DE1045978B

DE1045978B - Process for suppressing the clumping of mixed-bed ion exchangers

Info

Publication number: DE1045978B
Application number: DEG22549A
Authority: DE
Inventors: Dr Nikolaus Grubhofer
Original assignee: NIKOLAUS GRUBHOFER DR
Current assignee: NIKOLAUS GRUBHOFER DR
Priority date: 1957-07-16
Filing date: 1957-07-16
Publication date: 1958-12-11

Description

Verfahren zur Unterdrückung des Verklumpens von Mischbett-Ionenaustauschern Zur Entmineralisierung von Wasser oder anderen salzhaltigen Flüssigkeiten verwendet man vielfach saure und basische Gruppen enthaltende Ionenaustauscher in Mischung. Nach erfolgter Erschöpfung müssen die Komponenten solcher Ionenaustauschermischungen zum Zwecke der Regeneration erst durch Flotation oder andere physikalische Mittel getrennt werden. Nach erfolgter Regeneration werden die Harze wieder vermischt, z. B. durch Einführen eines kräftigen Luftstromes. Process for suppressing the agglomeration of mixed bed ion exchangers Used to demineralize water or other saline liquids ion exchangers containing often acidic and basic groups are mixed. After exhaustion, the components of such ion exchange mixtures must for the purpose of regeneration only by flotation or other physical means be separated. After regeneration, the resins are mixed again, z. B. by introducing a strong stream of air.

Die beiden Austauschharze tragen infolge ihrer Ionennatur elektrostatische Ladungen, und zwar solche gegenseitigen Vorzeichens, so daß sie dazu neigen, sich gegenseitig anzuziehen und dadurch stark zu verklumpen. Rein äußerlich zeigt sich dieser Effekt an einer starken Ausdehnung des Harzbettes, welche dadurch hervorgerufen ist, daß die freie Beweglichkeit der Teilchen gegeneinander aufgehoben ist und dadurch nicht die räumlich dichteste Packung erreicht werden kann. Man beobachtet, daß das Harzbett aus Klumpen und Aggregaten der Harzteilchen besteht, zwischen welchen Hohlräume und Kanäle auftreten, welche die Leistung der Säule besonders ungünstig beeinflussen. The two exchange resins are electrostatic due to their ionic nature Charges, and such mutual signs, so that they tend to become to attract each other and thereby strongly clump together. Purely outwardly shows itself this effect is due to a strong expansion of the resin bed, which is caused by it is that the free mobility of the particles against each other is canceled and thereby not the spatially closest packing can be achieved. It is observed that the Resin bed consists of lumps and aggregates of resin particles, between which voids and channels occur which are particularly detrimental to column performance.

Die für die Regeneration erforderlichen Arbeitsgänge der Entmischung und Wiedervermischung der Harze werden dadurch erfahrungsgemäß sehr erschwert. The demixing operations required for regeneration and remixing of the resins are made very difficult by experience.

Die übliche Abhilfe in solchen Fällen besteht darin, daß man die Trennung und Vermischung der Ionenaustauschharze in Salzlösung an Stelle von reinem Wasser vornimmt. Diese Arbeitsweise besitzt aber den Nachteil, daß die zur Trennung der Ionenaustauschermischungen verwendeten Salze von den regenerierten Austauschern gebunden werden, so daß man trotz sorgfältiger Einhaltung der Arbeitsbedingungen nach der Regenerierung und dem Vermischen Ionenaustauschharze erhält, die schon durch die bei der Regeneration verwendeten Salze zum Teil erschöpft sind, wodurch die Wirksamkeit dieser Austauschermischungen beim Entsalzen von Wasser bereits wesentlich herabgesetzt wird. The usual remedy in such cases is to get the Separation and mixing of the ion exchange resins in saline instead of pure Water makes. However, this mode of operation has the disadvantage that the separation of the ion exchange mixtures used salts from the regenerated exchangers be bound so that one can despite careful observance of the working conditions after regeneration and mixing, ion exchange resins are obtained that already are partly exhausted by the salts used in the regeneration, whereby the effectiveness of these exchange mixtures in the desalination of water is already significant is reduced.

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß vor der Inbetriebnahme der Harzmischung die Körner der einen Komponente, z. B. des Kationenaustauschers, mit einer Suspension von sehr feinen Teilchen der anderen Komponenten, z. B. des Anionenaustauschers, behandelt werden. Hierdurch umgibt sich z. B. das 0,5 bis 1 mm große Korn des Kationenaustauschers mit einer dünnen Schicht von Anionenaustauscher, welche noch Wasser und Ionen ungehindert hindurchtreten läßt. Nach außen hin trägt aber das Korn des negativ geladenen Kationenaustauschers positive Ladungen und wird daher von den anderen Anionenaustauscherkörnern nicht mehr angezogen. These disadvantages are eliminated according to the invention that before the start-up of the resin mixture the grains of one component, e.g. B. the cation exchanger, with a suspension of very fine particles of the other components, e.g. B. des Anion exchanger, are treated. This surrounds z. B. the 0.5 to 1 mm large grain of the cation exchanger with a thin layer of anion exchanger, which still allows water and ions to pass through unhindered. Outwardly carries but the grain of the negatively charged cation exchanger has positive charges and becomes hence from the other anion exchange grains are no longer attracted.

In ganz analoger Weise kann auch der Anionenaustauscher mit Kationenaustauscher zum Zwecke der Aufhebung des elektrostatischen Klebeeffektes umhüllt werden. The anion exchanger with cation exchanger can also be used in a completely analogous manner be enveloped for the purpose of eliminating the electrostatic adhesive effect.

Zur näheren Erläuterung wird das nachstehende Beispiel angeführt. The following example is given for a more detailed explanation.

100 g eines Anionenaustauschers mit quaternären Ammoniumgruppen und einem Netzwerk von Polystyrol, das mit 1 0/o Divinylbenzol vernetzt ist, werden in 100 ccm Wasser 2 Tage lang in der Kugelmühle vermahlen. Die hierbei erhaltene Suspension besitzt Teilchen in der Größenordnung von 0,2 m. 200 ccm dieser Suspension werden in 5 1 Wasser verdünnt und dieser Verdünnung langsam unter dauerndem Umrühren zu 1001 handelsüblichem Polystyrolsulfonat-Kationenaustauscher in der H-Form gegeben, welcher in 1001 Wasser aufgeschwemmt ist. Nach t/2stündigem gleichmäßigem Umrühren wird der Kationenaustauscher von der schwach trüben Flüssigkeit getrennt und sorgfältig mit Wasser gewaschen. 100 g of an anion exchanger with quaternary ammonium groups and a network of polystyrene which is crosslinked with 10 / o divinylbenzene ground in 100 cc water for 2 days in a ball mill. The Suspension has particles on the order of 0.2 m. 200 cc of this suspension are diluted in 5 l of water and this dilution slowly while stirring continuously added to 1001 commercial polystyrene sulfonate cation exchanger in the H form, which is suspended in 1001 water. After stirring evenly for t / 2 hours the cation exchanger is separated from the slightly cloudy liquid and carefully washed with water.

Die Wirkung der im Beispiel angegebenen Behandlung eines Polystyrolsulfonat-Kationenaustauschers läßt sich in folgendem Versuch labormäßig demonstrieren und quantitativ erfassen: In einen 100-ccm-Meßzylinder werden 10 ccm des behandelten Kationenaustauschers gefüllt und darüber 10 ccm regenerierter Anionenaustauscher geschichtet. The effect of the treatment of a polystyrene sulfonate cation exchanger given in the example can be demonstrated in the laboratory and recorded quantitatively in the following experiment: 10 cc of the treated cation exchanger are placed in a 100 cc measuring cylinder filled and coated with 10 ccm of regenerated anion exchanger.

Dann wird mit Wasser aufgefüllt. Das Gesamtvolumen der Harze beträgt also 20 ccm. Vermischt man nun die beiden Harze durch kräftiges Schütteln des Meßzylinders, so tritt eine Volumenausdehnung auf höchstens 22 ccm, d. h. um etwa 10°/o, ein. Stellt man denselben Versuch mit unbehandeltem Polystyrol -Kationenaustauscher an, so beobachtet man die Ausdehnung der Harzmischung auf 50 ccm, also eine Expansion um 150o.Then it is topped up with water. The total volume of the resins is so 20 cc. If you mix the two resins by vigorously shaking the measuring cylinder, a volume expansion occurs to a maximum of 22 ccm, i.e. H. by about 10 per cent. If one makes the same experiment with untreated polystyrene -Cation exchangers on, one observes the expansion of the resin mixture to 50 ccm, i.e. an expansion around 150o.

Im folgenden wird Beispiel für die Regeneration eines erschöpften Harzgemisches angeführt, bei welchem die Polystyrolsulfonatkomponente gemäß vorstehendem Anwendungsbeispiel behandelt wurde. The following is an example of the regeneration of an exhausted Resin mixture listed in which the polystyrene sulfonate component according to the above Application example was treated.

Vorrichtung Plexiglassäule 140 mm Innendurchmesser, 1800 mm Höhe, oben und unten durch poröse Filterplatten abgeschlossen. Von unten her ragt in die Säule ein Absaugrohr von 10 mm lichter Weite und 350 mm Länge hinein. Das Ende dieses Absaugrohres ist mit einer porösen Filterplatte verschlossen. Die Füllung der Plexiglassäule besteht aus 5 1 vorbehandeltem Polystyrolsulfonat-Kationenaustauscher und 8 1 Anionenaustauscher. Device plexiglass column 140 mm inner diameter, 1800 mm height, closed at the top and bottom by porous filter plates. From below protrudes into the Into the column a suction tube with a clearance of 10 mm and a length of 350 mm. The end of this The suction tube is closed with a porous filter plate. The filling of the plexiglass column consists of 5 liters of pretreated polystyrene sulfonate cation exchanger and 8 liters of anion exchanger.

Trennung der Harze Unter der Wirkung eines Wasserstromes von etwa 101 pro Minute, welchen man von unten nach oben durch die Säule leitet, können die beiden Harze innerhalb von 5 Minuten sauber übereinander abgesetzt werden, und es entsteht eine scharfe Trennlinie zwischen den beiden Harzen. Nach Abstellen des Wasserstromes steht diese Trennlinie in Höhe der Öffnung des in die Säule hineinragenden Absaugrohres. Separation of the resins under the action of a stream of water of about 101 per minute, which is passed through the column from bottom to top, can be achieved by the both resins are neatly deposited on top of each other within 5 minutes, and it a sharp dividing line is created between the two resins. After turning off the Water flow, this dividing line is at the level of the opening of the protruding into the column Suction tube.

Regeneration der Harze Das Absaugrohr wird mit einer Wasserstrahlpumpe verbunden, von unter her werden 101 100/ige tech- nische Salzsäure und von oben her 101 80/obige Natronlauge angesaugt. Anschließend werden durch beide Harze etwa 401 reines Wasser zum Herausspülen der Regeneriermittel durchgesaugt. Regeneration of the resins The suction pipe is operated with a water jet pump connected, from below 101 100 / ige tech- niche hydrochloric acid and from above 101 80 / above caustic soda sucked in. Then both resins give about 401 pure water is sucked through to rinse out the regenerant.

Wiedervermischen der Harze Am oberen Ende der Plexiglassäule wird eine Wasserstrahlpumpe angeschlossen und mit Hilfe derselben ein Luftstrom durch das Harzbett geleitet, welcher dasselbe aufwirbelt und innerhalb spätestens 5 Minuten vollständig durchmischt. Die Regeneration ist dann beendet, und das Harzbett kann erneut in Betrieb genommen werden. Remix the resins at the top of the plexiglass column connected a water jet pump and with the help of the same an air flow through the resin bed passed, which whirled up the same and within 5 minutes at the latest completely mixed. The regeneration is then complete and the resin bed can be put into operation again.

Durch die geschilderte Behandlung wird der elektrostatische Klebeeffekt ein für allemal beseitigt. Er tritt auch nach einer sehr großen Zahl von Regenerationszyklen nicht wieder auf. The described treatment creates the electrostatic adhesive effect eliminated once and for all. It also occurs after a very large number of regeneration cycles not up again.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electrostatic suppression method Aging of mixed-bed ion exchangers, characterized in that the bodies one component with a suspension of very fine particles of the other component treated before mixing.

2. The method according to claim 1, characterized by the use a suspension in which the anion exchanger or the cation exchanger is a Have a particle size of about 0.2 ml.