DE1642810C3

DE1642810C3 - Process for carrying out ion exchange reactions

Info

Publication number: DE1642810C3
Application number: DE19671642810
Authority: DE
Inventors: Vajna Dipl.-Ing. Dr. 5342 Rheinbreitbach Sandor
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1967-08-19
Filing date: 1967-08-19
Publication date: 1976-01-22

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung von Ionenaustauschreaktionen, bei dem auf ein oder mehrere in Reihe geschaltete Ionenaustauscherbetten eine Reihe von Fraktionen unterschiedlicher Zusammensetzung aufgegeben werden und bei 5 dem die als Produkt der Austauschreaktionen eines Zyklus entstehenden Lösungen weitgehend aus einer ionenart bestehen.The invention relates to a method for carrying out ion exchange reactions in which on one or more ion exchange beds connected in series a series of fractions of different types Composition are given up and in which the as a product of the exchange reactions a Solutions resulting from the cycle consist largely of one species of ions.

Ein Ionenaustauschzyklus besteht aus mindestens zwei manchmal auch mehr Austauschreaktionen und oeht von einem im Anfangszustand befindlichen Ausfauscherbett aus, das nach Beendigung des Zyklus wieder in dem Anfangszustand vorlagt. Besteht beispielsweise ein Ionenaustauschzyklus aus nur zwei Austauschreaktionen, so ist das Austauscherbett zu Besinn einer Reaktion mit der auszutauschenden Ionenart beladen; darüber hinaus enthält das Austauscherbett häufig auch kleinere Mengen dei austauschenden Ionen. Auf dieses Austauscherbett wird in der ersten Stufe des Verfahrens eine Lösung der austauschenden Ionen aufgegeben, die an die Stelle der auszutauschenden Ionen treten. Als Produkt der Reaktion wird ein Gemisch von auszutauschenden und austauschenden Ionen erhalten. Mit diesem Austauscherbett wird eine zweite Austauschreaktion durchgeführt, in der die Rolle der beiden Innenarten vertauscht ist. d. h., die zuvor als auszutauschende Ionen bezeichnete Ionenart wird nun als Lösung auf das Austauscherbett gegeben, um die zuvor als austauschende Ionen bezeichnete Ionenart zu verdrängen. Auch hierbei wird wiederum ais Produkt der Reaktion ein Gemisch der auszutauschenden und der austauschenden lonenartcn erhallen. Diese zweite Reaktion beendet den Ionenaustauschzyklus. Die beiden Austauschreaktionen werden durrh Wasser getrennt, das die aufgegebenen Lösunger, aus dem Austauscherbett verdrängt. Dies führt dazu, daß zu Beginn einer jeden Austauschreaktion des Zyklus üblicherweise das Austauscherbett mit Wasser gefüllt ist, das durch die Reaktionslösung vom Austauscherbett verdrängt wird. Bei einem Austauschzyklus sind also für jede der beiden Reaktionen des Zyklus folgende Verfahrensschritte durchzuführen: Verdrängung des im Austauscherbett befindlichen Wassers durch die Reaktionslösung, Austausch der auszutausehenden Ionen durch die austauschenden Ionen der Reaktionslösung und Verdrängung der Reaktionslösung aus dem Austauscherbett durch Wasser.An ion exchange cycle consists of at least two and sometimes more exchange reactions o comes from an exchange bed in the initial state which was in its initial state again after the end of the cycle. For example, there is If an ion exchange cycle consists of only two exchange reactions, the exchange bed is closed Contemplation of a reaction loaded with the type of ion to be exchanged; it also contains the exchange bed often also smaller amounts of the exchanging ions. On this exchange bed In the first stage of the procedure a solution of the exchanging ions is given up to the body the ions to be exchanged occur. The product of the reaction is a mixture of to be exchanged and exchanging ions. A second exchange reaction takes place with this exchange bed performed in which the role of the two types of interior is reversed. d. i.e., the one previously to be exchanged Ion type is now given as a solution on the exchange bed to the previously to displace ion species known as exchanging ions. Again, this is a product the reaction results in a mixture of the ion types to be exchanged and the ion types to be exchanged. This second Reaction ends the ion exchange cycle. The two exchange reactions are caused by water separated, which displaces the abandoned solvent from the exchange bed. This leads to too At the beginning of each exchange reaction of the cycle, the exchange bed is usually filled with water which is displaced from the exchanger bed by the reaction solution. If there is a replacement cycle therefore to carry out the following procedural steps for each of the two reactions of the cycle: Displacement of the water in the exchange bed by the reaction solution, exchange of the water to be displayed Ions through the exchanging ions of the reaction solution and displacement of the reaction solution from the exchange bed by water.

Um die Ionenaustauschverfahren mit befriedigenden Ergebnissen durchführen zu können, muß das Bestreben stets dahin gehen, daß die als Produkt entstellende Lösung möglichst weitgehend die auszutauschenden Ionen enthält. Das Produkt wird nur dann als rein bezeichnet, wenn es allei;, die auszutauschenden Ionen enthält. Dieses Ziel wird im einfachen Ionenaustauschverfahren aber nur dann erreicht, wenn durch die austauschenden Ionen mir ein kleiner Teil der Kapazität des Ausiauschcrbettes beladen wird. Das für die /weite Austauschreaktion verwendete Austauscherbctt enthält also nur wenige Ionen, die hier ausgetauscht werden können, so daß das Produkt dieser Austauschreaktion sehr ungünstig zusammengesetzt ist; denn schon die erster, ausfließenden Teile der als Produkt bezeichneten Lösung enthalten beide lonenartcn. Will man das Austauscherbett in einer Reaktion weitgehend mit den aus-Ionen beladen, um das Produkt der anderen Reaktion möglichst rein zu erhalten, d. h., dürfen praktisch nur auszutauschende Ionen vorliegen, so muß man in der ersten Reaktion eine grolie Menge der austauschenden Ionen auf das Austauscherbett geben; das Produkt dieser ersten Austauschreaktion wird dann große Mengen der austauschenden Ionen enthalten. Man kann also im einfachen Ionenaustausch nur dann ein Produkt erhalten, das nur die auszutauschenden Ionen enthält, also rein ist, wenn man in der Gegenreaktion ein sehr unreines Produkt zuläßt.In order to be able to carry out the ion exchange processes with satisfactory results, this must The aim is always to ensure that the solution disfiguring the product as much as possible is that which is to be replaced Contains ions. The product is only designated as pure if it is all those to be exchanged Contains ions. However, this goal is only achieved in the simple ion exchange process if if by the exchanging ions mine a small part of the capacity of the sleeper bed is loaded. The exchanger used for the / wide exchange reaction thus contains only a few Ions that can be exchanged here, so that the product of this exchange reaction is very unfavorable is composed; because already the first, outflowing parts of the solution called product contain both types of ions. If one wants the exchange bed in a reaction largely with the off-ions loaded in order to keep the product of the other reaction as pure as possible, d. i.e., allowed to practically only ions to be exchanged are present, one must have a large number in the first reaction Put the quantity of ions to be exchanged on the exchange bed; the product of this first exchange reaction will then contain large quantities of the exchanging ions. So you can in the simple Ion exchange will only get a product that contains only the ions to be exchanged, that is is pure if a very impure product is allowed in the reaction.

Die Beseitigung dieser Nachteile des einfachen lonenaustauschverfahrens wurde durch das Flüssigkeitsgegenstromverfahren ermöglicht. Während nämlich im einfachen Ionenaustauschverfahren in jeder Austauschreaktion jede Flüssigkeit an derselben Stelle des Austauscherbettes ein- und am anderen Ende des Austauscherbettes, aber ebenfalls immer wieder an derselben Stelle ausgeführt wird, werden beim 1 iüssigkeitsgegenstromverfahren die Reaktionslösungen in verschiedenen Austauschreaktionen an verschiedenen Stellen des Austauscherbettes eingeführt. Dabei werden die die austauschenden Ionen enthaltenden Lösungen immer an solchen Stellen des Austauscherbettes aufgegeben, die reich an diesen austauschenden Ionen sind, und die auszutauschenden Ionen verlassen das Austauscherbett an solchen Stellen, an denen zu Beginn der Reaktion die auszutauschenden Tonen in größeren Mengen vorhanden sind.The elimination of these disadvantages of the simple ion exchange process has been achieved by the liquid countercurrent process enables. Namely, while in the simple ion exchange process in each Exchange reaction every liquid at the same point of the exchange bed and at the other At the end of the exchanger bed, but it is also carried out again and again at the same point in the case of the liquid countercurrent process, the reaction solutions are presented in various exchange reactions introduced in different places of the exchange bed. In doing so, they become the exchanging ions containing solutions are always given up in those places of the exchanger bed that are rich in them are exchanging ions, and the ions to be exchanged leave the exchange bed of such Places at which the clays to be exchanged are present in larger quantities at the beginning of the reaction are.

Die einfachste Art des Flüssigkeitsgegenstromverfahrens ist an sich die Umkehrung der Strömungsrichtung der Flüssigkeiten im Austauscherbett bei Ablauf der beiden Gegenreaktionen. Der Flüssigkeitsstrom soll also in der einen Reaktion von oben nach unten und in der anderen Reaktion von unten nach oben gerichtet sein. Dabei sollen die austauschenden Ionen der aufgegebenen Lösung die auszutauschenden Ionen der EintriUsschichten des Austauscherbetles voll ersetzen, während die austauschenden Ionen der Lösung in den Austrittsschichten des Bettes durch die auszutauschenden Ionen voll ersetzt werden sollen. Diese Möglichkeit besteht im vorliegenden Fall für beide Gegenreaktionen. The simplest type of liquid countercurrent process is actually the reversal of the direction of flow of the liquids in the exchanger bed Course of the two counter-reactions. In one reaction, the flow of liquid should come from above be directed downwards and in the other reaction from below upwards. The exchanging Ions of the abandoned solution, the ions of the infiltration layers of the exchanger betle to be exchanged fully replace while the exchanging ions of the solution in the exit layers of the bed should be fully replaced by the ions to be exchanged. This possibility exists in the present case for both counter-reactions.

Die Verwirklichung dieses an sich einfachen Prinzips hat in der Praxis erhebliche Schwierigkeiten verursacht; denn einmal lockert die aufwärts gerichtete Strömung das Austauscherbett auf. wodurch die Geschwindigkeit des Austausches kleiner wird, zum anderen ist die Aufrechterhaltung der Schichtung der Austauschertiillung nur dann möglich, wenn die durch die aufwärts gerichtete Strömung angehobene Füllung nicht zerfällt und durcheinander gemischt wird. Lim diese Störungen der Austauscherfüllung zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, während des Durchgehens der Reaktionslösung von unten nach oben einen schwachen Wasserstrom von oben nach unten aufrechtzuerhalten, oder aber einen elastischen Ballon über dem Auslauscherbett aufzublasen, um dessen Füllung mit dem Gasinhalt des Ballons festzuhalten. Außerdem wurden schon verschiedene Vorrichtungen zum Einbau in die Behälter des Austauscherbettes vorgeschlagen, um die Schichtung der Austauscherfüllunc während der Austauschreaktionen aufrechtzuerhalten.The implementation of this principle, which is simple in itself, has caused considerable difficulties in practice; because once the upward flow loosens the exchanger bed. thereby increasing the speed the exchange becomes smaller, on the other hand is the maintenance of the stratification of the Exchangeability is only possible if the upward flow has lifted the Filling does not crumble and mix together. Lim these disorders of the exchanger filling to avoid has already been suggested while running the reaction solution from below upwards to maintain a weak flow of water from top to bottom, or else an elastic one Inflate the balloon over the discharge bed in order to fill it with the gas content of the balloon to hold on. In addition, various devices for installation in the container of the Exchanger bed proposed to keep the stratification of the exchanger filling during the exchange reactions maintain.

Es wurde auch schon ein Ionenaustauschverfahren vorgeschlagen, bei dem auf den vollkommenen Flüs-An ion exchange process has also been proposed in which the perfect fluid

sigkeitsgegenstrom verzichtet wurde. 3ei diesem Verfahren werden zwei gleich gre!?? Austauscherbetten verwendet, doch ist ihre Reihenfolge der Verwendung in der einen Reaktion umgekehrt wie in der anderen, um einen unvollkommenen FlüV.igkeitsgegenstrom zu gewährleisten. Die beiden AustauscherbetUn werden für jede Reaktion gleichzeitig eingesetzt bis zur gleichzeitigen Beendigung dieser Reaktion in beiden Austauscherbetten. Die auszutauschenden Ionen des an erster Stelle stehenden Bet- ίο tes werden durch die austauschenden Ionen der Lösung weitgehend ersetzt, während die in der Lösung danach verbliebenen austauschenden Ionen durch die auszutauschenden Ionen des an zweiter Stelle stehenden Bettes weitgehend ersetzt werden können. Dieser Vorgang wiederholt sich in der Gegenreaktion in umgekehrter Reihenfolge, so daß man in beiden Reaktionen Produkte erhalten kann, die vorwiegend aus nur einer Ionenart bestehen. Die Durchführung dieses Verfahrens bietet keine technischen Schwierigkeiten und ist auch mit einer vergleichsweise einfachen Apparatur durchzuführen.countercurrent flow was waived. 3With this procedure, two are the same size! ?? Exchange beds are used, but their order of use in one reaction is the reverse of that in that others to ensure an imperfect countercurrent flow of fluids. The two exchange prayers are used for each reaction at the same time until they are terminated at the same time Reaction in both exchange beds. The ions to be exchanged for the first bet- ίο tes are largely replaced by the exchanging ions in the solution, while those in the solution then remaining exchanging ions by the ions to be exchanged from the second Bettes can largely be replaced. This process is repeated in reverse in the counter-reaction Order so that one can obtain products in both reactions which predominantly consist of consist of only one type of ion. There are no technical difficulties in carrying out this process and can also be carried out with a comparatively simple apparatus.

Beide Formen des Flüssigkeitsgegenstromverfahrens haben aber einen wesentlichen Nachteil. Dieser ist darin zu sehen, daß diese Verfahren nur dann sinnvoll sind, wenn die Kapazität des Ausiiuischerbettes nur zu einem kleinen Teil ausgenutzt wird, da man nur in diesem Fall die austauschenden Ionen durch die auszutauschenden Ionen und umgekehrt sehr weitgehend ersetzen kann. Aus diesem Grunde ist die nutzbare Kapazität bei beiden Formen des Flüssigkeitsgegenstromverfahrens sehr niedrig. Dies hat wiederum zur Folge, daß man zur Erzielung der gleichen Austauschleistung die anzuwendende Menge der Austauscherfüllung erhöhen muß. Weiterhin wird der auf die Austauschleistung bezogene relative Waschwasserbedarf erheblich erhöht. Gleichzeitig erhöht sich die relative Menge des das Produkt des lonenaustausches verdünnenden Wassers ganz erheblich, was dann nachteilig ist, wenn man das Ionenaustauschprodukt zu präparativen Zwecken weiterverarbeiten will. Man war deshalb in der Praxis gezwungen, aui weitgehend reine, an sich theoretisch mögliche Reaktionsprodukte zu verzichten, und begnügte sich mit Produkten, die nur 70 bis 80% der auszutauschenden Ionen enthielten. Bezogen auf die Menge der auszutauschenden Ionen war es also notwendig, 130 bis 14O°/o an austauschenden Ionen einzusetzen; im Sprachgebrauch der Wasseraufbereitung bezeichnet man diesen Verbrauch als 130 bis 140Vo der Theorie.However, both forms of the liquid countercurrent process have a significant disadvantage. This It can be seen from the fact that these methods are only useful if the capacity of the outer bed is only used to a small extent, since only in this case are the exchanging ions can replace very largely by the ions to be exchanged and vice versa. For this reason the usable capacity in both forms of the liquid countercurrent process is very low. this in turn has the consequence that one has to use the amount to be used to achieve the same exchange performance the exchanger filling must increase. Furthermore, the relative to the exchange performance Wash water requirement increased considerably. At the same time, the relative amount of the product of the increases Ion exchange diluting water quite considerably, which is disadvantageous when you use the ion exchange product want to process it for preparative purposes. In practice, therefore, one was forced to aui largely pure, theoretically possible reaction products, and was content with products that only contained 70 to 80% of the ions to be exchanged. Referring to the In the amount of ions to be exchanged, it was therefore necessary to use 130 to 140 per cent of the ions to be exchanged; In the parlance of water treatment, this consumption is referred to as 130 to 140Vo the theory.

Diese geschilderten Nachteile des Flüssigkeitsgegenstromverfahrens können nun erfinciungsgemäß durch ein neues Verfahren beseitigt werden, das ermöglicht, daß in beiden Austauschreaktionen die austauschenden Ionen der Lösung sehr weitgehend durch die auszutauschenden Ionen ersetzt werden, wobei auch die Arbeitskapazität der Austauscherbetten, verglichen mit den technisch im einfachen Verfahren sonst üblichen Kapazitäten nicht vermindert wird; im Sprachgebrauch dev Wasseraufbereitung wird die Arbeitskapazität als nutzbare Voktmenkapazität bezeichnet. These disadvantages of the liquid countercurrent process described above can now be eliminated according to the invention by a new process that enables that in both exchange reactions the exchanging ions of the solution very largely through the ions to be exchanged are replaced, whereby the working capacity of the exchange beds, is not reduced compared to the capacities otherwise customary in the simple process; In the parlance of water treatment, the working capacity is referred to as the usable Voktmenacity.

Das neue Verfahren zur Durchführung mindestens einer Austauschreaktion eines Austauschzvklus im Flüssigkeitsgegenstrom ist dadurch gekennzeichnet, daß die Austauschreaktion mit folgenden Fraktionen durcheeführt wird:The new method for carrying out at least one exchange reaction of an exchange cycle in the Liquid countercurrent is characterized in that the exchange reaction with the following fractions is carried out:

1. einer Gruppe von Fraktionen, deren Gesamtkonzentration praktiscii konstant ist und die die auszutauschenden Ionen in bis aut nahezu Null abnehmender und die austauschenden Ionen in entsprechend zunehmender Konzentration enthalten, 1. a group of fractions whose total concentration is practically constant and which the ions to be exchanged in decreasing to almost zero and the ions to be exchanged in contain according to increasing concentration,

2. einer festgelegten Menge der reinen Lösung der austauschenden Ionen,2. a fixed amount of the pure solution of the exchanging ions,

3. einer Gruppe von Fraktionen, deren Gesamtkonzentration bis auf nahezu Null abnimmt und die vorwiegend die austauschenden Ionen enthalten, und3. a group of fractions, their total concentration decreases to almost zero and which mainly contain the exchanging ions, and

4. einer festgelegten Menge reinen Wassers, und daß aus der Austauschreaktion folgende Fraktionen erhalten werden:4. a fixed amount of pure water, and that fractions resulting from the exchange reaction will be obtained:

5. eine Lösung, die den Wassergehalt des oder der Austauscherbetten und vorwiegend die auszutauschenden Ionen mit kleinen bis auf Null abnehmenden Mengen der austauschenden Ionen enthält,5. a solution that determines the water content of the exchange bed (s) and predominantly the one to be exchanged Contains ions with small amounts of the exchanging ions that decrease to zero,

6. eine Gruppe von Fraktionen, deren Zusammensetzung mit der der Gruppe 1 identisch ist, und6. a group of political groups, their composition is identical to that of group 1, and

7. eine Gruppe von Fraktionen, deren Zusammensetzung mit der der Gruppe 3 identisch is;.7. a group of political groups, their composition is identical to that of group 3 ;.

und daß die mit 5 bezeichnete Lösung aus dem System entfernt und die Gruppen 6 und 7 im nächsten Zyklus als Gruppen 1 und 3 verwendet werden.and that the solution labeled 5 is removed from the system and groups 6 and 7 in the next Cycle can be used as groups 1 and 3.

Dieses Verfahren kann auf das Mehrbett-Flüssigkeitsgegcnslromverfahren angewendet werden, in dem das Flüssigkeitsgegenstromverfahren mit zwei oder mehreren Austauscherbeiten, deren Reihenfolge in den verschiedenen Austauschreaktionen umgekehrt wird und die alle von oben nach unten von den Fraktionen durchflossen werden, durchgeführt wird.This process can be based on the multi-bed liquid counter-flow process be applied, in which the liquid countercurrent process with two or several exchange works, the order of which is reversed in the various exchange reactions and all of which are traversed from top to bottom by the fractions.

Bei der Gewinnung bestimmter Produkte kann es von Bedeutung sein, die Konzentration der anfallenden Reaktionsprodukte möglichst hoch zu halten. wobei es unerwünscht ist. daß der Wassergehalt der Austauscherbetten der als Produkt erhaltenen Lösung 5 beigemischt wird. In diesen Fällen wird das Verfahren gemäß der Erfindung zweckmäßig so durchgeführt, daß vor der Fraktionengruppe 1 eine weitere Gruppe 1 a auf die Austauscherbettreihe aufgegeben wird, die die auszutauschenden Ionen in zunehmender, aber die Gesamtkonzentration der Gruppe 1 nicht erreichender Konzentration enthalten, und aus der Bettreihe vor der Gruppe 5 folgende Fraktionen ausfließen:In the extraction of certain products it can be of importance to the concentration of the accumulating To keep reaction products as high as possible. although it is undesirable. that the water content of the Exchange beds of the solution 5 obtained as product is added. In these cases it will The method according to the invention advantageously carried out so that before fraction group 1 a another group 1 a is given up on the row of exchangers, which increases the number of ions to be exchanged, but contain the total concentration of group 1 of a concentration that cannot be reached, and the following fractions flow out of the row of beds in front of group 5:

5 a) eine festgelegte Menge einer Lösung, die den Wassergehalt der Austauscherbetten mit kleinen Mengen der auszutauschenden Ionen enthält,5 a) a fixed amount of a solution that reduces the water content of the exchange beds with small Contains quantities of ions to be exchanged,

5b) eine Gruppe von Fraktionen, deren Zusammensetzung mit der der Gruppe 1 a identisch ist, und5b) a group of fractions whose composition is identical to that of group 1 a, and

5 c) eine festgelegte Menge einer Lösung, die vorwiegend die auszutauschenden Ionen in einer Konzentration enthält, die nuhezu gleich der Gesamtkonzentration der Gruppe 1 ist. und5 c) a fixed amount of a solution that predominantly contains the ions to be exchanged in a Contains concentration which is almost equal to the total concentration of group 1. and

daß die Lösungen 5a und 5c aus dem System entfernt werden und die Gruppe 5 b im folgenden Zyklus als Gruppe 1 a verwendet wird.that the solutions 5a and 5c are removed from the system and the group 5b in the following cycle is used as group 1 a.

Ein Austauscherbett, auf das die Lösung der austauschenden Ionen nur bis zum Durchbruch oder wenig darüber aufgegeben wurde, enthält noch in der Nähe der Austrittsstelle der Lösung einen Teil seiner Kapazität mit den auszutauschenden Ionen be-An exchange bed on which the solution of the exchanging ions is only up to the breakthrough or little has been given up about it, still contains a part in the vicinity of the exit point of the solution its capacity with the ions to be exchanged

laden; dieser Teil wird als Restkapazität bezeichnet. Nach Beendigung der einen Austauschreaktion wird die Reihenfolge der Austauscherbetten umgekehrt; die Restkapazität befindet sich also jetzt in der Mitte, am Austriltsendc des jetzt als erstes Bett geschalteten Bettes. Nun wird also die Reaktionslösung zuerst auf dieses Bett gegeben und nimmt aus den Schichten an der Eintrittsstelle zwar zuerst die auszutauschenden Ionen auf, tauscht diese aber danach gegen die austauschenden Ionen der Restkapazität wieder zurück. Auf das zweite Austauscherbett wird also eine Lösung gegeben, die erhebliche Mengen der austauschenden Ionen enthält. Diese reagieren wieder mit den dort anwesenden auszutauschenden Ionen. Die zu Beginn durch die Restkapazität gebundenen austauschenden Ionen werden also durch die nachfiießendc Lösung der Austrittsstellc zugeschoben. Sie kommen aus dem zweiten Austauscherbett früher heraus als die Ionen der aufgegebenen Lösung und bedeuten somit einen Verlust an den austauschenden Ionen.load; this part is called the remaining capacity. After one exchange reaction has ended, the sequence of the exchange beds is reversed; the remaining capacity is therefore now in the middle, at the outlet end of the bed which is now switched as the first bed Bed. So now the reaction solution is first placed on this bed and takes on from the layers At the entry point, the ions to be exchanged first, but then exchanged for the exchanged ones Ions of the remaining capacity back again. So there is a solution to the second exchange bed given, which contains significant amounts of the exchanging ions. These react again with the ions to be exchanged that are present there. The exchanges bound at the beginning by the remaining capacity Ions are thus pushed towards the exit point by the flowing solution. she come out of the second exchanger bed earlier than the ions in the solution and thus mean a loss of the exchanging ions.

Hs wurde festgestellt, daß man die kapazitätsvermindcrndc Wirkung der austauschenden Ionen der Restkapazität vorteilhaft durch die Fraktionen vermindern kann, deren Hauptziel die Verdrängung des Wassers aus den Austauscherbetten ist. Obwohl diese Verdrangiingiifraktior.cn verdünnter sind als die Fraktionen der Reaktionslösung, enthalten sie aber in diesem Fall noch so viel austauschbare Ionen, daß sie die austauschenden Ionen der Restkapazität aufnehmen können. Zu Beginn der Verdrängung befindet sich die Restkapazität in der Mitte des Systems, an der Austrittsstelle des jetzt als erstes Bett geschalteten Austauscherbettes. Die auszutauschenden Ionen der zu dieser Stelle gelangten Verdrängungsiraktionen nehmen die austauschenden Ionen der Restkapazität auf. Vorteilhaft werden nun diese Fraktionen nicht mehr auf das zweite Austauscherbett aufgegeben, sondern werden nach Verlassen des ersten Bettes eingelagert. Im nächsten Zyklus werden diese Verdrängungsfraktionen wieder auf das erste Bett gegeben; sie enthalten beide Ionenarten. An der Eintrittsstelle dieses Austauscherbettes sind während der Verdrängung nur oder sehr weitgehend die auszutauschenden Tonen enthalten, die dann durch die austauschenden Ionen der Fraktionen ersetzt werden. Die Fraktionen, die zu den unteren Schichten gelangen, enthalten also nur die auszutauschenden Ionen, d. h.. sie sind so zusammengesetzt wie im vorigen Zyklus. Der beschriebene Vorgang wird sich somit in jedem Zyklus wiederholen. Die austauschenden Tonen der Restkapazität in den Austrittsschichten des ersten Bettes werden also durch die auszutauschenden Ionen ersetzt und gelangen auf diese Weise im nächsten Zyklus während der Verdrängung in die Eintrittsschichten. So befinden sie sich in der größtmöglichen Entfernung von der Austrittsschicht. Dadurch wird es möglich, einen größeren Teil der Kapazität vor dem Durchbruch der austauschenden Ionen auszunutzen. Die Verdrängungsfraktionen müssen also in diesem Teil des Verfahrens ir. zwei Teile geteilt werden, wobei der erste nur durch das eine und der zweite nur durch das zweite Austauscherbett geleitet wird.It was found that the capacity reduction The effect of the exchanging ions of the residual capacity is advantageously reduced by the fractions whose main aim is to displace the water from the exchanger beds. Although these Verdrangiingiifraktior.cn are more dilute than that Fractions of the reaction solution, but in this case they still contain so many exchangeable ions that they can absorb the exchanging ions of the remaining capacity. Located at the beginning of the displacement the remaining capacity is in the middle of the system, at the exit point of what is now the first bed Exchange bed. The ions to be exchanged for the displacement actions that have reached this point take up the exchanging ions of the remaining capacity. These factions now become advantageous are no longer given up on the second exchange bed, but are instead given up after leaving the first The bed. In the next cycle, these displacement fractions will return to the first Given bed; they contain both types of ions. At the point of entry of this exchange bed are during the displacement only or very largely contain the clays to be exchanged, which are then replaced by the exchanging ions of the fractions are replaced. The fractions that get to the lower layers thus only contain the ions to be exchanged, i. h .. they are composed as in the previous one Cycle. The process described will thus be repeated in every cycle. The exchanging Tons of the remaining capacity in the exit layers of the first bed are therefore replaced by the Ions are replaced and in this way get into the in the next cycle during the displacement Entry shifts. So they are as far away as possible from the exit layer. Through this it will be possible to use a larger part of the capacity before the breakthrough of the exchangeable Exploiting ions. In this part of the procedure, the displacement fractions must therefore ir. Two Parts are divided, the first only by one and the second only by the second exchange bed is directed.

Man führt das Verfahren hier demnach so durch, daß die Fraktionsgruppe 1 a in so viel Untergruppen 1 aa. 1 ab usw. unterteilt ist wie die Anzahl der Austauscherbetten der Reihe, wobei 1 aa nur auf das erste. 1 ab nur auf das zweite Austauscherbett usw. aufgegeben wird und der Wassergehalt der einzelnen Austauscherbelten 5aa, 5 ab usw. und die danach folgenden Gruppen 5ba, 5bb usw. von jedem Austauscherbett getrennt aufgefangen werden und erst die Fraktionen der Gruppe 1 durch die ganze Reihe geleitet und die Gruppen 5ba, 5bb usw. im nächsten Zyklus als Frakiionengruppen 1 aa, 1 ab usw. benutzt werden. Die Fraktionen, mit denen die Reaktionslösung aus den Austauscherbetten verdrängt wird, würden ebenso die Restkapazität besetzenden austauschenden Ionen von dem Austrittsbett auf das Eintrittsbett überführen; da die Reihenfolge in der Gegenreaktion umgekehrt wird, befänden sieh diese Ionen näher an der Austrittsstelle des Bettes und würden vorzeitig durchbrechen und das Produkt verunreinigen. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, daß die Fraktionengruppe 3 in so viel Untergruppen 3 a, 3 b usw. aufgeteilt wird, wie die Anzahl der Austauscherbetten der Reihe, wobei 3 a nur auf das erste, 3b nur auf das /weite Austauscherbett usw. aufgegeben wird und die Gruppe 7 in so viel Untergruppen 7a. 7b usw. aufgeteilt wird, wie die Anzahl der Austauscherbetten und 7 a vom ersten, 7 b vom zweiten Austauscherbett usw. getrennt aufgefangen wird und 7 a, 7 b usw. im nächsten Zyklus als Untergruppen 3 a, 3 b usw. benutzt werden.The process is carried out here in such a way that fraction group 1 a is divided into so many subgroups 1 aa. 1 from etc. is subdivided like the number of exchanger beds of the series, with 1 aa only on the first. 1 from only on the second exchange bed, etc. is abandoned and the water content of the individual exchangers 5aa, 5 from, etc. and the thereafter following groups 5ba, 5bb etc. from each exchange bed are collected separately and only the fractions of group 1 through the whole series and groups 5ba, 5bb etc. in the next Cycle can be used as fraction groups 1 aa, 1 ab, etc. The fractions with which the reaction solution is displaced from the exchange beds, the remaining capacity would also be occupied by exchangers Transferring ions from the exit bed to the entry bed; given the order in the backlash reversed, these ions would be located closer to the exit point of the bed and would break through prematurely and contaminate the product. For this reason it is advantageous that Fraction group 3 is divided into as many sub-groups 3 a, 3 b etc. as the number of exchanger beds of the series, with 3 a only given up on the first, 3b only on the / wide exchanger bed, etc. becomes and the group 7 in so many subgroups 7a. 7b etc. is divided, as is the number of exchanger beds and 7 a from the first, 7 b from the second exchanger bed etc. is collected separately and 7 a, 7 b etc. are used as subgroups 3 a, 3 b etc. in the next cycle.

Meistens ist es ausreichend, mit zwei Austauscherbetten zu arbeiten. In einigen Fällen kann es aber vorkommen, daß man die Reaktion mit einer so kleinen Menge der austauschenden Ionen durchführen will, daß die auszutauschenden Ionen des ersten Bettes noch nicht vollständig ersetzt sind, also bereits hier eine unausgenutzte Restkapazität zurückbleibt.Usually it is sufficient to have two exchange beds to work. In some cases it can happen that you get the reaction with such a small Amount of ions to be exchanged wants to carry out the ions to be exchanged from the first bed have not yet been completely replaced, i.e. an unused residual capacity is already left here.

Manchmal genügt es schon, wenn man die Verdrändungsfraktionen aufteilt, wie es beschrieben wurde. In anderen Fällen, in denen dies nicht mehr genügt, werden vorteilhaft statt zwei Austauscherbetten drei oder mehrere Betten verwendet. Das hier als erstes Bett geschaltete Austauscherbett wird mit einer im Verhältnis zu seiner Kapazität größeren Menge der austauschenden Ionen behandelt als im Falle von zwei Austauscherbetten. Die Zunahme beträgt beispielsweise bei drei Betten relativ 33%.Sometimes it is enough to divide the displacement fractions as described. In other cases, in which this is no longer sufficient, it is advantageous to use three instead of two exchange beds or multiple beds are used. The exchange bed, which is switched here as the first bed, is equipped with an im Proportion to its capacity larger amount of exchanging ions treated than in the case of two exchange beds. With three beds, for example, the increase is a relative 33%.

Bei der Entsalzung von wäßrigen Lösungen werden oft mehrere Paare Kationen- und Anionenaustauscherbetten hintereinandergereiht. um den Salzgehalt noch mehr zu vermindern. Es wurde festgestellt, daß das Verfahren gemäß der Erfindung mit besonderen Vorteilen zur Regenerierung dieser Austauscher verwendet werden kann, wenn die Austauscherbetten gleicher Art nach ihrer Erschöpfung in Gruppen zusammengefaßt und innerhalb dieser Gruppen in umgekehrter Reihenfolge als sie bei der Entsalzung eingesetzt wurden, regeneriert werden. Das Verfahren kann unabhängig von der Art des als erstes Bett eingesetzten Austauschers angewendet werden.In the desalination of aqueous solutions, several pairs of cation and anion exchange beds are often required lined up one behind the other. to reduce the salt content even more. It was determined, that the method according to the invention with particular advantages for the regeneration of these exchangers can be used if the exchange beds of the same type are in Groups summarized and within these groups in reverse order than in the Desalination were used, can be regenerated. The procedure can be independent of the type of can be used as the first bed used exchanger.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch während des vollkommenen Flüssigkeitsgegenstromverfahrens durchgeführt werden, bei dem in der einen Austauschreaktion die Fraktionen von oben nach unten, in der anderen Austauschreaktion von unten nach oben geleitet werden. Meistens wird in diesem Verfahren nur ein einziges Austauscherbett verwendet. Wird aber zur Erhöhung der nutzbaren Kapazität ein hohes Austauscherbett verwendet, so verursacht eine höhere DurchsatzgeschwindigkeitThe process according to the invention can also be carried out during the perfect liquid countercurrent process be carried out in which in one exchange reaction the fractions from above to the bottom, in the other exchange reaction from the bottom to the top. Most of the time, in only a single exchange bed is used in this process. But is used to increase the usable Capacity if a high exchanger bed is used, it causes a higher throughput rate

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einen zu großen Widerstand, so daß man die Flüssigkeit dann nicht mehr durch das Bett drücken kann. In diesem Falle ist es günstig, wenn man das Bett in kleinere Einheiten unterteilt. Auch in diesem Falle wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, daß in der einen Austauschreaktion die Fraktionen durch jedes Bett von unten nach oben, in der anderen Austauschreaktion durch jedes Bett von oben nach unten geleilet werden.too much resistance so that the liquid can no longer be pushed through the bed. In this case it is beneficial to divide the bed into smaller units. In this case too the process according to the invention is carried out in such a way that in one exchange reaction the fractions through each bed from bottom to top, in the other exchange reaction through each bed of be lapped up and down.

Will man nun das Produkt der Austauschreaktion auch hierbei mit möglichst hoher Konzentration erhalten, so kann man, wie beim unvollkommenen Flüssigkeitsgegenstromverfahren erwähnt, im vollkommenen Verfahren vor der Fraktionsgruppe 1 eine weitere Gruppe 1 a auf die Austauscherbettreihe aufgeben und weiterhin so verfahren, wie dort bereits beschrieben ist.If one now wants to obtain the product of the exchange reaction with the highest possible concentration, so one can, as mentioned in the case of the imperfect liquid countercurrent process, in the perfect Procedure before fraction group 1 give up another group 1 a on the row of exchanger beds and proceed as already described there.

Will man nun die Produkte der beiden Austauschreaktionen möglichst frei von den austauschenden Ionen erhalten, so kann dies vorteilhaft dadurch erreicht werden, daß die Menge der aufgegebenen Ionen vermindert wird. Diese Verminderung der Ionen ist von Fall zu Fall anders und hängt von der Natur des Ionenaustauschers, von der durchgeführten Austauschreaktion und von der Durchsatzgeschwindigkeit der Lösungen ab. Maßgebend ist dabei immer diejenige Reaktion, deren Trennkonstante kleiner als 1 ist; denn bei dieser Reaktion brechen die austauschenden Ionen schneller durch als in der Gegenreaktion. So ist es beispielsweise zum erstenmal gelungen, einen stark sauren Kationenaustauscher, der in der Wasserentsalzung Calcium- und Natriumionen aufgenommen hat, mit 103 bis 105 °/o der aufgenommenen Kationen, in chemischen Äquivalenten gemessen, an Salzsäure zu regenerieren und dabei eine Kapazität nutzbar zu machen, die mehr als 60 % der Totalkapazität der Austauscherbetten entsprach, also eine nutzbare Kapazität üblicher Größe darstellte.If one now wants the products of the two exchange reactions as free from the exchanging reactions as possible Ions obtained, this can advantageously be achieved by increasing the amount of the abandoned Ions is reduced. This reduction in ions differs from case to case and depends on the person Nature of the ion exchanger, the exchange reaction carried out and the throughput rate of the solutions. The decisive factor is always that reaction, its separation constant is less than 1; because in this reaction the exchanging ions break through faster than in the backlash. For example, it has been possible for the first time to use a strongly acidic cation exchanger, which has absorbed calcium and sodium ions in water desalination, with 103 to 105% to regenerate the absorbed cations, measured in chemical equivalents, with hydrochloric acid and to make usable a capacity that is more than 60% of the total capacity of the exchange beds corresponded, so represented a usable capacity of usual size.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann sowohl für den Kationen- als auch für den Anionenaustausch verwendet werden. Anzahl und Volumen der notwendigen Fraktionen werden zweckmäßig zuvor im Labor durch Vorversuche festgestellt. Die Übertragung der Laborversuche in Betnebsmaßstäbe erfolgt dann auf Grund des Volumens der Austauscherbetten, d. h., die Fraktionen müssen, auf das Bettvolumen bezogen, das gleiche relative Volumen erhalten.The method according to the invention can be used for both cation and anion exchange be used. The number and volume of the necessary fractions are expediently determined beforehand in the laboratory determined by preliminary tests. The laboratory tests are then transferred to an operational scale due to the volume of the exchanger beds, d. i.e., the fractions must be based on the bed volume related, obtained the same relative volume.

Oft besteht ein Austauschzyklus aus mehreren Austauschreaktionen. So werden beispielsweise aus dem aus der Zuckerrübe erhaltenen und durch KaIk- und Kohlendioxydzufuhr geklärten Saft, dem sogenannten Dünnsaft, die Kationen und die Aminosäuren durch einen Kationenaustauscher aufgenommen. Um die Aminosäuren getrennt zu gewinnen, wird der Kationenaustauscher mit einer Ammoniaklösung behandelt, wobei die Ammoniumionen die Aminosäuren ersetzen. Danach wird das Austauscherbett mit Säure regeneriert. In diesem Fall wird durch das erfindungsgemäße Verfahren auch für die Ammoniaklösung eine bessere Ausnutzung und die Erhaltung ihrer Konzentration gesichert.An exchange cycle often consists of several exchange reactions. For example, from the juice obtained from the sugar beet and clarified by adding calcium and carbon dioxide, the so-called Thin juice, the cations and the amino acids absorbed by a cation exchanger. In order to obtain the amino acids separately, the cation exchanger is treated with an ammonia solution, where the ammonium ions replace the amino acids. After that the exchange bed is with Acid regenerates. In this case, the method according to the invention is also used for the ammonia solution a better utilization and the maintenance of their concentration ensured.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird an Hand der nachstehenden Beispiele näher erläutert:The method according to the invention is explained in more detail using the following examples:

example 1

Hierbei wurden zwei Austauscherbetten, die je 150 ml eines stark sauren Kationenaustauschers enthielten, verwendet. Auf diese Betten wurde eine Lösung aufgegeben, die pro Liter 50 mval CaCI., um 10 mval NaCl enthielt. Nach Erreichen der Kationen konzentration von 6 mval/l in der ausfließenden Lösung wurde die Aufgabe der Lösung abgebrochen bis dahin waren 7,3 1 Lösung durchgclciteU Das Bettpaar hatte dabei 438 mval Kationen aufgenommen Der durchschnittliche Kationengehalt der gesamter ausfließenden Lösung betrug 0,25 mval/l. Nun wurdeHere, two exchanger beds, each containing 150 ml of a strongly acidic cation exchanger, used. A solution containing 50 mEq CaCl., Um per liter was applied to these beds Contained 10 meq NaCl. After reaching the cations concentration of 6 meq / l in the outflowing solution if the task of the solution was canceled by then 7.3 1 solution were throughgclciteU The bed couple had absorbed 438 mEq cations. The average cation content of the total outflowing solution was 0.25 meq / l. Well was

ίο die Reihenfolge der Austauscherbetten umgekehn und diese regeneriert. Dazu wurden folgende" Fraktionen verwendet:ίο reverse the order of the exchange beds and regenerates them. The following "fractions were used for this purpose:

Nr. derNo. of Zusammensetzung derComposition of CaCI₂ CaCI ₂ FraktionenFactions FraktionenFactions Konzentration in val/lConcentration in val / l 2,102.10 HClHCl 1,731.73 NaClNaCl 11 1,701.70 1,501.50 0,100.10 22 2,322.32 1,281.28 0,100.10 33 2,722.72 1,181.18 0.090.09 44th 2,802.80 1,051.05 0,070.07 55 2,922.92 0,900.90 0,050.05 66th 3,103.10 0,670.67 0,010.01 77th 3,173.17 0,450.45 0,010.01 88th 3,423.42 0,010.01 99 3,553.55 0,00.0 0,000.00 Zugabe:Encore: 4,004.00 0,00.0 1010 0,920.92 1111th 0,040.04

Das Volumen der ersten 9 Fraktionen betrug 100 ml, das der Zugabe 150 ml, das der FraktionerThe volume of the first 9 fractions was 100 ml, that of the addition 150 ml that of the fractionator

10 und 11 60 ml.10 and 11 60 ml.

Aus der ausfließenden Lösung wurden zuersl 320 ml als Produkt der Regenerierung abgeführt, das 160 mval HCl und 440 mval Calcium- und Natriumionen enthielt. Danach wurden die Fraktionen 1 bisFrom the outflowing solution, 320 ml were discharged as the product of the regeneration, the Contained 160 meq HCl and 440 meq calcium and sodium ions. Then the fractions 1 to

11 zurückgefüllt. Schließlich wurden 180 ml Wasser aufgegeben, um auch die letzte Fraktion zurückzufullen. Die Aufgabegeschwindiekeit der Fraktionen11 refilled. Finally 180 ml of water were added in order to also fill up the last fraction. The task speed of the factions

betrug 7,5 ml/min.was 7.5 ml / min.

Hätte man mit einem Austauscherbett von 300 ml Füllung im einfachen Verfahren gearbeitet, so hätte man zur Sicherung der oben gegebenen Austauschleistung von 438 mval 890 mval 4 η-Salzsäure aufgeben müssen. Dabei wäre aber nur ein durchschnittlicher Kationengehalt der behandelten Lösung von 0,6 mval/l statt 0,25 mval/l zu erreichen gewesen. Um den erfindungsgemäß erreichten niedrigen Katlonengehalt im einfachen Verfahren zu erreichen,If you had worked with an exchanger bed of 300 ml filling in the simple process, you would have to ensure the above given exchange rate of 438 meq 890 meq 4 η-hydrochloric acid have to. In this case, however, only an average cation content of the treated solution would be 0.6 meq / l instead of 0.25 meq / l could be achieved. About the low catalyst content achieved according to the invention to achieve in a simple process,

"o hatte man 1200 mval 4 η-Salzsäure aufgeben müssen; dabei wäre zwar die arbeitende Kapazität etwas erhöht, aber die Säure noch viel schlechter ausgenutzt worden."o one had to give up 1200 meq of 4 η-hydrochloric acid; the working capacity would be increased somewhat, but the acid would be utilized much worse been.

Hätte man dagegen ein dem erfindunes^emäßenIf, on the other hand, one had something according to the invention

<>5 Verfahren ähnliches Fraktionenverfahren, aber unter Verwendung eines einzigen Austauscherbetts mit ebenfalls 300 ml Austauscher ausgeübt, so wären zur Sicherung des niedrigen Kationeneehaltes der cesam-<> 5 procedure similar fraction procedure, but under Use of a single exchanger bed with also 300 ml exchanger exercised, so would be for Ensuring the low cation content of the cesam

ten behandelten Lösung 900 mval 4 η-Salzsäure erforderlich gewesen.th treated solution 900 mEq 4 η-hydrochloric acid required been.

Example 2

Auf ein frisch regeneriertes Austauscherbettpaar, das im Bett A 85 ml und im Bett B 137 ml des stark basischen Anionenaustauschers Typ Il enthielt, wurden 2 1 einer ursprünglich 50 mval/1 NaLl enthaltenden Lösung aufgegeben, die zuvor durch ein ähnliches Bettpaar geleitet worden war. Danach wurden 3,25 1 frische Lösung aufgegeben. Aus dem Ausfluß des Bettpaares wurden 3,25 1 abgeführt und davon 2 1 auf ein nächstes, frisch regeneriertes Bettpaar geleitet. In der abgeführten Lösung waren 4,5 mval NaCl und 45,5 mval NaOH im Liter enthalten. Das Bettpaar hat also 148 mval NaCl aufgenommen.On a freshly regenerated pair of exchange beds, which is 85 ml in bed A and 137 ml in bed B basic anion exchanger type II contained, 2 1 were originally 50 meq / 1 NaLl containing Abandoned solution that had previously been passed through a similar pair of beds. After that were 3.25 1 fresh solution given up. 3.25 l were discharged from the outflow of the pair of beds and from it 2 1 directed to a next, freshly regenerated pair of beds. In the discharged solution there were 4.5 meq Contains NaCl and 45.5 meq NaOH per liter. The bed couple has absorbed 148 meq NaCl.

Zur Regenerierung wurde die Reihenfolge umgekehrt. Auf das Bett B wurde die Fraktion 1 (50 ml) und die Fraktion 4 (100 ml) aufgegeben. Aus dem Bett flössen 45 ml Wasser aus, das verworfen wurde. Danach wurde die Fraktion 1 zurückgcfüllt. Die anschließend ausfließende Lösung wurde auf das inzwischen ebenfalls vorbereitete Bett A weitergeleitet. Auf das Bett A wurden zusätzlich die beiden Fraktionen 2 und 3 (je 50 ml) aufgegeben und das ausfließende Wasser (75 ml) verworfen. Nun wurden die Fraktionen 2 und 3 zurückgefüllt, wobei die aus dem Bett B kommende Lösung schon aufgegeben werden mußte. Nach der Fraktion 4 wurden auf das Bett B die Fraktionen 5 und 6 (jeweils 100 ml) und die Fraktionen 7 und 8 (jeweils 200 ml) aufgegeben. Die aus dem Bett B ausfließende Lösung wurde sofort auf das Bett A geleitet. Aus dem Bett A wurde nach dem Zurückfüllen der Fraktionen 2 und 3 das Produkt der Regenerierung in einer Menge von 120 ml erhalten, wonach die Fraktionen 4 bis 8 der Reihe nach zurückgefüllt wurden. Auf das Bett B wurde nun frische Lauge, und zwar 110 ml 1,47 η NaOH gegeben und anschließend die Fraktion 9 (50 mlV, der Ausfluß wurde weiterhin auf das Bett A geleitet. Jetzt wurde auf das Bett B Wasser aufgegeben und die Fraktion 9 aus dem Bett B zurückerhalten. Auf das Bett A wurden nun die Fraktionen 10 und 11 (50 ml) aufgegeben, um auch die letzte Fraktion 8 zurückfüllen zu können. Schließlich wurde auf das Bett A Wasser gegeben und im Ausfluß die Fraktionen 10 und 11 zurückerhalten.The order was reversed for regeneration. Fraction 1 (50 ml) was added to bed B and fraction 4 (100 ml) abandoned. 45 ml of water flowed out of the bed and was discarded. Fraction 1 was then backfilled. The subsequently flowing out solution was on the meanwhile also prepared bed A forwarded. The two fractions were also placed on bed A 2 and 3 (50 ml each) given up and the water flowing out (75 ml) discarded. Now the Fractions 2 and 3 filled back, with the solution coming from bed B being given up had to. After fraction 4, fractions 5 and 6 (100 ml each) and the fractions were transferred to bed B 7 and 8 (each 200 ml) abandoned. The solution flowing out of bed B immediately became up the bed A headed. After the backfilling of fractions 2 and 3, bed A became the product obtained from regeneration in an amount of 120 ml, followed by fractions 4 to 8 in order were refilled. Fresh lye, 110 ml of 1.47 η NaOH, was then added to bed B and then fraction 9 (50 mlV, the effluent continued to be directed to bed A. Now water was placed on bed B and the Recovered fraction 9 from bed B. Fractions 10 and 11 (50 ml) were then transferred to bed A abandoned in order to be able to fill back the last fraction 8. Finally, on bed A Given water and the fractions 10 and 11 received back in the effluent.

Es wurde also durch Verwendung von 162 mval NaOH eine Kapazität von 148 mval nutzbar gemacht, was einem Laugenbedarf von 109%> entspricht. Die nutzbare Kapazität war dabei 0,67 val/1.A capacity of 148 mval was made usable by using 162 mEq NaOH, which corresponds to a lye requirement of 109%>. The usable capacity was 0.67 eq / 1.

Example 3

5555

Es wurden zwei Austauscherbetten mit je 300 ml stark saurem Kationenaustauscher als Bettpaar eingesetzt. Die aufgegebene Lösung enthielt 10 mval/1 CaCl., und 2 mval/1 NaCl. Als CaO ausgedrückt beträgt "der Kationengehalt 34°, die Härte 28°. Bis zum Erreichen des Durchbruchwertes von lOre!."/o konnten 67 1 Lösung aufgegeben werden, aus der 783 mval Kationen aufgenommen wurden. Der Kationenschlupf betrug im Durchschnitt 0,05 mval = 1,4 ppm CaO. Zum Regenerieren wurden bei umgekehrter Reihenfolge der Austauscherbetten folgende Fraktionen aufgegeben:Two exchange beds, each with 300 ml of strongly acidic cation exchanger, were used as a pair of beds. The applied solution contained 10 meq / 1 CaCl., And 2 meq / 1 NaCl. Expressed as CaO is "the cation content 34 °, the hardness 28 °. Until the breakthrough value of lOre!" is reached. "/ o 67 1 solution could be abandoned, from which 783 mEq cations were taken up. The cation slip averaged 0.05 meq = 1.4 ppm CaO. For regeneration were reversed The following fractions are given up in the order of the exchange beds:

Nr. der
FraktionenNo. of
Factions

Zusammensetzung der Fraktionen
Konzentration in val/1Composition of the political groups
Concentration in val / 1

HCIHCI

CaCL,CaCL,

NaClNaCl

11 0,500.50 3,003.00 0,400.40 22 0,920.92 2,802.80 0,330.33 33 1,281.28 2,502.50 0,300.30 10 410 4 1,751.75 2,222.22 0,130.13 55 2,002.00 1,881.88 0,070.07 66th 2,152.15 1,651.65 0,050.05 77th 2,382.38 1,481.48 0,030.03 15 815 8 2,702.70 1,081.08 0,020.02 Zugabe:Encore: 4,004.00 99 0,850.85 1010 0,030.03

Das Volumen der Fraktionen 1 bis 8 betrug 200 ml, das der Zugabe 2(JO mi, das der Fraktionen 9 und 10 100 ml. Es mußten also nur 102,5⁰/o HCl verwendet werden. Aus der ausfließenden Lösung wurden zuerst 585 ml als Produkt der Regenerierung abgetrennt, danach die Fraktionen zurückgefüllt. Um dies zu vervollständigen, mußten 370 ml Wasser nachgegeben werden. Die Aufgabegeschwindigkeit betrug 15 ml/min.The volume of the fractions 1 to 8 was 200 ml, the addition of the 2 (JO mi, which were fractions 9 and 10 100 ml. There must therefore be used only 102.5 ⁰ / o HCl. From the effluent solution first 585 ml separated off as the product of the regeneration, then the fractions back in. To complete this, 370 ml of water had to be added. The feed rate was 15 ml / min.

Example 4

Bei der Wasserentsalzung wurde zum Austausch der Kationen gegen Wasserstoffionen ein Kationenaiistauscherbett verwendet. Dabei wurde das Wasser von unten nach oben, die Regeneriersäure von oben nach unten aufgegeben. Das Bett wurde während der Wasseraufgabe von oben her mit Wasser, das bereits einmal das Austauscherbett durchflossen hatte und dessen Zusammensetzung dem Hauptstrom entsprach, beströmt. Unterhalb der obersten Bettschicht befand sich ein Röhrensystem mit angesetzten Rillenkörpern, durch die beide Ströme weggeleitet wurden. Das Wasser wurde so lange durchgeleitet, bis der Kationengehalt auf 5%> des Eingangswertes anstieg. Dann wurde rückgespült und regeneriert.In the case of water desalination, a cation exchange bed was used to exchange the cations for hydrogen ions used. The water was from the bottom up, the regenerating acid from the top abandoned down. The bed was filled with water from above while the water was being fed in had once flowed through the exchanger bed and whose composition corresponded to the main flow, flowed. Below the topmost bed layer was a pipe system with attached grooved bodies, through which both currents were diverted. The water was passed through until the cation content to 5%> of the input value. Then it was backwashed and regenerated.

Auf das 11 fassende Austauscherbett wurden folgende Fraktionen gegeben:The following fractions were placed on the 11-capacity exchanger bed:

Nr. derNo. of Zusammensetzung der FraktionenComposition of the political groups CaCl₂ CaCl ₂ NaCINaCl FraktionenFactions Konzentration in val/1Concentration in val / 1 3,053.05 0,450.45 HClHCl 2,822.82 0,350.35 11 0.400.40 2,502.50 0,300.30 22 0,880.88 2,222.22 0,130.13 33 1,281.28 1,881.88 0,050.05 44th 1,751.75 1,661.66 0,040.04 55 2,022.02 1,501.50 0,030.03 66th 2,172.17 1,091.09 0,010.01 77th 2,352.35 88th 2,702.70 Zugabe:Encore: 4,004.00 99 0,950.95 1010 0,050.05

13 1413 14

Das Volumen der Fraktionen 1 bis 8 betrug triunigehalt von 2<~>" o. Es konnten 190 1 WasserThe volume of fractions 1 to 8 was 2% triune content. 190 liters of water could be used

350 ml, das der Zugabe 345 ml, das der Fraktionen 9 zum genannten Punkt durehgclciiet werden. Es w350 ml, that of the addition 345 ml, that of fractions 9 are byehgclciiet to the point mentioned. It w

und 10 150 ml. den 1350 mval Kationen aufgenommen, d. h.and 10 150 ml. the 1350 mEq cations absorbed, d. H.

Das aufgegebene Wasser enthielt 20° dH als Kat- 13S0 mval HCl wurden zu 98¹Vu ausgenutzt.The added water contained 20 ° dH as Kat- 13S0 mEq HCl was used up to 98 ¹ Vu.

ionen bei einer Alkalität von 30% und einem Na- 5ions with an alkalinity of 30% and a Na- 5

Claims

1642 2,810 claims:

1. Method for carrying out at least one exchange reaction of an exchange cycle in the liquid countercurrent, characterized in that the exchange reaction with the following groups:

1. a group of fractions whose total concentration is practically constant and which the ions to be exchanged in decreasing to almost zero and the exchanging ones Contain ions in a correspondingly increasing concentration,

2. a fixed amount of the pure solution of the exchanging ions,

• 3. a group of fractions, the total concentration of which decreases to almost zero and which mainly contain the exchanging ions, and

4. a fixed amount of pure water,

end that the following fractions will result from the exchange reaction:

5. a solution which contains the water content of the or * ⁵ exchange beds and predominantly the ions to be exchanged with small amounts of the exchanging ions that decrease to zero,

6. a group of political groups whose composition is identical to that of group 1, and

7. a group of parliamentary groups whose composition is identical to that of group 3 is,

3535

and that the designated 5 solution is removed from the system and groups 6 and 7 in the can be used as groups 1 and 3 in the next cycle.

2. The method according to claim 1, characterized in that the liquid countercurrent process using two or more exchange beds, their order in the different Exchange reactions are reversed and all top-down of the fractions flowed through, is carried out.

3. The method according to claim 2, characterized in that before the Fraktiunengruppe 1 fine further group 1 a is abandoned on the exchanger bed series, which contain the ions to be exchanged in increasing, but the total concentration of group 1 not reaching concentration, and that from the bed series before tier group 5, the following fractions flow out ¹

5 a) a fixed amount of a solution that the water content of the exchange beds Contains small amounts of the ions to be exchanged.

5 b) a group of political groups, their composition is identical to that of group 1 a, and

5 c) a fixed amount of a solution that predominantly contains the ions to be exchanged in contains a concentration which is almost equal to the total concentration of the Grupnc 1 is.

and that the solutions .5 a and 5 c_from the system werucn uuu .αιν- ^. ~ ^ ~ - ~ .... .- .., v ... ^., Cycle is used as group 1 a.

4 The method according to claims 2 and 3, characterized in that the fraction group 1 a ^ is divided into as many subgroups 1 aa, 1 ab, etc. as the number of exchanger beds in the series, the group 1 aa only on the first, the Group 1 from is only given up on the second exchanger bed etc. and the water content of the individual exchanger beds 5aa, 5 from etc. and the groups 5 ba, 5 bb etc. that follow thereafter are separated from each exchanger bed and only the fractions of group 1 are separated by " the whole row and the groups 5ba, 5bb etc. are used in the next cycle as fraction groups 1 aa, 1 ab etc.

5. The method according to claims 2 to 4, characterized in that the Fraktioner · - aruppe 3 "is divided into as many subgroups 3 a, 3 b etc. as the number of exchanger beds in the series, vvobii 3 a only on the first , 3 b is only given to the second exchange bed etc. and group 7 is divided into as many sub-groups 7a, 7b etc. as the number of exchange beds and 7 a is collected separately from the first 7 b from the second exchange bed etc. and 7 a, 7 b etc. are used as subgroups 3 a, 3 b etc. in the next cycle.

6. The method according to claims 2 to 5 thereby characterized in that the volume of the individual exchanger beds is the same.

7. The method according to claims 2 to 6, characterized in that the desalination applied by aqueous solutions and alternately "one behind the other lined up cations and anion exchange beds combined in groups of the same type and within these Groups are regenerated in reverse order.

8. The method according to claim 1, characterized in that the liquid countercurrent process is carried out by means of one or more exchanger beds, the fractions in one exchange reaction from top to bottom and in the other exchange reaction from be passed down through the exchanger beds.

9. The method according to claim 3, characterized in that the liquid countercurrent process is carried out by means of one or more exchanger beds, the fractions in one exchange reaction from top to bottom and in the other exchange reaction from bottom up du ro the exchange beds escort will.

10. The method according to claims 1 to 9, characterized in that in the exchange reactions the ionic content of the pure solutions designated as group 2 of the exchanging ones Ions is dimensioned so that the solutions 5 or 5 c only the ions to be exchanged and at most Contains traces of the exchanging ions.