DE10032686A1

DE10032686A1 - Porous water-flowable body made of ion exchange resin and process for its production

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Publication number: DE10032686A1
Application number: DE10032686A
Authority: DE
Inventors: Alexander Kraft; Maja Wuensche; Manfred Blaschke; Uwe Schedler; Thomas Thiele; Andre Wilpert
Original assignee: G E R U S GES fur ELEKTROCHEM; Poly-An GmbH
Current assignee: G E R U S GES fur ELEKTROCHEM; Poly-An GmbH
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2002-01-31
Also published as: AU2001283922A1; WO2002002234A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen neuartigen von Wasser durchströmbaren Körper, welcher aus einem Ionenaustauscherharz beziehungsweise aus einem Gerüst, welches mit einem Ionenaustauscherharz beschichtet ist, besteht und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Dieser neuartige poröse Ionenaustauscherblock besitzt eine hohe Ionenleitfähigkeit insbesondere quer zur Strömungsrichtung des Wassers und kann beispielsweise für Verfahren der Wasserreinigung, wie Ionenaustausch vorzugsweise für die Elektroentionisierung von Wässern mit höheren Leitfähigkeiten eingesetzt werden.The invention relates to a novel body through which water can flow, which consists of an ion exchange resin or a scaffold which is coated with an ion exchange resin, and a method for its production. This new type of porous ion exchanger block has a high ionic conductivity, particularly across the water flow direction, and can be used, for example, for water purification processes such as ion exchange, preferably for the electrodeionization of water with higher conductivities.

Description

Ionenaustauscher werden für verschiedenste Anwendungszwecke insbesondere für die Wasserreinigung oder die Wasserenthärtung eingesetzt. Sie bestehen in ihrer überwiegenden Zahl aus vernetzten und dadurch wasserunlöslichen Polymeren, die Ionenaustauschergruppen aufweisen. Ein solches Polymer ist z. B. sulfoniertes mit Divinylbenzol vernetztes Polystyrol. Ionenaustauschergruppen können Kationen- oder Anionenaustauschergruppen sein. Als Kationenaustauschergruppen kommen Sulfonsäure- oder Carbonsäuregruppen in Frage, als Anionenaustauschergruppen vor allem quarternäre Ammoniumverbindungen.Ion exchangers are used for a wide variety of applications, in particular for used water purification or water softening. They consist in their predominant number of cross-linked and therefore water-insoluble polymers that Have ion exchange groups. Such a polymer is e.g. B. sulfonated with Divinylbenzene cross-linked polystyrene. Ion exchange groups can or be anion exchange groups. Coming as cation exchange groups Sulfonic acid or carboxylic acid groups in question, as anion exchange groups especially quaternary ammonium compounds.

Die zu behandelnde Lösung wird durch das Ionenaustauscherbett geführt und es findet der Austausch von im Wasser befindlichen Ionen (z. B. Mg²⁺ oder Ca²⁺) gegen Ionen auf dem Ionenaustauscherharz (z. B. Na⁺ oder H⁺) statt. Ein Ionenaustauscherbett besteht in der Regel aus perlförmigen Ionenaustauscherharzen. Wenn die Ionenaustauscherschüttung voll mit den aus dem Wasser zu entfernenden Ionen beladen ist, muß sie regeneriert werden. Das geschieht beispielsweise dadurch, daß man die Schüttung mit einer Regenerierlösung (z. B. NaCl-Sole) spült. Diese Art der Regeneration ist allerdings kostenaufwendig und aufgrund der großen anfallenden Regenerierchemikalien enthaltenden Restlösungen wenig umweltfreundlich.The solution to be treated is passed through the ion exchange bed and the ions in the water (e.g. Mg ²⁺ or Ca ²⁺ ) are exchanged for ions on the ion exchange resin (e.g. Na ⁺ or H ⁺ ). An ion exchange bed usually consists of pearl-shaped ion exchange resins. When the ion exchange bed is fully loaded with the ions to be removed from the water, it must be regenerated. This happens, for example, by rinsing the bed with a regeneration solution (e.g. NaCl brine). However, this type of regeneration is costly and not very environmentally friendly due to the large residual solutions containing regeneration chemicals.

Eine neue effiziente Methode, welche ohne den Einsatz von Regenerierchemikalien auskommt, ist die Elektroentionisierung, auch Elektrodeionisierung, elektrochemische Deionisierung oder Kontinuierlicher Ionenaustausch genannt. Dabei befindet sich die Ionenaustauscherschüttung zwischen Ionenaustauschermembranen. Parallel zu der Schüttung und den Membranen sind 2 Elektroden (Anode und Katode) angeordnet. Legt man an diese eine Gleichspannung an kommt es an den Elektroden zur Wasserelektrolyse und zum Stromfluß zwischen den Elektroden durch die Ionenaustauschermembranen und die Ionenaustauscherschüttung hindurch. Im Gebiet zwischen den Elektroden wird der Stromfluß von Ionen übernommen. Dieser Stromfluß erfolgt quer zur Strömungsrichtung des Wassers, welches durch den Ionenaustauscher strömt. Wenn dieser Stromfluß in dem Raum, welcher die Ionenaustauscherschüttung enthält, im Wesentlichen über das Ionenaustauscherharz und nicht über das in den Zwischenräumen vorhandene Wasser fließt, kann dieser Stromfluß zur Regeneration des Ionenaustauscherharzes genutzt werden. Dieses Verfahren nennt man Elektroentionisierung.A new efficient method, which without the use of regeneration chemicals gets along, is electrodeionization, also electrodeionization, called electrochemical deionization or continuous ion exchange. The ion exchange bed is between Ion exchange membranes. Parallel to the bed and the membranes are 2 Electrodes (anode and cathode) arranged. If you put on this one DC voltage arrives at the electrodes for water electrolysis and Current flow between the electrodes through the ion exchange membranes and the Ion exchange bed through. In the area between the electrodes, the Current flow taken over by ions. This current flow is transverse to Flow direction of the water that flows through the ion exchanger. If this current flow in the room, which is the ion exchange bed contains, essentially over the ion exchange resin and not over that in the Intermediate water flows, this flow of electricity can be used for regeneration of the ion exchange resin can be used. This process is called Electrodeionization.

In der Praxis wird das Verfahren der Elektroentionisierung bisher ausschließlich für die Herstellung von Reinstwasser verwendet. Ein solcher für die Reinstwasserherstellung verwendeter Elektrodeionisierungsapparat ist beispielsweise in der US-Patentschrift US 4632745, in der europäischen Patentanmeldung EP 570341 oder in der internationalen Patentanmeldung WO 98/20972 beschrieben. In allen drei Fällen besteht das Ionenaustauscherbett aus perlenförmigem Ionenaustauscherharz.In practice, the method of electrodeionization has so far been used exclusively for used the production of ultrapure water. One for those Electrode ionization apparatus used for ultrapure water production for example in US Pat. No. 4,632,745, in European Patent application EP 570341 or in the international patent application WO 98/20972. In all three cases the ion exchange bed consists of pearl ion exchange resin.

Damit das Verfahren der Elektrodeionisierung funktioniert, muß der Strom zwischen den Elektroden vollständig oder aber zumindest zum überwiegenden Teil über das Ionenaustauscherharz und nicht über das in den Zwischenräumen des Ionenaustauscherharzes vorhandene Wasser fließen. Zu diesem Zweck sollte die Ionenleitfähigkeit der Austauscherschüttung höher als die des zu behandelnden Wassers sein. Übliches nach dem Stand der Technik eingesetztes Ionenaustauschermaterial hat selber eine für diesen Zweck ausreichend hohe Ionenleitfähigkeit. In den üblichen Schüttungen, welche aus einer Vielzahl von Ionenaustauscherperlen bestehen, wird die Leitfähigkeit der Schüttung aber durch den Kontakt der Kugeln untereinander begrenzt. Gerade in einer Kugelschüttung sind die Kontaktflächen zwischen den einzelnen Kugeln aber sehr klein und es entsteht eine vergleichsweise geringe Leitfähigkeit. Deshalb kann bei Verwendung solcher Schüttungen nur Wasser welches beispielsweise duch Umkehrosmose oder klassische Ionenaustauschverfahren vorbehandelt, daß heißt, dessen Leitfähigkeit gesenkt wurde, behandelt werden. Das ist der Fall bei allen gegenwärtig kommerziell angebotenen Elektroentionisierungs-Geräten für die Reinstwasserherstellung.For the electrode ionization process to work, the current must be between the electrodes completely or at least for the most part via the Ion exchange resin and not in the spaces between the Ion exchange resin flow existing water. For this purpose, the Ion conductivity of the exchange bed higher than that of the treated Be water. Usual used according to the prior art Ion exchange material itself has a sufficiently high one for this purpose Ion conductivity. In the usual fillings, which consist of a variety of Ion exchange pearls exist, but the conductivity of the bed is due limits the contact of the balls with each other. Especially in a ball bed but the contact areas between the individual balls are very small there is a comparatively low conductivity. Therefore, when using such fillings only water which, for example, by reverse osmosis or pretreated classic ion exchange processes, that is, its conductivity was lowered to be treated. This is the case with everyone currently commercial offered electrodeionization devices for the purest water production.

Eine Verbesserung der Ionenleitfähigkeit der Ionenaustauscherschüttung ist also erforderlich, damit das Verfahren auch für Wässer mit höherer Leitfähigkeit eingesetzt werden kann. Dazu muß das Ionenaustauscherbett nicht aus einer Schüttung aus vielen kleinen Perlen sondern erfindungsgemäß aus einem porösen von Wasser durchströmbaren Block eines Ionenaustauscherpolymers bestehen.So there is an improvement in the ion conductivity of the ion exchange bed required so that the process is also suitable for water with higher conductivity can be used. The ion exchange bed does not have to be from one Filling from many small pearls but according to the invention from a porous one block of an ion exchange polymer through which water can flow.

Die übliche Herstellungsweise eines Ionenaustauscherpolymers kann aber für die Herstellung eines größeren Blocks nicht oder nicht ohne größere Schwierigkeiten in der Reaktionsführung verwendet werden. The usual way of producing an ion exchange polymer can for Not making a larger block or not without major difficulty in the reaction can be used.

Bei der nach dem Stand der Technik üblichen Herstellung der Polymerperlen wird die sogenannte Perlpolymerisation verwendet. Dabei werden die zu polymerisierenden Monomere (beispielswiese Styrol) und der Vernetzer (beispielsweise Divinylbenzol) zusammen mit geringen Mengen eines Radikalstarters (beispielsweise Azobisisobutyronitril) in eine Flüssigkeit, mit der sie sich nicht vermischen, gegeben. Durch starkes Rühren entstehen Flüssigkeitsperlen aus dem zu polymerisierenden Gemisch. Die Größe dieser Perlen hängt u. a. von der Rührgeschwindigkeit ab. Durch Erhöhung der Temperatur kommt es zur Polymerisation in diesen Flüssigkeitsperlen und man erhält das bekannte Perlpolymerisat. Eine Polymerisation von Polymerblöcken unter ähnlichen Reaktionsbedingungen ist sehr schwierig, da die bei der Polymerisationsreaktion freiwerdende Wärme nicht wie bei der Perlpolymerisation durch das inerte zweite flüssige Medium abgeführt werden kann. Es besteht deshalb die Gefahr unkontrollierter Reaktionen.In the conventional production of polymer beads according to the prior art, the so-called bead polymerization is used. The ones to be polymerized Monomers (e.g. styrene) and the crosslinker (e.g. divinylbenzene) together with small amounts of a radical starter (e.g. Azobisisobutyronitrile) in a liquid with which they do not mix. By stirring vigorously, liquid pearls are formed from the material to be polymerized Mixture. The size of these beads may vary. a. on the stirring speed. By When the temperature rises, polymerization occurs in these liquid pearls and you get the well-known bead polymer. A polymerization of Polymer blocks under similar reaction conditions is very difficult since the the heat released during the polymerization reaction is not as with Bead polymerization can be removed through the inert second liquid medium. There is therefore a risk of uncontrolled reactions.

An die Herstellung der vernetzten Polymerperlen schließt sich nach dem Stand der Technik das Einbringen der Ionenaustauschergruppen an. Bei den Perlpolymerisaten geschieht das im Falle der Sulfonsäuregruppen für Kationenaustauscherharze durch Sulfonierung mittels konzentrierter Schwefelsäure, Oleum oder Chlorsulfonsäure. Auch diese Reaktion ist von starker Wärmeentwicklung begleitet und deshalb bei einem größeren massiven Block eines Ionenaustauscherpolymers schwer unter Kontrolle zu halten.According to the state of the art, the production of the crosslinked polymer beads follows Technology introducing the ion exchange groups. For pearl polymers this happens in the case of sulfonic acid groups for cation exchange resins Sulphonation using concentrated sulfuric acid, oleum or chlorosulphonic acid. This reaction is also accompanied by strong heat development and therefore at heavier under a larger solid block of an ion exchange polymer To keep control.

Es besteht daher der Bedarf andere Verfahren zur Herstellung von porösen Ionenaustauscherblöcken zu finden.There is therefore a need for other methods of making porous Find ion exchange blocks.

Die Herstellung poröser Ionenaustauscherblöcke wird in der europäischen Patentanmeldung EP 680932 beschrieben. Hier werden übliche ionenleitende Perlpolymerisate eines Ionenaustauscherharzes mittels eines nichtleitenden Elastomers miteinander verbunden. Damit wird zwar einen poröser von wasserdurchströmbarer Ionenaustauscherblock geschaffen, es erfolgt aber keine Erhöhung, sondern eine Erniedrigung der Ionenleitfähigkeit, da die ionenleitenden Ionenaustauscherperlen mit einem nichtleitenden Material verbunden werden.The production of porous ion exchange blocks is in the European Patent application EP 680932 described. Here are the usual ion-conducting Bead polymers of an ion exchange resin using a non-conductive Elastomer bonded together. This makes a porous of water-flowable ion exchanger block created, but there is none Increase but a decrease in ionic conductivity since the ionic Ion exchange beads are connected to a non-conductive material.

Außerdem besitzt ein solcher Block nur eine geringe mechanische Stabilität, da das ionenleitende und das nicht ionenleitende Material ein stark unterschiedliches Quellungsverhalten in Wasser aufweisen, und dadurch die gegenseitige Haftung stark verringert wird.In addition, such a block has little mechanical stability, since that ion-conducting and the non-ion-conducting material a very different Show swelling behavior in water, and thus mutual liability is greatly reduced.

Auch die US-Patentschrift 5759373 beschreibt die Herstellung eines solchen porösen Ionenaustauscherkörpers, bei dem herkömmliche Ionenaustauscherpartikel mittels eines polymeren Binders miteinander verbunden werden. Dieser Binder kann ein nichtleitender Thermoplast aber auch ein ionenleitendes Material sein. Es wird aber angegeben, daß der Widerstand eines so hergestellten porösen Ionenaustauschers ca. das 2-fache verglichen mit einer herkömmlichen Schüttung beträgt. Es findet nach diesem Verfahren also gerade keine erwünschte deutliche Erhöhung der Ionenleitfähigkeit des Ionenaustauscherbettes statt.US Pat. No. 5,759,373 also describes the production of such a porous one Ion exchange body, in which conventional ion exchange particles by means of of a polymeric binder. This binder can be a non-conductive thermoplastic but also an ion-conductive material. But it will indicated that the resistance of a porous ion exchanger thus produced is approx. 2 times compared to a conventional fill. It takes place According to this method, there is no significant increase in the desired Ion conductivity of the ion exchange bed instead.

In der internationalen Patentanmeldung WO 97/47560 wird beschrieben, daß man die Leitfähigkeit eines Ionenaustauscherbettes erhöhen kann, wenn man besonders kleine Perlen des Ionenaustauschermaterials oder statt der Perlen ein faserförmiges Ionenaustauschermaterial verwendet, da dadurch mehr und vor allem größere Berührungs- und damit Kontaktflächen zwischen den einzelnen Ionenaustauscherelementen entstehen. Aber für viele Anwendungsfälle reicht die dadurch erreichbare geringfügige Erhöhung der Ionenleitfähigkeit des Ionenaustauschermaterials bei weitem noch nicht aus.In international patent application WO 97/47560 it is described that the Conductivity of an ion exchange bed can increase if one is special small beads of the ion exchange material or a fibrous one instead of the beads Ion exchange material used, because of this more and especially larger Contact and thus contact areas between the individual Ion exchange elements are created. But that's enough for many applications achievable slight increase in the ion conductivity of the Ion exchange material is far from sufficient.

In der US-Patentschrift 4332916 wird die Herstellung eines Ionenaustauschers auf einem Celluloseschwamm beschrieben. In diesem Verfahren wird zuerst ein wasserlösliches Ionenaustauschergruppen enthaltendes Polymer hergestellt. Dieses wird zusammen mit einem wasserlöslichen Vernetzer in einen Celluloseschwamm eingebracht und mit dem Celluloseschwamm durch den Vernetzer chemisch verbunden. Das Verfahren dient dazu, die Ionenaustauscherkapazität der Cellulose zu erhöhen, nicht aber die Ionenleitfähigkeit des Materials. Die in dieser Patentschrift genannten Ionenaustauschergruppen sind Phosphatgruppen, welche für den Einsatz als Ionenaustauscher wenig oder nicht geeignet sind. Außerdem sind die Ionenleitfähigkeit und die Ionenaustauscherkapazität eines so hergestellten porösen Körpers vergleichsweise gering, da nur eine dünne Schicht Ionenaustauschermaterial auf den Cellulosegrundkörper aufgebracht wird. Aussagen über die erreichbare Ionenleitfähigkeit werden nicht gemacht. Das erhaltene Material wird nur für den Einsatz im klassischen Ionenaustauschverfahren und nicht für die Verwendung in Elektroentionisierungsanlagen vorgesehen.U.S. Patent 4,332,916 discloses the manufacture of an ion exchanger described a cellulose sponge. In this procedure, first one produced water-soluble polymer containing ion exchange groups. This is put into a cellulose sponge together with a water-soluble crosslinker introduced and chemically with the cellulose sponge through the crosslinker connected. The process serves to increase the ion exchange capacity of the cellulose increase, but not the ionic conductivity of the material. The in this patent The ion exchange groups mentioned are phosphate groups which are suitable for use are little or not suitable as ion exchangers. Besides, they are Ion conductivity and the ion exchange capacity of a porous so produced Body comparatively small, since only a thin layer Ion exchange material is applied to the cellulose base body. statement about the achievable ion conductivity are not made. The material obtained is only for use in the classic ion exchange process and not for the Intended for use in electrodeionization systems.

Alle vorstehend genannten, nach dem Stand der Technik bekannten Ionenaustauscherschüttungen bzw. -anordnungen weisen eine so geringe Ionenleitfähigkeit auf, daß sie nicht für die Elektroentionisierung von Wasser mit höheren Leitfähigkeiten eingesetzt werden können. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen, porösen, von Wasser durchströmbaren Körper aus einem Ionenaustauscherharz, der eine wesentlich höhere Ionenleitfähigkeit insbesondere quer zur Wasserströmung aufweist, anzugeben. Des weiteren wird ein Verfahren zu seiner Herstellung angegeben.All of the above, known in the art Ion exchange beds or arrangements have such a low level Ion conductivity on that they are not for the electrodeionization of water with higher conductivities can be used. The invention is therefore the The task is based on a novel, porous body through which water can flow Made of an ion exchange resin, which has a much higher ion conductivity in particular transverse to the water flow. Furthermore, a Process for its preparation specified.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein poröser von Wasser durchströmbarer Grundkörper, welcher vollständig mit einem Film aus einem Ionenaustauschergruppen enthaltenden vernetzten Polymer beschichtet ist, Verwendung findet. Dadurch existiert über die gesamte Ausdehnung der Anordnung des Ionenaustauschers hinweg ein geschlossener Bereich von ionenleitenden Material, so daß die Ionenleitfähigkeit nicht mehr durch die Kontaktstellen einzelner Partikel eines ionenleitenden Materials untereinander, sondern nur noch durch die Ionenleitfähigkeit des Materials selbst begrenzt wird. Erfindungsgemäß können die Ionenaustauschergruppen sowohl Kationen- als auch Anionenaustauschergruppen sein. Vorzugsweise werden Sulfonsäuregruppen als Kationenaustauschergruppen verwendet.According to the invention, this object is achieved in that a porous of water flowable base body, which completely with a film of a Crosslinked polymer containing ion exchange groups, Is used. As a result, the arrangement extends over the entire extent a closed area of the ion exchanger Material so that the ion conductivity no longer through the contact points of individual Particles of an ion-conducting material with each other, but only through the Ionic conductivity of the material itself is limited. According to the Ion exchange groups both cation and anion exchange groups his. Sulfonic acid groups are preferred as cation exchange groups used.

In einer erfindungsgemäßen Ausführung besteht der poröse von Wasser durchströmbare Grundkörper aus einem offenporigen Schwamm oder einem Filterfließ.In an embodiment according to the invention, the porous consists of water flowable body made of an open-pored sponge or a Filter flow.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren der Herstellung des porösen von Wasser durchströmbaren Ionenaustauscherblocks mit hoher Ionenleitfähigkeit erfolgt die Beschichtung des porösen von Wasser durchströmbaren Grundkörpers durch Kopolymerisation von wasserlöslichen Ionenaustauschergruppen enthaltenen Monomeren und wasserlöslichen Vernetzern in wässriger Lösung.In the inventive method of producing the porous of water flowable ion exchanger blocks with high ion conductivity Coating of the porous base body through which water can flow Copolymerization of water-soluble ion exchange groups contained Monomers and water-soluble crosslinkers in aqueous solution.

In den Ausführungsbeispielen, werden die Herstellung und die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Ionenaustauschermaterials beschrieben. In the exemplary embodiments, the manufacture and the properties of the Described ion exchange material according to the invention.

embodiments example 1 Production of the porous ion-conducting body (open process)

Ein offenporiger Schwamm mit den Dimensionen 1,5 cm × 3,0 cm × 10 cm wird mit 10 ml einer Mischung aus 50 ml Wasser, 10 g Styrolsulfonsäure, 4 g Bisacrylamid und 100 mg Kaliumperoxodisulfat getränkt und eine homogene Verteilung dieser Mischung im Schwamm bewirkt. Der beladene Schwamm wird dann im Ofen bei 100°C innerhalb von 20 Minuten auspolymerisiert. Je nach gewünschter Beladung wird die Prozedur mehrmals wiederholt. Nach vier Durchgängen wird bei einem Schwamm mit einem Ausgangsgewicht von etwa 1,8 g eine Beladung von etwa 2,0 g erreicht. Die Schwämme werden dann von Monomerresten freigespült und können danach im getrockneten Zustand aufbewahrt werden.An open-pore sponge with the dimensions 1.5 cm × 3.0 cm × 10 cm is included 10 ml of a mixture of 50 ml of water, 10 g of styrene sulfonic acid, 4 g of bisacrylamide and 100 mg of potassium peroxodisulfate and a homogeneous distribution of these Mix in the sponge. The loaded sponge is then placed in the oven Polymerized 100 ° C within 20 minutes. Depending on the desired load repeated the procedure several times. After four passes, one Sponge with an initial weight of about 1.8 g a load of about 2.0 g reached. The sponges are then rinsed free of monomer residues and can then stored in a dry state.

Example 2 Production of the porous ion-conducting body (closed Method)

Ein offenporiger Schwamm mit den Dimensionen 1,5 cm × 3,0 cm × 10 cm wird mit 10 ml einer Mischung aus 50 ml Wasser, 10 g Styrolsulfonsäure, 4 g Bisacrylamid und 100 mg Kaliumperoxodisulfat getränkt und eine homogene Verteilung dieser Mischung im Schwamm bewirkt. Der beladene Schwamm wird dann im Ofen bei 110°C innerhalb von 60 Minuten in einem geschlossenen Gefäß auspolymerisiert. Je nach gewünschter Beladung wird die Prozedur mehrmals wiederholt. Nach vier Durchgängen wird bei einem Schwamm mit einem Ausgangsgewicht von etwa 1,8 g eine Beladung von etwa 2,0 g erreicht. Die Schwämme werden dann von Monomerresten freigespült und können danach im getrockneten Zustand aufbewahrt werden.An open-pore sponge with the dimensions 1.5 cm × 3.0 cm × 10 cm is included 10 ml of a mixture of 50 ml of water, 10 g of styrene sulfonic acid, 4 g of bisacrylamide and 100 mg of potassium peroxodisulfate and a homogeneous distribution of these Mix in the sponge. The loaded sponge is then placed in the oven Polymerized 110 ° C within 60 minutes in a closed vessel. ever after the desired loading, the procedure is repeated several times. After four Runs with a sponge with an initial weight of about 1.8 g reached a load of about 2.0 g. The sponges are then covered by Monomer residues washed away and can then be stored in a dry state become.

Example 3 Measurement of ion conductivity and ion exchange capacity

Die Messung der Ionenleitfähigkeit der Ionenaustauschermaterialien erfolgte bei Raumtemperatur in einer quaderförmigen Durchflusszelle zwischen Platinelektroden. Die Elektrodenfläche betrug 13 cm², der Elektrodenabstand 1,3 cm. Daraus ergibt sich eine Zellkonstante von 0,1 cm^-1. Der Ionenaustauscher wurde als Schüttung oder als Block eingepasst und mit Wasser unterschiedlicher Leitfähigkeit bei unterschiedlichen Durchflüssen durchströmt. Dabei wurde der Zelle eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 5 kHz über einen Vorwiderstand aufgeprägt und über Messung des Spannungsabfalls der Wechselstromwiderstand bestimmt. Aus diesem Widerstand und der Zellkonstante wurde der spezifische Widerstand und damit die elektrische Leitfähigkeit berechnet.The ion conductivity of the ion exchange materials was measured at room temperature in a cuboid flow cell between platinum electrodes. The electrode area was 13 cm ² , the electrode spacing 1.3 cm. This results in a cell constant of 0.1 cm ^-1 . The ion exchanger was fitted as a bed or as a block and flowed through with water of different conductivity at different flow rates. An AC voltage with a frequency of 5 kHz was impressed on the cell via a series resistor and the AC resistance was determined by measuring the voltage drop. The specific resistance and thus the electrical conductivity were calculated from this resistance and the cell constant.

Zum Vergleich wurde zuerst die Messung der Ionenleitfähigkeit eines kommerziell erhältlichen Ionenaustauscherperlpolymerisats (stark saurer Kationenaustauscher: Polystyrolsylfonsäure, DVB-vernetzt) durchgeführt. Dazu fand der Ionenaustauscher Amberlite IR 120 (H⁺) der Firma Rohm und Haas Verwendung. Es ergab sich eine Ionenleitfähigkeit dieser Schüttung von 0,67 mS/cm.For comparison, the measurement of the ion conductivity of a commercially available ion exchange bead polymer (strongly acidic cation exchanger: polystyrenesylfonic acid, DVB-crosslinked) was carried out first. The Amberlite IR 120 (H ⁺ ) ion exchanger from Rohm and Haas was used for this. The ionic conductivity of this bed was 0.67 mS / cm.

Die Messung der Ionenleitfähigkeit des nach Beispiel 1 hergestellten porösen Körpers ergab demgegenüber einen Wert von 30 mS/cm. Der nach dem Ausführungsbeispiel 2 hergestellte poröse, ionenleitende Körper wies eine Ionenleitfähigkeit von 71 mS/cm auf. Es werden also mit dem erfindungsgemäßen Ionenaustauschermaterial Ionenleitfähigkeiten, welche 1 bis 2 Größenordnungen über dem nach dem Stand der Technik verfügbaren Materialien liegen, erhalten.The measurement of the ion conductivity of the porous produced according to Example 1 By contrast, Körper gave a value of 30 mS / cm. The one after Embodiment 2 produced porous, ion-conducting body had one Ion conductivity of 71 mS / cm. So it will be with the invention Ion exchange material has ionic conductivities that are 1 to 2 orders of magnitude lie above the materials available according to the prior art.

Die Messung der Ionenaustauscherkapazität erfolgte durch Beladung des mit HCl regenerierten und danach mit VE-Wasser gespülten Materials in einer Säule. Die Beladung erfolgte mit Berliner Trinkwasser. Es wurde jeweils die Menge Trinkwasser, welche bis zur vollständigen Beladung des untersuchten Ionenaustauschermaterials benötigt wurde, gemessen. Durch Vergleich dieser Mengen kann die Ionenaustauscherkapazität der untersuchten Materialien verglichen werden. Verglichen wurden wiederum der perlenförmige Ionenaustauscher Amberlite IR 120 (H⁺) der Firma Rohm und Haas (stark saurer Kationenaustauscher: Polystyrolsylfonsäure, DVB-vernetzt) und die nach Beispiel 1 und 2 hergestellten porösen Körper. Es ergab sich aus diesen Messungen, daß die porösen Körper eine Ionenaustauscherkapazität von etwa 75% verglichen mit dem Vergleichsmaterial nach dem Stand der Technik aufweisen.The ion exchange capacity was measured by loading the material regenerated with HCl and then rinsed with demineralized water in a column. Berlin drinking water was used for loading. The amount of drinking water required to fully load the ion exchange material under investigation was measured in each case. By comparing these amounts, the ion exchange capacity of the materials examined can be compared. Again, the pearl-shaped ion exchanger Amberlite IR 120 (H ⁺ ) from Rohm and Haas (strongly acidic cation exchanger: polystyrenesylfonic acid, DVB-crosslinked) and the porous bodies produced according to Examples 1 and 2 were compared. It was found from these measurements that the porous bodies have an ion exchange capacity of about 75% compared to the comparative material according to the prior art.

Claims

1. Porous body through which water can flow, made of ion exchange resin with high ionic conductivity, in particular transversely to the flow direction of the water, characterized in that a porous body through which water can flow is completely coated with a crosslinked polymer containing ion exchanger groups.

2. Porous body made of ion-exchange resin with a high flow rate Ionic conductivity, especially across the water flow direction Claim 1, characterized in that the ion exchange groups Are cation exchange groups.

3. Porous body through which water can flow and made of ion exchange resin with high Ionic conductivity, especially across the water flow direction Claim 2, characterized in that the cation exchange groups Are sulfonic acid groups.

4. Porous body made of ion exchange resin with a high flow rate Ionic conductivity, especially across the water flow direction Claim 1, characterized in that the ion exchange groups Are anion exchange groups.

5. Porous body through which water can flow and made of ion exchange resin with a high Ionic conductivity, especially across the water flow direction Claim 1, characterized in that the porous water can flow through Basic body consists of an open-pore sponge or a filter flow.

6. Process for producing a porous body through which water can flow Ion exchange resin with high ion conductivity, especially across Flow direction of the water according to claim 1, characterized in that the Coating of the porous base body through which water can flow Copolymerization of water-soluble ion exchange groups contained Monomers and water-soluble crosslinkers are carried out in aqueous solution.