CH698241B1 - Verfahren zur Verbesserung der Harzauftrennung von Mischbettharzen während eines Regenerationsprozesses. - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Harzauftrennung von Mischbettharzen während eines Regenerationsprozesses, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass den Mischbettharzen vor dem eigentlichen Regenerationsschritt Natriumchlorid zugesetzt wird. Das Natriumchlorid wird dabei in einer solchen Menge zugegeben, dass sich die Mischbettharze trennen. Die Natriumchloridlösung wird dabei der Harzmasse vorzugsweise während des so genannten Rückspülschrittes, dass heisst während eines Harz-Fluidzustandes, in einer solchen Menge und über einen solchen Zeitraum zugegeben, dass in einem kontinuierlichen Ablauf eine zusätzliche partielle Harzerschöpfung eintritt und dabei in der Harzmasse vorhandene Harzagglomerate (Gemisch von aneinander haftenden Kationen- und Anionenaustauscherharzen) in Harzeinzelteilchen «zerfallen» und sich somit an der richtigen Stelle in der Regenerierkolonne/- Filter einordnen können.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Harzauftrennung von Mischbettharzen und somit zur Verbesserung des Regenerationsresultates von Mischbettharzen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass den Mischbettharzen während des Harztrennprozesses und vor dem eigentlichen Regenerationsschritt eine wässrige Kochsalzlösung (Natriumchloridlösung) zugeführt wird.

[0002] Die Natriumchloridlösung wird dabei der Harzmasse vorzugsweise während des so genannten Rückspülschrittes, das heisst während eines Harz-Fluidzustandes, in einer solchen Menge und über einen solchen Zeitraum zugegeben, dass in einem kontinuierlichen Ablauf eine zusätzliche partielle Harzerschöpfung eintritt und dabei in der Harzmasse vorhandene Harzagglomerate (Gemisch von aneinander haftenden Kationen- und Anionenaustauscherharzen) in Harzeinzelteilchen «zerfallen» und sich somit an der richtigen Stelle in der Regenerierkolonne/-Filter einordnen können.

[0003] Mischbettharze, welche mindestens ein Kationenaustauscherharz und mindestens ein Anionenaustauscherharz enthalten, finden in vielen Industriezweigen Anwendung. Insbesondere werden sie zur Herstellung von total entsalztem Wasser verwendet, das vor allem in den Bereichen der Photochemie, der Mikroelektronikindustrie, der Pharmazeutik und der Kraftwerktechnik benötigt wird. In vielen Einsatzfällen haben Mischbettfilter im behandelten Wasser den theoretisch möglichen Widerstandswert von 18,24 MOhm·cm bei 25°C zu erzielen.

[0004] Mischbettharze müssen infolge der durch den Betrieb erfolgten ionalen Beladung regeneriert werden. Die Regeneration des Kationenaustauscherharzes wird dabei mit einer Säure, die des Anionenaustauscherharzes mit einer Base vorgenommen.

[0005] Um dem jeweiligen Austauschertypen möglichst präzise das richtige Regenerierchemikal zukommen zu lassen, ist es Voraussetzung vor der Chemikalienzugabe das Kationenaustauscherharz sorgfältig vom Anionenaustauscherharz zu trennen. Diese Auftrennung erfolgt in der Regel durch Rückspulen der Harzmasse. Dabei wird ein spezifischer Wasserstrom von unten nach oben in der sich das Harz befindenden Kolonne/Filter erzeugt, wodurch sich die Harzmasse ausdehnt und zu fluidisieren beginnt. Durch den Dichteunterschied der beiden Harztypen beginnen sich diese voneinander zu trennen. Dabei sammeln sich die schwereren Kationenaustauscherharze im Kolonnen-/Filterunterteil und die leichteren Anionenaustauscherharze darüber, d.h. über der Kationenaustauscherharzmasse an.

[0006] Nach Beendigung des Harzauftrennschrittes und erfolgter Harzmassenabsetzung ist es nun das Ziel, die Harztrenngrenze möglichst scharf und aus regenerationstechnischen Gründen möglichst immer in derselben definierten Kolonnen-/Filterpositionshöhe zu erhalten.

[0007] Voraussetzung für alle bekannten Regenerationsverfahren – Regeneration im Arbeitsfilter (intern), in einer separaten Trenn- und Regenerierkolonne (extern) oder getrennte Regeneration der Harzmassen wie in einer speziellen Kationen- und Anionenkolonne – und unabhängig ob die Prozesse vollautomatisiert oder manuell an Anlagen durchgeführt werden ist, dass die Kationenaustauschermasse möglichst ideal von der Anionenharzmasse separiert werden kann. Dies ist deshalb wichtig, damit die nachträglich ausgeführte Chemikalienbeaufschlagung (Säure/Base) nur den jeweils dafür bestimmten lonenaustauschertypen durchströmt und regeneriert und nicht mit dem «falschen» Harztypen in Kontakt kommt. Somit wird eine sogenannte «Harz-Cross-Kontamination» vermieden, welche die Endqualität des vom Mischbettfilter produzierten Wassers negativ beeinflussen kann.

[0008] Die Harzauftrennung ist nun insofern problematisch, als sich die eingesetzten Harzkügelchen infolge elektrostatischen Oberflächenladungen gegenseitig anziehen und Agglomerate bilden können. Der Effekt der Agglomeratbildung zwischen Kationen- und Anionenaustauscherharzen wird als «Clumping» oder auch als «Clustering» bezeichnet. Sehr häufig tritt der negative Umstand beim Einsatz von extrem oberflächensauberen Harzkügelchen/Harzmassen ein.

[0009] Die Stärke der Agglomeratbildung kann an Mischbettsystemen variieren. Trennresultate einer erfolgten, klassischen Rückspülung reichen von einer einzig optisch unscharfen Trennlinie bis zur absolut unzureichenden Harzauftrennung (Harzmasse verbleibt im quasi gemischten Zustand).

[0010] Zur Regeneration von Mischbettharzen sind – wie bereits oben erwähnt – verschiedene Verfahren bekannt, welche von einer internen Regeneration direkt im Arbeitsfilter bis hin zu einer externen Regeneration unter Einsatz verschiedener Materialien reichen.

[0011] Ein weiteres Regenerationssystem besteht darin, zwischen den Anionen- und Kationenaustauscherharzen eine Schicht aus einem inerten Zwischenharz anzuordnen, um die Mischung der Harze zu verhindern.

[0012] Noch eine andere Lösung des Regenerationsproblems wird von dem U.S.-Patent 4 347 328 vorgeschlagen, das die Anwendung einer wässrigen Dispersion von wasserunlöslichen Polymerteilchen mit einem Teilchendurchmesser von ca. 100 bis 800 Å und mit einer Gruppe, die einen entgegengesetzten ionischen Charakter wie das Harz aufweist, beschreibt.

[0013] Auch die europäische Patentanmeldung EP 1 291 083 A1 der Rohm and Haas Company, Pennsylvania, USA beschreibt den Zusatz bestimmter hochmolekularer Substanzen zu Kationen- und Anionenaustauscherharzen eines Mischbettes, um ein nicht agglomerierendes, leichter zu trennendes Mischbett zu erreichen, das einfacher regeneriert werden kann. Bei den zugesetzten Substanzen handelt es sich insbesondere um Poly(vinylpyridin)salze.

[0014] Von der Rohm und Haas wird darüber hinaus in deren Anleitung zu den häufig eingesetzten Mischbettharzen Amberjet<®>UP1400 und Amberjet<®> UP4000 vorgeschlagen, um das Klumpen zu verhindern, vor der Regeneration eine kleine Menge an Natriumhydroxid zu dem Mischbett zuzugeben und dann die Harze zu mischen. In derselben Anleitung wird angegeben, dass auf keinen Fall Natriumchlorid zugegeben werden sollte, da die nachfolgende Regeneration des Anionenaustauscherharzes damit erschwert würde.

[0015] Die bisher bekannten Regenerationsverfahren haben entweder den Nachteil, dass die Harze aufwendig in verschiedenen Gefässen getrennt werden müssen, was eine zusätzliche Ausrüstung erfordert, oder dass ein drittes inertes Harz oder die Zugabe teuerer Polymere zu den Regenerationslösungen erforderlich sind.

[0016] Im übrigen zeigten die bisher bekannten, spezifisch ausgeführten Harzbehandlungsmethoden mit polymeren Substanzen im Mischbettdauereinsatz, dass sich die aufgetragenen organischen Molekülfilme langsam wieder «abwaschen" und die ursprünglichen elektrostatischen Anziehungskräfte wieder wirksam werden.

[0017] Zudem besteht ein Verdacht, dass durch das erneute Auftragen von organischen Molekülfilmen die Harzkinetik beeinträchtigt werden kann. Dieser negative Umstand dürfte speziell dann eintreten, wenn im Endeffekt ein zu dicker Molekülfilm erzielt wird. Somit ist die Harzmassenwiederbehandlung beim Eintreten von «Re-clumping» bzw. «Re-clustering» mit organischen Polymerverbindungen nicht unproblematisch.

[0018] Eine weitere Entklumpungs-Entpannungsmethode – die Zugabe von Natriumhydroxidlösung bis zur totalen ionalen Erschöpfung der Kationenaustauschermasse – ist an Anlagen grundsätzlich nur mit grossem zeitlichem Aufwand und nur durch Fachpersonal auszuführen. Zudem ist diese Not-Trennvariante chemikalienintensiv.

[0019] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines einfachen, kostengünstigen und effizienten Verfahrens, welches zur Harzauftrennung von Mischbettharzen, welche Verklumpungseigenschaften aufweisen, herangezogen werden kann.

[0020] Zudem sollte das angewendete Verfahren an bestehenden, automatisch operierenden Mischbettfilteranlagen ohne grössere bauliche Veränderungen und ohne grössere Kostenkonsequenzen nachgerüstet werden können.

[0021] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass man den Mischbettharzen zur besseren Trennung während des Regenerationsprozesses aber vor dem eingentlichen Regenerationsschritt, d.h. der Zugabe von Säure bzw. Base, Natriumchlorid zuführt. Das Natriumchlorid wird dabei in einer solchen Menge zugegeben, dass sich die Harze trennen.

[0022] Bei dem erfindungsgemässen Verfahren handelt es sich um ein Verfahren auf anorganischer Basis.

[0023] Dabei wird während des Harzauftrennschrittes vorzugsweise dem Rückspülwasserstrom eine Natriumchloridlösung zudosiert, was zur Folge hat, dass die Ionenaustauschermasse im fluidisierten Zustand zusätzlich erschöpft wird. Damit verlieren vorhandene Harzagglomerate ihren auf elektrostatischer Basis wirkenden Zusammenhalt und zerfallen in einzelne Harzkügelchen (Kationenaustauschertyp bzw. Anionenaustauschertyp), welche sich dann bei der gewünschten Harzmassenfraktion in der Kolonne/dem Filter einordnen. Somit kann eine vollständige Trennung der Harze erzielt werden und die folgende Chemikalienbeaufschlagung im Regenerationsprozess kann ideal auf den jeweiligen Harztypen zugeordnet ablaufen.

[0024] Das erzielte Ergebnis war in hohem Masse überraschend, da nicht zu erwarten war, dass durch eine zusätzliche Teilbeladung der Harzmasse in einem fluidisierten Zustand ein Harzagglomeratzerfall vollständig eintritt und somit eine ideale Harzseparierung möglich ist.

[0025] Es konnte in Versuchen festgestellt werden, dass die Zugabemenge von Kochsalzlösung in den Rückspülwasserstrom vom durch den Betrieb der Mischbettharze erhaltenen Erschöpfungsgrad abhängig ist.

[0026] So erfordert ein stärker beladenes Mischbettaustauscherharz weniger zusätzliche Kochsalz-Beladung als ein wenig erschöpftes Harz.

[0027] Mit der Höhe der Zugabemenge der Kochsalzlösung in den Rückspülwasserstrom lässt sich die für den Trennprozess erforderliche Zeit steuern. D.h. eine sehr kleine Kochsalzlösungszugabemenge pro Zeiteinheit erfordert eine länger zu erfolgende Rückspüldauer als wenn eine höhere Kochsalzlösungszugabemenge pro Zeiteinheit eingesetzt wird.

[0028] In der Regel wird bei dem erfindungsgemässen Verfahren eine Natriumchloridlösung mit einer Leitfähigkeit von 50–2000 µS/cm, insbesondere von 400–1200 µS/cm eingesetzt.

[0029] Üblicherweise wird für die Rückspülung von Mischbettharzen ein vorbehandeltes Wasser (Permeat) mit einer Leitfähigkeit von 3–10 µS/cm verwendet.

[0030] Die Konzentration der eingesetzten Natriumchloridlösung beträgt vorzugsweise 15–24 Gew.-% Natriumchlorid, insbesondere ca. 24 Gew.-% Natriumchlorid.

[0031] Da eine Kochsalzlösung (Sole) mit 24% Konzentration direkt eingekauft oder in sogenannten Salzlösebehältern aus handelsüblichem Regeneriersalz (NaCl 99,8%) auf einfache Weise bereitgestellt werden kann, konzentrierte sich die Anwendung in Betriebsversuchen auf diese Substanz. Im Übrigen ermöglicht die Verwendung einer gesättigten 24%igen Natriumchloridlösung den Einsatz einer kleineren Dosierpumpe und ist somit ökonomischer.

[0032] Grundsätzlich lässt sich ein massig geklumptes Mischbettharz innerhalb 30 Minuten Rückspüldauer und Kochsalzzugabe auf 500 µS/cm Leitfähigkeit, gemessen im Rückspülwasserstrom, ideal trennen.

[0033] Die Leitfähigkeit der nach der Rückspülung austretenden Lösung beträgt vorzugsweise 1–20 µS/cm, vorzugsweise 10–15 µS/cm.

[0034] Da Mischbettfiltersysteme in der Regel im Betrieb immer auf den gleichen Erschöpfungsgrad gefahren werden, was entsprechend durch Grenzwertüber- oder Unterschreitung von Silikatdurchbruch oder Leitfähigkeitsanstieg oder elektrischem Widerstandsabfall ermittelt wird, ist die für die Harzauftrennung notwendige Kochsalzlösungsdosiermenge und Zeiteinstellung nicht variabel zu halten. D.h., dass eine einmalige auf das System zugeschnittene NaCl-Dosiermenge und Rückspüldauer im Dauerbetrieb zu einem konstant guten Trennresultat führen wird.

[0035] Eine Möglichkeit -zur Steuerung zu der einmal fest eingestellten NaCl-Dosiermenge besteht darin, dass die Leitfähigkeit des die Harzmasse passierten Wassers am Kolonnen-/Filteraustritt (oben) erfasst wird. Wird an dieser Stelle ein markanter und stetiger Leitfähigkeitsanstieg festgestellt infolge vorhandenem Durchbruch von Natrium in der Form von Natronlauge (NaOH), ist mit Sicherheit genügend Kochsalzlösung dosiert und die Harzmassen liegen vollständig separiert in der Kolonne vor.

[0036] Diese Steuerungs-/Überwachungstechnik kann auch herangezogen werden, falls das anfallende Rückspülwasser wiederverwendet wird, aber dabei möglichst natriumarm vorliegen sollte, um nicht andere Prozessabläufe in einer Wasseraufbereitungsanlage zu stören.

[0037] Durch die oben beschriebene zusätzliche, partielle Erschöpfung der Mischbett-Harzmasse sind für die Regeneration keine zusätzlichen Chemikalienaufwendungen notwendig. Der für eine Mischbettanlage grundsätzlich ausgelegte Chemikalienaufwand für Regenerationen bzw. die Betriebslaufzeit zwischen zwei erforderlichen Regenerationen wird durch die hier beschriebene spezielle Trenntechnik nicht tangiert.

[0038] Mit der hier beschriebenen Trenntechnik können alle handelsüblichen Kationen- und Anionenaustauscherharztypen behandelt werden. Insbesondere können makroporöse und Gelharze, die zum Verklumpen neigen, mit dem erfindungsgemässen Verfahren behandelt werden.

[0039] Als Kationenaustauscherharze können beispielsweise Styrol-Divinylbenzol(DVB)-Harze mit sauren bzw. stark sauren Gruppen wie z.B. Amberjet<®> 1400H eingesetzt werden. Weitere Beispiele sind Amberjet<®> 1200H, Amberjet<®>1500H oder auch Dowex<®> Monoshere 650 C UPW.

[0040] Als Anionenaustauscherharz werden insbesondere Styrol-DVB-Harze mit stark basischen Gruppen wie beispielsweise Amberjet<®>4000 OH eingesetzt. Weitere Beispiele sind Amberjet<®>4400 OH oder Dowex Monoshere 550 A UPW.

[0041] Die vorliegende Erfindung wird nun weiter anhand der folgenden Beispiele veranschaulicht.

[0042] Fig. 1 zeigt einen schematischen Aufbau, welcher den Anschluss einer Dosierpumpe mit einer NaCl-Lösung an die zu trennende und zu regenerierende Mischbettsäule/-kolonne zeigt.

Beispiel 1

[0043] Das erfindungsgemässe Verfahren wurde im Jahre 2003 an einer in Betrieb stehenden Anlage zur Reinstwasserherstellung in der Mikroelektonik erstmals getestet.

[0044] An dieser Anlage kamen Mitte 2002 an drei Mischbettfiltern je 1150 l Amberjet<®> UP1400 H<+> (Kationenaustauscherharz) und je 2100 l Amberjet<®> UP4000 OH<->(Anionenaustauscherharz) zum Einsatz.

[0045] Alle Harzmassen waren im Rohm&Haas Herstellungswerk mit polymeren Substanzen antiklumpbehandelt worden. Dabei wurde für den KatIonenaustauscher Poly(diallyldimethylammoniumchlorid) und für den Anionenaustauscher Poly(natrium-4-styrolsulfonat) eingesetzt.

[0046] Bis Ende 2002 verliefen die an dieser Anlage in einer externen Trenn- und Regenerierkolonne vollautomatisch ablaufenden Harzauftrennungen und Regenerationen einwandfrei ab. Jedes Mischbettfilter wurde in dieser Zeitspanne ungefähr 8 mal regeneriert.

[0047] Ab Ende 2002 wurden dann für alle drei Mischbettchargen gültig zuerst unscharfe Harztrennlinien nach dem jeweils ausgeführten Rückspülprozess erkannt. Im zeitlichen, weiteren Ablauf begannen sich die unscharfen Trennlinien in der Trennkolonnenhöhe zu verschieben. Diese wanderten in der Konsequenz immer mehr nach oben.

[0048] Als Korrekturmassnahme wurde die Anzahl der Rückspülungen à je 20 Minuten erhöht. Während rund 2 Monaten, dies entspricht rund 3 weiteren pro Mischbettfilter ausgeführten Regenerationen, hatte diese Methode Erfolg. Weitere 2 Monate später waren 21 Rückspülungen à 20 Minuten (!) notwendig, um die Harztrennlinie in etwa an der geforderten Kolonnenposition zu erhalten. Nun kam aber noch dazu, dass die erzielten Regenerationsresultate ungenügend waren. Ein frisch regeneriertes Mischbettfilter vermochte einzig noch eine Wasserqualität von 11–16 MOhm·cm zu produzieren. In der Vergangenheit wurden problemlos 18,2 MOhm·cm Produktqualität an allen drei Mischbettfiltern erzielt.

[0049] Als Regenerationsauslösepunkt lagen immer durch Normalbetrieb auf 13,0 MOhm·cm erschöpfte Harzmassen vor. Das verwendete Rückspülwasser wies über die ganze Beobachtungsperiode / Betriebsdauer rund 3 µS/cm Leitfähigkeit auf.

[0050] Die oben erwähnte, schleppend sich abzeichnende Harztrenndegradation wurde mit grosser Wahrscheinlichkeit durch ein stetiges Abtragen des im Rohm&Haas Herstellungswerk aufgebrachten polymeren Molekülfilms verursacht.

[0051] Für den Versuch wurde eine kleine, pneumatische Doppelmembranpumpe (max. Leistung max. 1 m<3>/h) eingesetzt und diese pneumatisch mit dem federkraftschliessenden Austrittsventil der Trennkolonne gekoppelt, welches im automatischen Programmablauf nur auf dem Rückspülschritt aktiviert ist. Somit wurde auf einfache Weise eine automatisch ablaufende Dosier-Konstellation erzielt.

[0052] Der beschriebene Aufbau wird in Fig.1gezeigt.

[0053] Die Ergebnisse dieses Versuchs waren im Resultat absolut überzeugend.

[0054] Mit der eingesetzten Dosiereinrichtung konnten die gewünschten µS-Werte relativ genau und sehr konstant gehalten werden. Die Reproduzierbarkeit der einmalig eingestellten Aufsalzung bei Start/-Stop/Start der Doppelmembranpumpe war sehr gut.

[0055] Folgende Ergebnisse wurden erhalten: – Eine Mischbettcharge bestehend aus 1150 l Amberjet<®> UP1400 H<+>/ 2100 l Amberjet<®> UP4000 OH<->, welche durch Betrieb auf 13 MOhm·cm erschöpft wurde, konnte mittels einer NaCl-Dosiermenge entsprechend einer Leitfähigkeit von 500 µS/cm während 30 Minuten perfekt getrennt werden.

[0056] Die Zugabemenge betrug ca. 5 Liter NaCl-Lösung 24% entsprechend 1440 g NaCl 100%.

[0057] 58,5 g NaCl 100% entsprechen 1 val. 1440 g NaCl 100% entsprechen somit 24,6 val. Die totale Harzkapazität der obig genannten Harzcharge beträgt ca. 2670 val.

[0058] Die zugegebene NaCl-Menge entspricht demnach

ca. 0,9% der totalen Harzkapazität. – Eine Mischbettcharge bestehend aus 1150 l Amberjet<®> UP1400 H<+> / 2100 l Amberjet<®> UP4000 OH<->, welche praktisch in regenerierter Form vorlag, konnte mittels einer NaCl-Dosiermenge entsprechend einer Leitfähigkeit von 1200 µS/cm während 40 Minuten perfekt getrennt werden.

[0059] Die Zugabemenge betrug ca. 21 Liter NaCl-Lösung 24% entsprechend 6000 g NaCl 100%.

[0060] 58,5 g NaCl 100% entsprechen 1 val. 6000 g NaCl 100% entsprechen somit 102,5 val. Die totale Harzkapazität der obig genannten Harzcharge beträgt ca. 2670 val.

[0061] Die zugegebene NaCl-Menge entspricht demnach ca. 3,8% der totalen Harzkapazität.

[0062] Daraus folgt, dass die zusätzlich notwendige Beladung (Erschöpfung) der Harze durch NaCl-Zugabe abhängig ist vom vorliegenden Erschöpfungsgrad der Harzmasse.

[0063] Eine genaue Vorkalkulation für die zu dosierende NaCl-Menge in einem x-beliebigen Situationsfall ist höchstens abschätzbar. Viel aufschlussreicher ist die Durchführung eines Dosierversuches wie in dieser Schrift erwähnt. – Die nach der jeweiligen speziellen Harzauftrennmethode vollautomatisch durchgeführten Standardregenerationen führten alle zu besten Qualitätsresultaten. D.h. > 18 MOhm·cm wurde bei allen drei Mischbettfiltern während der regulären Einspülzeit im Filtrat spielend erreicht. – Der jährliche NaCl-Aufwand beträgt an der getesteten Anlage rund 52 Regenerationen x 1,44 kg NaCl 100% = 74,9 kg NaCl 100%. Die Gesamtanlage produziert rund 40 m<3>/h × 24 h × 365 Tage = 350 000 m<3>/Jahr Reinstwasser. Somit fällt der erforderliche Salzaufwand kostenmässig kaum ins Gewicht.

Beispiel 2

[0064] Ein identischer Dosier-Versuchsaufbau an einer Trenn- und Regenerierkolonne, wie in Beispiel 1 erwähnt, wurde eingesetzt. An dieser Reinstwasseranlage sind in jedem der drei Mischbettfilter 3000 l Amberjet<®> UP1400 H<+> (Kationenaustauscherharz) und je 4000 l Amberjet<®> UP4000 OH<-> (Anionenaustauscherharz) gelagert und seit dem Jahr 2000 im Einsatz.

[0065] Diese Harzchargen wurden von Rohm&Haas ursprünglich nicht im Herstellerwerk antiklumpbehandelt. Die Behandlung mit polymeren Antiklumpmitteln wurden im Jahr 2000 direkt an der Anlage ausgeführt und gegen Ende 2002 an der Anlage repetiert, da Harztrennschwierigkeiten eingetreten waren.

[0066] Rund 6 Monate nach der Antiklumpwiederbehandlung mit polymeren Produkten waren 2–4 Rückspülzyklen à je 30 Minuten in der Trennkolonne notwendig, um die Trennlinie in etwa im Idealbereich (Idealhöhe) zu erhalten. Die Leitfähigkeit des Rückspülwassers betrug rund 7 µS/cm.

[0067] Bei diesem ausgeführten Versuch interessierte zudem der Leitfähigkeitsverlauf während der Rückspülung im «verbrauchten» Rückspülwasser. Um das Salzaufnahmeverhalten der Harze in ihrem fluidisierten Zustand etwas an der vermuteten Limite auszutesten, wurde eine NaCl-Dosiermenge gewählt, welche im Rückspülwasserstrom einer Leitfähigkeit von 800 µS/cm entsprach.

[0068] Die für den Versuch verwendeten Harze standen seit der letzt erfolgten Regeneration insgesamt 32 Tage in Betrieb, davon 14 Tage als Arbeitsfilter. Die normale Betriebzykluslänge beträgt rund 52 Tage, bis der austretende Silikatgehalt ansteigt und die Harzerschöpfung signalisiert.

[0069] Die Harzmasse lag somit mit ca. 41% des üblichen Erschöpfungsgrades zum Trennversuch vor. Zeit<sep>Leitfähigkeit Rückspülwasser Eintritt µS/cm<sep>Leitfähigkeit Rückspülwasser Austritt µS/cm<sep>BemerkungenStart Rückspülung, 44,5 m<3> 0925<sep><sep><sep>/h 0926<sep>800–815<sep>–<sep> 0930<sep>790<sep>2, 0<sep>Harzmasse gemischt über ganze Ausdehnungshöhe 0935<sep>790<sep>2, 0<sep>Trennlinie ist sichtbar im Bereich Drainagesystem; Kationenharzkörner können noch gut im unteren Anionenharzteil erkannt werden 0940<sep>780<sep>2,4<sep>Trennlinie ist messerscharf; keine Kationenharzkörner mehr im Anionenteil sichtbar 0945<sep>810<sep>12<sep>Rückspülung gestoppt → Trennlinie messerscharf, liegt 4,0 cm unter Mitte des Drainagesystems

[0070] Die Zugabemenge betrug ca. 25 Liter NaCl-Lösung 24% entsprechend 7200 g NaCl 100%.

[0071] 58,5 g NaCl 100% entsprechen 1 val. 7200 g NaCl 100% entsprechen somit 123 val. Die totale Harzkapazität der obig genannten Harzcharge beträgt ca. 6408 val.

[0072] Die zugegebene NaCl-Menge entspricht demnach ca. 1,9% der totalen Harzkapazität.

[0073] Um das Verhalten der Leitfähigkeit am Kolonnenaustritt weiter zu beobachten wurde die Rückspülung nochmals gestartet und dabei die Dosiermenge am Kolonneneintritt auf 500 µS/cm eingestellt. Dies ist die definierte Einstellung für weiter folgende Rückspülungen unter Verwendung von 30 Minuten Rückspüldauer. Zeit<sep>Leitfähigkeit Rückspülwasser Eintritt µS/cm<sep>Leitfähigkeit Rückspülwasser Austritt µS/cm<sep>Bemerkungen 1005<sep>500<sep>–<sep>Start 1007<sep>510<sep>80<sep> 1012<sep>500<sep>130, pH 10,4<sep>Stop der Rückspülung

Ergebnisse:

[0074] Die optimale Harzauftrennung funktionierte auch an diesem System direkt. Es konnte zudem erkannt werden, dass der sich einstellende Natriumschlupf, welcher die Leitfähigkeit im Rückspülwasseraustritt erhöht, leicht zeitlich verzögert nach der optisch perfekt erkannten Harztrennung eintritt. Somit könnte die Erfassung der Leitfähigkeit im austretenden Rückspülwasser zur automatischen Steuerung der hier dargestellten speziellen Rückspültechnik mit zusätzlicher Aufsalzung herangezogen werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Verbesserung der Harzauftrennung von Mischbettharzen, welche mindestens ein Kationenaustauscherharz und mindestens ein Anionenaustauscherharz umfassen, während eines Regenerationsprozesses, dadurch gekennzeichnet, dass den Mischbettharzen vor dem eigentlichen Regenerationsschritt Natriumchlorid zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Natriumchlorid zu der Rückspüllösung zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass den Mischbettharzen eine Natriumchloridlösung mit einer Leitfähigkeit von 50–2000 µS/cm, insbesondere 100–200 µS/cm zugesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Natriumchloridlösung eine Lösung mit einer Konzentration von 15–24 Gew.-%, insbesondere ca. 24 Gew.-% Natriumchlorid verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfähigkeit der austretenden Lösung 1–20 µS/cm, insbesondere 10–15 µS/cm beträgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Anionenaustauscherharz ein Styrol-Divinylbenzol-Harz mit stark basischen Gruppen verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Kationenaustauscherharz ein Styrol-Divinylbenzol-Harz mit stark sauren Gruppen verwendet wird.

8. Verwendung einer Natriumchloridlösung zur Verbesserung der Auftrennung von Mischbettharzen wie in Anspruch 1 definiert, vor dem eigentlichen Regenerationsschnitt eines Regenerationsprozesses.

9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Natriumchloridlösung mit einer Leitfähigkeit von 50–2000 µS/cm, insbesondere von 100–200 µS/cm verwendet wird.

10. Verwendung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Natriumchloridlösung eine Lösung mit einer Konzentration von 15–24 Gew.-%, insbesondere ca. 24 Gew.-% Natriumchlorid verwendet wird.