-
Verfahren zum Regenerieren von Mischbett-Ionenaustauschern Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zum Regenerieren von im Mischbett vorliegenden Ionenaustauschern
im kontinuierlichen Gegenstromverfahren unter Trennung der Kationen- und Anionenaustauscher.
-
Bei der Behandlung von Flüssigkeiten mit Kationen- und Anionenaustauschern
in einem beweglichen Mischbett werden die erschöpften Austauscher bekanntermaßen
zunächst voneinander getrennt und anschließend gesondert regeneriert. Diese Trennung
ist jedoch niemals vollständig, so daß bei der Regenerierung in einem Ionenaustauscher
der einen Art immer eine bestimmte Menge des Ionenaustauschers der anderen Kategorie
vorliegt, die zu unerwünschten chemischen Sekundärreaktionen Anlaß geben kann.
-
Daneben sind auch Verfahren bekannt, bei denen zur Entsalzung wäßriger
Lösungen eine Mischung von Kationen- und Anionenaustauschern verwendet wird, die
nach ihrer Erschöpfung ohne vorangehende Trennung, also direkt im Mischbett, mit
Natronlauge und anschließend mit wäßrigem Ammoniak regeneriert werden. Als Anionenaustauscher
wird dabei ein stark basischer, mit OH-Ionen beladener Austauscher und als Kationenaustauscher
ein mit Ammoniumionen beladener Austauscher verwendet.
-
Die Regenerierung von Austauschern im Mischbett, d. h. ohne Auftrennung,
kann nur in ganz bestimmten Fällen erreicht werden und hängt unter anderem von der
Wahl der Anionen- und Kationenaustauscher, der Art der zu behandelnden Lösungen
usw. ab. Aus diesem Grund wurde die vorstehend angedeutete Arbeitsweise mit Regenerierung
im Mischbett durch eine vorangehende Abtrennung von bi- oder polyvatenten Ionen
aus der zu entsalzenden Lösung vor der Behandlung mit der Austauschermischung abgeändert,
wodurch Störungen bei der Regenerierung der Austauschermischung vermieden werden
sollen. Durch eine solche vorangehende Abtrennung von bi- oder polyvalenten Ionen
wird natürlich das gesamte Verfahren kompliziert.
-
Ziel der Erfindung ist daher ein allgemein anwendbares, relativ einfaches
Verfahren, bei dem Störungen durch Sekundärreaktionen vermieden werden.
-
Das zu diesem Zweck entwickelte erfindungsgemäße Verfahren zum Regenerieren
von Mischbett-Ionenaustauschern mit Trennung der Kationen- und Anionenaustauscher
ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerierung eines der beiden
Austauscher im Mischbett vorgenommen wird, bevor die Trennung der beiden Austauscher
erfolgt.
-
Insbesondere wird dabei als Mittel für die Regenerierung im Mischbett
ein solches gewählt, das ein vom (aufgenommenen) Gegenion des anderen Austauschers
unterschiedliches Gegenion aufweist.
-
Bei diesem Verfahren, bei dem man zunächst den einen der Ionenaustauscher
im Mischbett regeneriert, führt der im allgemeinen unvermeidbare Anteil des einen
(bereits regenerierten) Ionenaustauschers, der im anderen Ionenaustauscher auch
nach dem Sichten verbleibt, während der Regenerierung dieses an deren Austauschers
zu keinerlei Nebenreaktionen, während bei den bekannten Verfahren mit vorangehender
Auftrennung der Austauschermischung und gesonderter Regenerierung der beiden Ionenaustauscher
die jeweils in den einzelnen Ionenaustauschern verbleibenden Restmengen des anderen
Austauschers stören.
-
Bei der zuerst im Mischbett erfolgenden Regenerierung des einen der
Ionenaustauscher kann im übrigen der andere Ionenaustauscher gleichzeitig mit Hilfe
desselben, passend gewählten Regenerierungsmittels in eine Form gebracht werden,
in der er jeweils gleiche austauschbare Ionen aufweist, so daß seine (nachfolgende)
Regenerierung unter reproduzierbaren und von der Ionenzusammensetzung des
Ausgangswassers
unabhängigen Bedingungen stattfinden kann.
-
Außerdem kann bei der erfindungsgemäßen Regenerierung des einen Ionenaustauschers
im Mischbett mit einem passend gewählten Regenerierungsmittel der andere Austauscher
mit Hilfe dieses Regenerierungsmittels in eine vorteilhafte Form gebracht werden,
die entweder hinsichtlich des Verbrauches an Regenerierungsmitteln günstig ist oder
für die Erzielung einer bestimmten Zusammensetzung des Eff-Zuenten, so daß aus diesem
die beiden Regenerierungsmittel für die Anionen- und Kationenaustauscher durch angemessene
Behandlung rückgebildet werden können.
-
Die Anwendung dieses Verfahrens, das die Rückbildung der beiden Regenerierungsmittel
durch Behandlung des einen der beiden Efiluenten gestattet, ist insbesondere dann
interessant, wenn beispielsweise eine Aufbereitung von Wasser in »unterentwickelten«
Gebieten geplant wird, wo Herstellung oder Transport der Regenerierungsmittel größere-Probleme
mit sich bringen würden.
-
Durch eine im Hinblick auf den zweiten Ionenaustauscher passende
Wahl des chemischen Milieus bei der Regenerierung des ersten Austauschers kann das
gewählte Regenerierungsmittel vollständig zurückgewonnen werden.
-
Die Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden an Hand der
nachfolgenden Beschreibung einer als Beispiel angegebenen Anlage zum kontinuierlichen
Entsalzen von Wasser in einem beweglichen Mischbett von Anionen- und Kationenaustauschern
verständlich werden. Diese Beschreibung bezieht sich auf die Figur, die ein Schema
für eine solche Anlage im Vertikalschnitt zeigt.
-
Die Anlage umfaßt im wesentlichen einen Raum A für die Behandlung
im beweglichen Mischbett, einen Raum B für die Regenerierung des einen der Ionenaustauscher
und das Waschen im beweglichen Mischbett, einen Sichter C, eine Transportleitung
D für den regenerierten Ionenaustauscher und eine Säule E für die Regenerierung
und das Waschen des anderen Austauschers im beweglichen Bett.
-
Das zu behandelnde Wasser, beispielsweise Salzwasser, wird am unteren
Teil des Behandlungsraumes A durch eine Leitung 1 zugeführt und durchläuft beim
Aufwärtsströmen das bewegliche Mischbett der absinkenden Anionen- und Kationenaustauscher
und verläßt diesen wieder nach Reinigung durch die Leitung 2.
-
Die gesättigten Ionenaustauscher RNa und RCl durchlaufen den Raum,
in dem erfindungsgemäß die Regenerierung und das Waschen des Kationenaustauschers
stattfinden und gleichzeitig der Anionenaustauscher zur änderung des austauschbaren
lons behandelt wird.
-
Das Regenerierungsmittel (geeignet dosierte Schwefelsäure) wird bei
3 am unteren Teil des Raumes B eingeführt und durchläuft das Mischbett der gesättigten
Ionenaustauscher, wobei die Kationenaustauscher durch Umlagerung in RH+ regeneriert
werden; wenn die Konzentration der Säure geeignet gewählt wird, beseitigt sie gleichzeitig
die Cl--Ionen am Anionenaustauscher; das NaCI geht mit dem Effinenten ab und das
Anionenharz befindet sich nun in Sulfatform.
-
Von der anderen Seite her wird dem Austauscher Waschwasser bei 5
zum Auswaschen zugeführt, das bei 4 zusammen mit dem Eftluenten abfließt.
-
Die Austauscher werden dann in den hydraulischen Sichter eingebracht,
wo die Trennung der Anionen- und Kationenaustauscher stattfindet. Dieser Sichter
arbeitet mit einer Zirkulation von Wasser in einem geschlossenen Kreislauf 16.
-
Die regenerierten Kationenaustauscher werden durch die Transportleitung
D vom Sichter fortgeführt, die sie über 6 wieder direkt zum oberen Ende des BehandlungsraumesA
hinbringt; die Hilfsmittel für das Transportieren sind schematisch durch den Kreis
12 angedeutet.
-
Die Anionenaustauscher werden vom Sichter durch eine Leitung 7 abgezogen,
die mit Ventilen versehen ist und mit allen notwendigen Schleusenvorrichtungen,
und treten am unteren Ende in die RegenerierungssäuleE, wo sie mittels der wiederholten
Impulse durch eine bei 13 eingeführte und bei 14 abgezogene Transportflüssigkeit
zum oberen Ende transportiert werden, wobei dieser Transport beispielsweise mittels
einer fotoelektrisch arbeitenden Vorrichtung zur Niveaubestimmung geregelt wird,
wie es schematisch durch die strichpunktierte Linie 15 angedeutet wird.
-
Das Regenerieren und Waschen des Anionenaustauschers erfolgt mittels
eines Durchsatzes von Natronlauge (debit de soude), die bei 8 eingeführt wird, und
mittels Waschwassers, das bei 10 eintritt.
-
Die Effluenten der Regenenerung treten bei 9 aus.
-
Sie enthalten im wesentlichen chloridfreies Natriumsulfat, Na2SO4.
-
Die regenerierten Anionenaustauscher, die am oberen Ende der Säule
E ankommen, werden über 11 zum oberen Ende des Behandlungsraumes gebracht.
-
Die Natriumsulfatlösung wird anschließend durch irgendein geeignetes
Mittel zur Rückbildung der Regenerierungsmittel behandelt.