten Lösung und die nach Wiedererhalten der (letzten) Reaktionsfraktion aus dem Bett aufgefangen, eingelagert und bei der nächsten Durchführung derselben Austauschreaktion auf dieselbe Weise wie sie angefallen ist, wiederverwendet wird, wobei die Verdrängungsfraktion aus dem Bett durch Wasser verdrängt wird, wobei die Co-Ionenkonzentration der Verdrängungsfraktion auf 30 bis 70%, vorzugsweise 40 bis 60%, der Co-Ionenkonzentration der von aussen zugeführten Lösung gehalten wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a previously incorporated displacement fraction of constant volume is used to displace the (last) reaction fraction from the bed, whose Co ion concentration is lower than that of the solution supplied from the outside and the after Recovery of the (last) reaction fraction from the bed is collected, stored and reused the next time the same exchange reaction is carried out in the same manner as it occurred, the displacement fraction being displaced from the bed by water, the co-ion concentration of the displacement fraction being 30 up to 70%, preferably 40 to 60%, of the co-ion concentration of the solution supplied from the outside is maintained. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem zur Verdrängung der (letzten) Reaktionsfraktion Wasser verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Co-Ionenkonzentration der (letzten) Reaktionsfraktion höher als 65 %, vorzugsweise höher als 75%, der Co-Ionenkonzentration der von aussen zugeführten Lösung ist. 7. The method according to any one of claims 1 to 5, in which water is used to displace the (last) reaction fraction, characterized in that the co-ion concentration of the (last) reaction fraction higher than 65%, preferably higher than 75%, of the Co -Ion concentration of the solution supplied from outside. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verdrängung der (letzten) Reaktionsfraktion eine oder mehr als eine Lösung benutzt wird, die jeweils aus einem Teil der von aussen zugeführten Lösung und aus Wasser in jedem Austauschzyklus von neuem hergestellt wird (werden), wobei bei Anwendung von mehreren neu hergestellten Lösungen deren Co-Ionenkonzentration von Lösung zu Lösung abnimmt, und zur Verdrängung der neu hergestellten (letzten) Lösung Wasser auf das Bett gegeben wird, wobei die Co-Ionenkonzentration der ersten neu hergestellten Lösung auf 30 bis 70%, vorzugsweise auf 40 bis 60%, der Co-Ionenkonzentration der von aussen zugeführten Lösung und die Co-Ionenkonzentration der gegebenenfalls weiteren neu hergestellten Lösung(en) jeweils auf 20 bis 30% der Co-Ionenkonzentration der vorangehenden neu hergestellten Lösung eingestellt wird. 8. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that one or more than one solution is used to displace the (last) reaction fraction, each of which is prepared anew from a part of the solution supplied from the outside and from water in each exchange cycle is (are), with the use of several newly prepared solutions their co-ion concentration decreases from solution to solution, and water is displaced onto the bed to displace the newly produced (last) solution, the co-ion concentration of the first newly produced solution to 30 to 70%, preferably to 40 to 60%, of the co-ion concentration of the solution supplied from the outside and the co-ion concentration of any further newly prepared solution (s) to 20 to 30% of the co-ion concentration of the previous newly prepared solution Solution is set. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung der Zusammensetzung der nach der (letzten) Reaktionsfraktion aus dem Bett erhaltenen Lösung das Gesamtvolumen der zu Beginn der Austauschreaktion abgeführten Flüssigkeiten benutzt wird, wobei die Konzentration der Lösung durch Vergrösserung des Gesamtvolumens verringerbar und durch Verkleinerung des Gesamtvolumens erhöhbar ist. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that to adjust the composition of the solution obtained from the bed after the (last) reaction fraction, the total volume of the liquids removed at the beginning of the exchange reaction is used, the concentration of the solution being increased of the total volume can be reduced and increased by reducing the total volume. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Verfahrensdurchführung neben dem Produkt erhaltenen verdünnten Lösungen zum aufzubereitenden Wasser gemischt und mit diesem zusammen aufbereitet werden. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the diluted solutions obtained in addition to the product during the implementation of the process are mixed with the water to be treated and are prepared together with it.
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