CH660692A5

CH660692A5 - Verfahren zur regenerierung von ionenaustauschern.

Info

Publication number: CH660692A5
Application number: CH1432/84A
Authority: CH
Inventors: Vaclav Michek
Original assignee: Vyzk Ustav Vodohospodarsky
Priority date: 1983-03-29
Filing date: 1984-03-21
Publication date: 1987-06-15
Also published as: DE3411474A1; GB2139522A; DE3411474C2; CS240900B1; JPS59213445A; NL8400983A; SU1512651A1; HU193564B; DD253727A3; GB8408040D0; GB2139522B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regenerierung von Ionenaustauschern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Der immer wachsende Gehalt an Nitraten in natürlichen Gewässern bedeutet in der letzten Zeit ein ernstes Problem. Nitrate können aus dem Wasser nicht mittels der üblichen

Wasseraufbereitungsprozesse entfernt werden, da sie unter natürlichen Bedingungen, d.h. aeroben, das Endprodukt und daher eine stabile Verbindung der Umwandlung von Stickstoffverbindungen im Boden und im Wasser sind. Aus der Reihe von Stickstoff-Quellen ist die wichtigste die Gross-flächen-Verunreinigung, die durch die Anwendung von stickstoffhaltigen industriellen Düngemitteln in der Landwirtschaft verursacht wird.

Nitrate rufen gesundheitliche Schäden bis tödliche Erkrankungen bei Menschen und warmblütigen Tieren hervor. Am bekanntesten ist der Einfluss der Nitrate auf das Auftreten der sogenannten Nitrat-Alimentär-methoglobaemie, die bei Säuglingen bis zum Alter von drei Monaten auftreten kann, wenn zur Bereitung der künstlichen Ernährung Wasser verwendet wird, das mehr als 15 mg. 1 ~1 NO3 enthält. Dabei lässt die tschechoslowakische Norm bis 50 mg.l NO3 zu. Auch analogische Normen erlauben höhere Konzentrationen als den für Säuglinge angeführte Limit. Bei Erwachsenen rufen höhere Nitratkonzentrationen im Trinkwasser Speiseröhren-, Magen-, Harnblasenkrebs hervor. Sie können auch Grund von Fehlgeburten bei Kühen und tödlichen Vergiftungen bei künstlich ernährten Kälbern sein. Nitrate im Wasser wirken ungünstig auch in der Lebensmittelindustrie (z. B. bei Malzkeimung), bei der Konservierung von Lebensmitteln und bei der Herstellung von Getränken.

Neben den Nitraten bedeuten die Härtekomponenten dann einen Missstand, wenn ihr Gehalt im aufbereiteten Wasser die von der Trinkwassernorm gegebenen Werte überschreitet. Ausserdem sind sie schädlich in einigen Lebensmittelbetrieben, wo die grössere Härte z.B. Trübung der Getränke hervorruft.

Eines der Verfahren, wie Nitrate aus dem Wasser entfernt werden können, ist die Anwendung von Ionenaustauschern. Ihr gemeinsamer Vorteil ist die Unabhängigkeit von der Wassertemperatur, die entsprechende Reaktionsgeschwindigkeit , hoher Nutzeffekt und der Verlauf der Denitrifikation ohne Zugabe von Fremdstoffen und ohne Notwendigkeit eines anaeroben Milieus. Grösstenteils jedoch verändert sich ungünstig der Gehalt der übrigen Anionen-komponenten des Wassers. Am häufigsten wird ein stark basischer Anionenaustauscher in Chloridform verwendet. Sein Nachteil ist jedoch der hohe Chloridgehalt im Filtrat, denn besonders am Anfang des Arbeitszyklus tauscht der Anionenaustauscher dieser Art alle vorhandenen Anionen gegen das Chloridanion aus.

Der Gehalt dieser Chloride im aufbereiteten Wasser überschreitet dann die von der Trinkwassernorm bestimmten Werte. Das Filtrat ist grundsätzlich ein Chloriddenatu-rat, das physiologische Beschwerden hervorrufen kann. Dem gegenüber werden Sulfate aus dem aufbereiteten Wasser zusammen mit den Nitraten entfernt. Teilweise werden auch Hydrogenkarbonate entfernt, sodass die Qualität des Wassers wesentlich geändert wird. Der Vorteil der Anwendung dieser Chloridform des Anionenaustauschers ist jedoch die einfache Regenerierungsfähigkeit. Bei der Regenerierung des Filterbettes werden die Nitrate schon bei der Anwendung von acht Volumen einer 10%igen Natriumchloridlösung ausgewaschen.

Die Anwendung des stark basischen Anionenaustauschers allein in Hyrogenkarbonatform ist auch ungünstig, und zwar wegen des hohen Hydrogenkarbonatgehalts im Filtrat. Hydrogenkarbonate ersetzen in der ersten Hälfte der Sorptionsphase alle vorhanden Anionen. Erst im zweiten Drittel der Sorptionsphase kommt es zum fortschreitenden Anwachsen des Chloridgehalts und im letzten Drittel überwächst die Chloridkonzentration wesentlich die Eintrittskonzentration zufolge ihrer fortschreitenden Desorption aus dem Ionenaustauscherbett.

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3

66U 692

Das jedoch bedeutet bei Eingangswässern mit höheren Chloridkonzentrationen ein Überschreiten der von der Norm bestimmten Chloridwerte im Filtrat. Die Sulfate werden gänzlich entfernt und ihre Konzentration wächst erst mit der wachsenden Nitratkonzentration. Ein weiterer Nachteil des stark basischen Anionenaustauschers in Hydrogenkarbonatform ist seine schwierige Regenerierbarkeit. In der Regenerationsphase werden die Nitrate erst nach der Applikation von 23 Volumen nach dem Anionenaustau-schervolumen einer 10%igen NaHC03-Lösung gemessen, ausgewaschen.

Bekannt ist auch die Anwendung von regenerierten gemischten Chlorid-Hydrokarbonatbetten eines stark basischen Anionenaustauschers. Ihr Vorteil ist, dass schon am Anfang der Arbeitsphase (Sorbierungsphase) im Filtrat Chloride als auch Hydrogenkarbonate, d.h. zwei Anionen-komponenten, enthalten sind. Die Sulfate werden jedoch wieder gemeinsam mit den Nitraten entfernt. Das Filtrat ist daher ein Chlorid-Hydrokarbonat-Denaturat. Infolge der Desorption der Chloride in der zweiten Hälfte der Arbeitsphase erfolgt wieder eine Überschreitung der normierten Chloridkonzentration im Filtrat, wenn im Eingangswasser höherer Chloridkonzentrationen (wenn auch in der Norm für Trinkwasser) enthalten sind.

Ähnlicherweise werden bei der Entfernung von Nitraten über den Anionenaustauscher in Sulfatzyklus am Anfang der Arbeitsperiode alle Anionen gegen Sulfationen ausgetauscht.

Ferner wird für die Denitrifikation von Trinkwassern auch ein schwach basischer Anionenaustauscher in Hydrogenkarbonatform verwendet. Dieses technologische Verfahren hat jedoch neben dem Überschuss an Hydrogenkarbonationen im Filtrat und der Desorption des Chloridiones in der zweiten Hälfte des Arbeitszyklus und der Unterdrückung der Sulfate noch weitere Nachteile. In vergleichbaren Wassern ist die Denitrifikationskapazität des schwach basischen Anionenaustauschers etwa nur ein Viertel derer von stark basischen Anionenaustauschern. Wenn das aufzubereitende Wasser über einen Anionenaustauscher dieses Typs, dessen Denitrifikationskapazität jedoch schon erschöpft ist, fliesst, tritt ein spontanes Auswaschen der eingefangenen Nitrate aus den Ionenaustauscher ein und das ausfliessende Wasser ist daher im Gegenteil von Nitraten angereichert.

Von den bisher bekannten Methoden der Nitratentfernung durch Ionenaustauscher aus dem Wasser im Hinblick auf den Nutzeffekt erschein als optimal die durch AO Nr. 200 907 geschützte Art, die es ermöglicht, mittels des Ionenaustauschers selektiv nur Nitrate zu entfernen, wobei die übrigen Anionenkomponenten im Wasser erhalten bleiben.

» Diese Art benützt drei Formen des basischen Anionenaustauschers und zwar die Chlorid-, Sulfat- und Hydrogenkarbonatform, die in bestimmtem Verhältnis vermischt sind. Ein wesentlicher Nachteil dieser Art ist jedoch, dass das so erhaltene Filterbett nicht regeneriert werden kann und alle drei angeführten Formen des Ionenaustauschers nach ihrer Erschöpfung neu separat hergestellt werden müssen. Daher kann dieses Verfahren nur in kleinen, einzweckigen Anlagen verwendet werden, die z. B. zur Denitrifizierung von Trinkwasser im Haushalt bestimmt sind, gewöhnlich zur Vorbereitung von künstlicher Säuglingsernährung. Wenn dieses Filterbett erschöpft ist, wird es weggeworfen.

Aus dem Angeführten geht hervor, das Prozesse, die ökonomisch sind, mit einfacher Regenerierung des Anionenaustauschers, Nitrate entfernen auf Kosten der Verschlechterung der physiologischen Eigenschaften des Wassers und im Gegenteil, die Methode, die Nitrate selektiv entfernt, nicht im weiteren Massstab verwendet werden kann.

Die angeführten Nachteile werden durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, die es ermöglichen, das Ionenaustauscherbett wiederholt zu verwenden, selektiv Nitrate zu entfernen und eventuell gleichzeitig auch die Härtekomponenten zu beseitigen. Das Wesen des Regenerierungsverfahrens beruht darin, dass der Denitrifikationsfilter beruhend auf einen stark basischen Anionenaustauscher oder der Denitrifikationsfilter und Enthärtungsfilter, dessen Denitrifizierungsteil auf einen stark basischen Anionenaustauscher und der Enthärtungsteil auf einem stark sauren Kationenaustauscher beruht, in der ersten Phase der Regenerierung mit einer Chloridionen enthaltenden Lösung, z.B. mit einer Natriumchlorid- oder Kaliumchloridlösung, und in der zweiten Phase mit einer Sulfationen enthaltenden Lösung, z.B. Na- oder K-Sulfatlösung. Dabei kann in der zweiten Phase die Regenerierungslösung neben den Sulfationen, z.B. Natrium- oder Kaliumsulfat auch Hy-drokarbonationen, z.B. Natrium- oder Kaliumhydrogenkarbonat, enthalten.

Die Vorteile dieses Regenerierungsverfahrens beruhen darin, dass sie es ermöglichen, unter ökonomisch vorteilhaften Bedingungen stark basische Anionenaustauscher zur selektiven Beseitung von Nitraten aus dem Wasser zu benützen, wobei die übrigen Anionenkomponenten und daher auch die physiologischen Werte des Wassers erhalten bleiben. In Hinsicht auf den relativ einfachen Regenerierungs-prozess kann dieses Verfahren wiederholt und im weiteren Massstab verwendet werden. Im Falle der gleichzeitigen Denitrifizierung und Enthärtung des Wassers (z. B. für die industrielle Herstellung von Getränken) ist dieses Verfahren auch ökonomisch vorteilhaft darin, dass die Lösung aus der Regenerierung des Anionenaustauschers auch noch zur Regenerierung des Kationenaustauschers verwendet wird.

In der ersten Phase des Regenerierungszyklus verläuft eine effektive Desorption der Nitrate, die im vorhergehenden Arbeitszyklus nur mit einer verhältnismässig kleinen Menge der Chlorionen enthaltenden Lösung abgefangen sind. Der Anionenaustauscher wird in dieser Phase überwiegend auf die Chloridform überführt. Im Fall der Regenerierung des Denitrifizierungs- und Enthärtungsfilters wird das Regenerierungsmittel aus dem Anionenaustauscher gleichzeitig zur Regenerierung des Kationenaustauschers verwendet, oder vice versa. In der weiteren Regenerierungsphase wird der stark basische Anionenaustauscher aus der Chloridform auf eine Mischung verschiedener Anionenaustauscherformen überführt und gleichzeitig werden die letzten Reste der Nitrate aus dem Arbeitszyklus desorbiert. Die Kationkomponente dieser zweiten Lösung kann gegebenenfalls auch den Kationenaustauscher regenerieren.

Zum Beweis des Nutzeffektes des regenerierten Bettes der Erfindung nach dient Tab. 1 und 2. In Tab. 1 ist die Zusammensetzung des Filtrats hinter dem Filterbett des stark basischen Anionenaustauschers, der nur bis zum Chloridzyklus regeneriert wurde, angegeben. Die Filtratmenge in der ersten Kolonne ist in vielfachen des Anionenaustauschervo-lumens ausgedrückt, das im Filterbett verwendet wurde.

In Tabelle 2 wird die Filtratzusammensetzung hinter dem Anionenaustauscherbett, das laut der Erfindung regeneriert wurde, dargestellt. Die Filtratmenge in der ersten Kolonne wird durch das Vielfache des Anionenaustauschergehalts, der im Filterbett benutzt wurde, ausgedrückt.

Aus den Werten in Tab. 1 und 2 geht hervor: Hinter den beiden Filtern verläuft eine markante Beseitigung der Nitrate. Hinter dem zweiten Filter (Tab. 2) ist jedoch der Gehalt an den übrigen Anionen relativ gleichmässig vertreten und in keinem Anteil wird die Norm für Trinkwasser überschritten. Hinter dem ersten Filter werden zusammen mit den Nitraten auch die Sulfate entfernt und in der ersten Hälfte des Ar-

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Tabelle 1

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Tabelle 3

Filtratmenge

Zusammensetzung des Filtrats m

V V-1

». VQ

NO"

1/2S04=

HCO"

cr

20

0

0,2

5,8

40

0

0,3

5,7

60

0

0,3

5,6

80

0

0,4

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100

0

0,6

5,4

120

0

1,1

4,9

140

0,01

0

1,8

4,2

160

0,03

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2,2

3,8

180

0,07

0

2,4

3,6

200

0,20

0,1

2,3

3,4

220

0,36

0,3

2,0

3,3

240

0,55

1,8

3,1

Eingang

1,53

0,94

1,8

0,8

wasser

Filterbett: stark basischer Anionenaustauscher des zweiten Types, Kolonnenhöhe 0,6 m, s = 20 V.Vjj" '. Gleichströmig regeneriert mit 8 V„ einer Lösung mit einer Konzentration von 100 g NaCl im Liter destillierten Wassers bei s = 3 V.V^1 h_l. Ausgewaschen mit 8 V0 destillierten Wassers.

V - Filtratvolumen Vy - Anionenaustauschervolumen s = spezifische Belastung

Tabelle 2

Filtratmenge

Zusammensetzung des Filtrats nmol. 1

V V-1

v. v0

NO~

1/2 SO=

HCO"

cr

20

0

1,3

3,5

1,2

40

0

1,4

3,2

1,4

60

0

2,3

1,4

80

0

2,8

1,9

1,3

100

0

3,1

1,8

1,1

120

0,01

3,4

1,8

0,8

140

0,05

3,3

1,8

0,8

160

0,12

3,2

1,8

0,8

180

0,24

3,3

1,8

0,8

200

0,40

3,0

1,8

0,8

220

0,52

2,9

1,8

0,8

240

0,66

2,7

1,8

0,8

Eingang

1,53

0,94

1,8

0,8

wasser

Filtratbett: stark basischer Anionenaustauscher des zweiten Types, mit einer Höhe von 0,6 m. Gleichströmig regeneriert mit 5 V0 einer Lösung, die 100 g NaCl in 1 Liter destillierten Wassers enthält, und dann mit 5 V0 einer Mischlösung, die 85,9 g Na2S04 + 14,1 g NaH-C03 in 1 Liter destillierten Wassers enthält, bei s = 3 V. V^1 h_1. Ausgewaschen mit 8 V0 destillierten Wassers.

V - Filtratvolumen V0 - Anionenaustauschervolumen s = spezifische Belastung beitszyklus auch der Grossteil der Hydrogenkarbonate. Das Filtrat ist ein Chlorid-Denaturat: es enthält 4 — 7 mal mehr Chloride als das Eingangwasser und im ganzen Umfang entspricht es nicht der Norm für Trinkwasser (2,82 nmol.l_I).

In den folgenden Tabellen 3 bis 6 werden Beispiele der Durchführung der Regenerierung zusammen mit den auf dem regenerierten Bett erhaltenen Resultate.

Filtratmenge Zusammensetzung des Filtrats nmol. 1 1

V V

v. »0

NO"

1/2 S04=

HCO3-

cr

20

0

0,1

1,05

0,50

40

0

0,1

1,0

0,50

60

0

0,15

0,85

0,65

80

0

0,20

0,70

0,80

100

0

0,25

0,55

0,85

120

0,01

0,25

0,50

0,90

140

0,01

0,30

0,45

0,87

160

0,06

0,50

0,40

0,60

180

0,10

0,80

0,40

0,30

200

0,25

0,85

0,40

0,10

220

0,90

0,30

0,25

0,05

260

1,40

0,10

0

280

1,60

0

300

1,60

0

Eingang-

1,60

0

wasser

V - Filtratvolumen V0 - Ionenaustauschervolumen s - spezifische Belastung

In Tab. 3 werden die Ergebnisse mit dem stark basischen Anionenaustauscher des zweiten Types beschrieben; Füllungshöhe 0,6 m, s = 45 V.Vo"1 h-1. Diese Füllung wurde gleichströmig mit 5 V0 einer Lösung, die 100 g Chlorid in 1 Liter destillierten Wassers enthält, regeneriert und dann noch mit 5 V0 der Mischlösung mit 85,9 g Natriumsulfat und 14.1 g Natriumhydrogenkarbonat in 1 Liter destillierten Wassers. Ausgewaschen mit 8 V0 destillierten Wassers.

Ferner wurde eine künstliche Lösung des Eingangswassers vorbereitet, die Natriumnitrat in einer Konzentration von 100 mg. 1-1 NOj in destilliertem Wasser enthielt, also ohne weiterer Anionenbestandteile. Trotzdem im Eingangs-

Tabelle 4

Filtratmenge Zusammensetzung des Filtrats nmol. 1 1

V V

0

NO"

1/2S04=

HCO~

cr

20

0

5,8

7,2

1,2

40

0

6,2

6,6

1,5

60

0

6,2

6,3

1,7

80

0

5,9

6,1

2,3

100

0

5,7

6,1

2,4

120

0,01

5,6

6,1

2,5

140

0,01

5,4

6,1

2,6

160

0,02

5,3

6,1

2,8

180

0,05

5,3

6,1

2,8

200

0,10

5,3

6,1

2,7

220

0,15

5,2

6,1

2,7

240

0,20

5,2

6,1

2,7

260

0,24

5,1

6,1

2,7

280

0,38

5,1

6,1

2,7

300

0,49

5,0

6,1

2,65

320

0,61

5,0

6,0

2,60

340

0,61

5,0

6,0

2,60

360

0,61

5,0

6,0

2,60

Eingangs-

0,61

5,0

6,0

2,6

wasser

V - Filtratmenge V0 - Ionenaustauschervolumen s - spezifische Belastung s

io

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

5

660 692

wasser nur Nitratsalz enthalten ist, enthält das Wasser, das durch das Filterbett nach der Erfindung durchgegangen ist, Chloride, Sulfate als auch Hydrogenkarbonate und zwar in Mengen, die der tschechoslowakischen Norm für Trinkwasser entsprechen würden, was beweist, dass auch in diesem Extremfalle, der normal nicht vorkommen würde, der so regenerierte Filter fähig ist, die Nitrate durch die hauptsächlichen Anionenbestandteile zu ersetzen.

In Tab. 4 werden die Ergebnisse mit dem stark basischen Anionenaustauscher des zweiten Types, mit Filterbetthöhe 0,6 m, s = 40 V.V0~' h-1 beschrieben. Gleichströmig regeneriert mit 5 V0 einer 100 g NaCl in 1 Liter destillierten Wassers enthaltenden Lösung und dann mit 5 V0 der Mischlösung, die 85,9 g Natriumsulfat und 14.1 g Natriumhydrogenkarbonat in 1 Liter destillierten Wassers enthält, bei s = 3 V.V0~' h_I. Ausgewaschen mit 8 V0 destillierten Wassers.

Der nach der Erfindung regenerierte stark basische Anionenaustauscher (Tab. 4) hat eine ausgeglichene Anionenzu-sammensetzung ohne Extremwerte der einzelnen Anionen, einschliesslich Sulfate, die während der ganzen Arbeitsphase in Konzentrationen, die den Werten beim Eingang entsprechen, beibehalten wird. Aus Tab. 4 geht weiters hervor, dass nach der Erschöpfung der Denitrizierungskapazität des der Erfindung gemäss regenerierten Anionenaustauschers keine Erhöhung der Nitratkonzentration im Filtrat durch spontane Desorbierung aus dem Filterbett vorkommt. Dies ist für die Sicherheit des Betriebs der Denitrifizierungsanlage äusserst wichtig.

Tabelle 5

Filtratmenge Zusammensetzung des Filtrats nmol. 1 1

V V-1

y. »0

NO"

1/2 SO=

HCO~

er

20

0,006

2,9

7,5

2,7

40

0,006

3,5

6,8

2,8

60

0,010

4,2

6,45

2,6

80

0,010

4,5

6,20

2,6

100

0,016

4,8

6,20

2,5

120

0,018

4,8

6,20

2,3

140

0,025

4,7

6,15

2,3

160

0,050

4,65

6,15

2,3

180

0,096

4,65

6,10

2,2

200

0,150

4,6

6,10

2,2

220

0,180

4,6

6,10

2,2

240

0,250

4,6

6,10

2,2

260

0,320

4,55

6,10

2,2

280

0,43

4,50

6,10

2,2

Eingang-

0,61

4,40

6,00

2,1

wasser

V - Filtratvolumen V0 - Ioneraustauschervolumen s - spezifische Belastung

In Tab. 5 werden die Ergebnisse mit dem stark basischen Anionenaustauscher des zweiten Types, beschrieben, mit Filterbetthöhe 0,6 m, s = 40 V.V0~1 h_ ', gleichströmig regeneriert mit nur 4 V0 der Lösung mit 100 g NaCl in 1 Liter des Eingangswassers und dann nur mit 4 V0 der Mischlösung mit 85,9 g Natriumsulfat und 14.1 g Natriumhydrogenkarbonat in 1 Liter Eingangswasser bei s = 3 V.'V0 ~1 h ~1. Ausgewaschen mit 8 V0 des Eingangswassers. Diese Regeneration präsentiert eine ökonomisch vorteilhafte Variante.

Auch bei dieser ökonomischen Regeneration entspricht die Zusammensetzung des Filtrats in allen Bestandteilen der Norm für Trinkwasser. Gegenüber der Regeneration mit 5

Volumen von 10% Reagenten wird ein etwas kürzerer Denitrifikationszyklus erreicht. Kleiner sind jedoch auch die spezifischen Kosten für die Beseitigung einer Nitrateinheit.

In ähnlicher Weise kann man auch ökonomisch Denitri-fizierungsbetten regenerieren mit Lösungen von Konzentration — z.B.: mit 5 V0 von 8% NaCl+ 5 V0 8% Mischregene-rans, 5 V0 8% NaCl+4,3 8% Na-,S04+0,7 V0 8% NaH-C03, oder 4 V0 10% NaCl + 4 V010% Na2S04 usw.

Tabelle 6

Filtratmenge

Zusammensetzung des Filtrats nn

V V"1

v. • 0

NO"

1/2 S04=

HCO"

er

20

0,048

1,00

3,6

2,0

40

0,048

0,90

3,45

2,25

60

0,052

0,90

3,30

2,42

80

0,055

0,90

3,25

2,55

100

0,059

0,95

3,25

2,55

120

0,063

1,05

3,1

2,45

140

0,070

1,25

3,0

2,20

160

0,085

1,60

2,9

2,00

180

0,085

1,80

2,7

1,90

200

0,090

2,00

2,4

1,90

220

0,11

2,25

2,1

1,85

240

0,13

2,35

2,1

1,80

260

0,180

2,40

2,1

1,80

Eingang

0,516

2,08

2,05

1,77

wasser

V - Filtratmenge V0 -

Ionenaustauschervolumen

s - spezifische Belastung

Tab. 6 beschreibt die Ergebnisse mit stark basischen Anionenaustauscher des zweiten Types, Filterbetthöhe 1,05 m, s = 20 V.V0~' h_l. Gegenströmig regeneriert mit 5 V0 einer Lösung mit 100 g NaCl in 1 Liter Eintrittswasser und danach 5 V0 Mischlösung 85,9 g Na2S04 und 14,1 g Natriumhydrogenkarbonat in 1 Liter Ei ngangswasser bei s = 3 V.V0 ~1 h ~1. Ausgewaschen mit 10 V0 des Eingangswassers.

Wie aus den Beispielen hervorgeht, kann man mit dem Verfahren laut der Erfindung auch gegenströmig regenerieren, jedoch der Denitrifizierungseffekt des so regenerierten Filterbetts ist gewöhnlich kleiner und die Unterschiedlichkeit der Konzentration der übrigen Anionen im Filtrat kann grösser sein.

Bei der Herstellung des Filterbettes aus einem neuen, un-benützten Anionenaustauscher wird die Tatsache ausgenützt, dass der Anionenaustauscher überwiegend schon in der Chloridform geliefert wird. Darum wird bei der ersten Aufbereitung vor der Anwendung die Lösung mit den Clorid-anionen ausgelassen und der Anionenaustauscher wird nur mit der Lösung, die Sulfate oder Sulfate und Hydrogenkarbonate enthält, in Kontakt gebracht. Dadurch ist der Ionenaustauscher vorbereitet zur ersten Anwendung und zur weiteren Regeneration laut der Erfindung.

In Tab. 7 werden die Ergebnisse mit dem stark basischen Anionenaustauscher des zweiten Types beschrieben; Filterbetthöhe 0.6 m hinter welchem ein stark saurer Kationenaustauscher eingereiht ist mit einer Filterhöhe von 0,15 m, s = 20 V.V0~1 h" ', dem Anionenaustauscher nach gerechnet. Gleichströmig regeneriert mit 5 V0 einer Lösung mit 100 g Na-Chlorid in 1 Liter destillierten Wassers und dann mit 5 V„ der Mischlösung mit 85,9 g Na-Sulfat und 14,1 g Na-Hydrogenkarbonat in 1 Liter destillierten Wassers, bei s = 3 V.V0_I h_l. Ausgewaschen mit 8 Vt, destillierten Was-

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25

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35

40

45

50

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60

65

660 692

6

Tabelle 7

Filtratmenge Zusammensetzung des Filtrats nmol. 1 1

V.V"1 NO~ 12SO= H CO" Cl- 1 2 To

20

0

1,3

3,5

1,2

0.02

40

0

1,4

3,2

1,4

0,02

60

0

2,3

1,4

0,02

80

0

2,8

1,9

1,4

P,15

100

0

3,1

1,8

1,1

0,24

120

0,01

3,4

1,8

0,8

0,34

140

0,05

3,3

1,8

0,8

0,40

160

0,12

3,2

1,8

0,8

0,70

180

0,24

3,3

1,8

0,8

0,90

200

0,40

3,0

1,8

0,8

1,20

220

0,66

2,7

1,8

0,8

2,40

240

0,66

2,7

1,8

0,8

2,40

Eingang-

153

0,94

1,8

0,8

5,20

wasser

V - Filtratvolumen V0 - Ionenaustauschervolumen s - spezifische Belastung sers. Die Kationenkomponente beeinflusst auch eine Senkung der Wasserhärte. Der schwerere Kationenaustauscher bildet die untere Filterschicht. Das Verhältnis des Anionen-zum Kationenaustauschers ist 4:1 bis 12:1. Im Gegensatz zu der Anwendung des Kationenaustauschers in der Energiewirtschaft handelt es sich bei der Härteherabsetzung in

25 Trinkwassern nicht um die gänzliche Beseitung von Kalzium und Magnesium. Das Verhältnis Anionenaustauscher — Kationenaustauscher ist durch den erwünschten Grad der Härteherabsetzung, die Kapazität der Ionenaustauscher und durch die Gesamtzusammensetzung des Wassers gegeben.

30

35

40

45

50

55

50

Claims

660 692

1. Verfahren zur Regenerierung von Ionenaustauschern zur Denitriüzierung von Wasser basierend auf einen stark basischen Anionaustauscher, dadurch gekennzeichnet, dass im Laufe der ersten Regenerierungsstufe der stark basische Anionaustauscher mit einer Chloridionen enthaltenden Regenerierungslösung in Kontakt gebracht wird, im Laufe der zweiten Regenerierungsstufe das erwähnte Filterbett mit einer Sulfationen enthaltenden Regenerierungslösung in Kontakt gebracht wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Laufe der zweiten Regenerierungsstufe die Regenerierungslösung neben den Sulfationen auch Hydro-karbonationen, z. B. Natrium- oder Kaliumhydrokarbonat enthält.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach beiden Regenerierungsstufen eine dritte Regenerierungsstufe mittels einer Hydrokarbonationen, z.B. entweder Natrium- oder Kaliumhydrokarbonat enthaltenden Regenerierungslösung, folgt.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ionenaustauschfilter zur Denitrifizierung als auch zur Enthärtung des Wassers dient und dass das Filterbett neben dem stark basischen Anionaustauscher ein Filterbett aus einem stark sauren Kationaustauscher enthält, wobei im Laufe der ersten Regenerierungsstufe die Filterbetten mit einer Chloride enthaltenden Regenerierungslösung in Kontakt gebracht werden.

5. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Filterbetten in einer zweiten Regenerierungsstufe mit einer Sulfationen enthaltenden Regenerierungslösung in Kontakt gebracht werden.

6. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beide erwähnten Filterbetten in einer zweiten Regenerierungsstufe mit einer Sulfationen und auch Hydrokarbonationen, z. B. Natrium- oder Kaliumhydrokarbonat enthaltenden Regenerierungslösung in Kontakt gebracht werden.

7. Verfahren nach Patentanspruch 5, wo in einer dritten Regenerierungsstufe das erwähnte Filterbett mit einer Hydrokarbonationen, z. B. Natrium- oder Kaliumhydrokarbonat enthaltenden Regenerierungslösung in Kontakt gebracht wird.

8. Verfahren nach Patentanspruch 4, wo das auf einem stark basischen Anionaustauscher beruhende Filterbett und auf einem stark sauren Kationaustauscher beruhende Filterbett räumlich getrennt sind, wobei beide zuerst mit einer Choridionen enthaltenden Regenerierungslösung in Kontakt gebracht werden.

9. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ionenaustauschfilter zur Denitrifizierung als auch zur Enthärtung des Wassers dient und das Filterbett neben dem stark basischen Anionaustauscher auch aus einem stark sauren Kationaustauscher besteht, wobei die zur Denitrifizierung des stark basischen Anionaustauschers dienende Regenerierungslösung als Regenerierungslösung für den stark sauren Kationaustauscher benützt wird.