DE1717079C - Verfahren zur Herstellung von Wasser hoher Reinheit aus natürlichem Wasser - Google Patents

Description

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Viele natürliche Wasser enthalten gelöste orga· tanenaustausoherharzeedannUberwundenwerdenkännlsche Stoffe, die meist aus sogenannten Fulvo- nen, wenn man das Wasser zunächst durch ein Bett »Huren bestehen. Obwohl diese organischen Stoffe von Aktivkohle, dann durch ein Bett eines vorzugsnur in geringen Mengen enthalten sind, haben sie weise In Salzform befindlichen Anlonenaustauechersich als sehr störend erwiesen, wenn das Wasser mit- 5 harzes, das stark basische Gruppen enthalt, und antels Ionenaustauschharzen (im besonderen bei Ver- schließend durch das Bett des lonenaustausoherwendung eines Mlsohbettes aus Anlonen- und Kat- harzes odtr die elektrodlalytlsche Zelle leitet. Die in ionenaustauschharzen) oder auf elektrodlalytlschem diesem Sinne gemäß der Erfindung zu verwendenden Wege mit lonenselektlven Membranen zur Herstel- Harze können beispielsweise konventionelle, mikrolung von Wasser hoher Reinheit entsalzt wird. io poröse Harze sein; vorzugsweise werden Jedoch für Die organische Substanz scheint jedoch bei der die vorliegenden Zwecke makroporöse Harze, d. h. Entsalzung mittels Ionenaustauschharzen irreversibel Harze verwendet, die auf den in der britischen Paan das Anionenaustauschharz gebunden zu werden, tentschrift 860695 ausfuhrlich beschriebenen Test das somit allmählich verschmutzt wird. Eine Folge zufriedenstellend ansprechen und die beispielsweise davon ist, daß das Harz nach jeder Regeneration mit i$ wie in der britischen Patentschrift 849122 beschrie-Wasser zunehmend !finger ausgewaschen werden ben hergestellt werden können. In beiden Fällen muß, um Wasser angemessener Reinheit in dem werden die besten Ergebnisse erzielt, wenn im nächsten Betriebslauf zu erhalten. Natürlich wird die wesentlichen alle Anionenaustauschgruppen in dem Austauschkapazität des Harzes in diesem Lauf im Harz stark basisch sind.

Verhältnis zu dem Austausch, der während des Aus- ao Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens Waschvorganges stattfindet, verringert. Zuletzt wird ist es nicht erforderlich, daß bei der Vorbehandlung die Kapazität so gering, daß das Harz nutzlos ist und ein Austausch anorganischer Anionen stattfindet, vorverworfen werden muß, da keine Mittel bekannt sind, zugsweise sollte ein solcher vielmehr nicht oder im wedas verschmutzte Harz zufriedenstellend wiederver- sentlichen nicht stattfinden, obgleich anfänglich eine wendbar zu machen. ■ aj kurze Zeit lang ein Harz, das sich nicht im anorga-

Bei der elektrodialytischen Entsalzung von Brack- nisch-ionischen Gleichgewicht mit dem Wasser bewasser verschmutzt die organische Substanz anderer- findet, anorganische Anionen austauschen wird, bis seits die anionenselektiven Membranen und verur- das Gleichgewicht hergestellt ist. Aus diesem Grunde sacht einen ständigen Anstieg des elektrischen Wider- ist es vorteilhaft, wenn das Harz anfänglich in einer Standes, so daß eine immer stärkere Spannung und 90 Salzform vorhanden ist, da es, obgleich es in der folglich eine immer größere Energiezufuhr erforder- Form freier Base verwendet werden kann, dann Hylich ist, um die Leistung an aufbereitetem Wasser auf- droxylionen gegen anorganische Anionen in dem rechtzuerhalten. Wasser unter Bildung von Natronlauge austauschen

In Anbetracht der erheblichen wirtschaftlichen wird, bis es sich im anorganischen Gleichgewicht mit Verluste, die durch die geschilderten Störungen ver- 35 dem Wasser befindet.

ursacht werden, hat es nicht an Versuchen zu deren In der Praxis ist ein solcher Austausch nicht immer

Beseitigung gefehlt. So ist es bekannt, daß organische wünochcusAveii, du jegliche härtebildenden Salze ir Substanz durch ein Anionenaustauschharz mit stark dem Wasser ausgefällt werden und dazu neigen, das basischen Gruppen in einer Salzform, beispielsweise Bett zu verstopfen. Besteht erst ein anorganisches in der Chloridform, entfernt werden kann und daß, 40 Gleichgewicht zwischen dem Wasser und dem Harz, wenn das Harz keine organische Substanz mehr ent- bleibt das Wasser durch einen Kontakt mit de,..- Har? fernt, es z. B. mit einer konzentrierten Natriumchlo- und der Kohle unverändert, nur daß organische Sun ridlösung regeneriert werden kann. Ein auf diese stanzen daraus entfernt weiden.
Weise regeneriertes Anionenaustauschharz wurde Es ist bekannt, ein Anionenaustauschharz mit

einem Mischbett aus Kationen- und Anionenaus- 45 schwach basischen Gruppen und Aktivkohle in dieser tauschmaterialien vorgeschaltet, um diese gegen die Weise hintereinandergeschaltet für die Aufbereitung organische Substanz zu schützen. Ein solches Bett von Industrieabwässern, wie in den britischen Paentfernt jedoch niemals alle organischen Substanzen, tentschriften 713 911 und 741232 beschrieben, zu und in der Praxis passieren 20% oder mehr der ein- verwenden. Hierbei handelt es sich jedoch um strömenden Substanz das Bett, so daß die oben be- 30 Wässer, die sowohl nach Art als auch Umfang der schriebenen Schwierigkeiten zwar verringert, jedoch Verunreinigungen mit den erfindungsgemäß aufbeauf keinen Fall vollständig behoben werden. Wäh- reiteten Wässern nicht vergleichbar sind. Auch rend weiterhin das Harz m der Salzform eine ge- konnte daraus nicht abgeleitet werden, daß die erringere Tendenz zur Verschmutzung hat als in einem findungsgemäße, hiervon zweifellos verschiedene entsalzenden Mischbett, tritt eine gewisse irreversible 33 Verfahrensweise die Herstellung von Wässern hoher Absorption ein, und das Harz verliert letztlich seine Reinheit in technisch und wirtschaftlich einfacher Fähigkeit, organische Substanzen zu entfernen. und wirkungsvoller Weise ermöglicht.

Es ist ferner bekannt, daß organische Substanzen Der Unterschied zwischen der Aufbereitung von

durch Aktivkohle aus Flüssigkeiten entfernt werden Industrieabwässern nach dem bekannten anderen können. Diese entfernt jedoch auch wieder nicht alle 60 Verfahren und der Wasseraufbereitung nach der Erorganischen Substanzen aus dem Wasser; sie entfernt findung ist auch tatsächlich aus der Reinheit der aufsogar noch weniger als ein Anionenaustauschharz. bereiteten Flüssigkeit zu ersehen. Der Zustand der

Es wurde nunmehr überraschenderweise festge- Flüssigkeit wird durch ihr Sauerstoffabsorptionsverstellt, daß die zuvor geschilderten Nachteile bei der mögen angezeigt. Die Sauerstoffabsorptionszahl Herstellung von Wasser hoher Reinheit durch Entsal- 83 (O.A.) ist das Gewichtsmaß des Sauerstoffes, der zung natürlichen organische Substanzen enthalten- aus saurer PermanganatlÖsung nach 4stündigem Konden Wassers mittels Ionenaustausch bzw. auf elek- takt der Flüssigkeit und der Lösung bei einer Tempetrodialytischem Wege unter Vorschaltung eines An- ratur von 27⁰C absorbiert wurde, und wird in mg/1

Angegeben. Bei den erwähnten früheren Verfahren betrugt der O, A,-Wert des aufbereiteten Ablaufe» 40 oder mehr. Im Rahmen des Verfahrens gemäß deir vorliegenden Erfindung hat ein typisches aufzubereitendes Wasser einen O. A.-Wert von 1,0, der durch das erflndungsgemaße Verfahren auf weniger als 0,1 herabgesetzt wird. Mit dieser Menge an organischer Substanz stieß man auf keinerlei Schwierigkeiten bezüglich organischer Verschmutzung bei der Entsalzung, d. h., wenn das Wasser zur Entfernung an- no organischer Ionen weiter aufbereitet wird, indem man es entweder Über ein Mischbett aus mikroporösen Anionenaustausch- und Kationenaustauschharzen oder durch eine elektrodialytische Zelle mit Membranen leitet, die aus einem mikroporösen Anionenaustauschharz bestehen oder dieses enthalten. Ferner genllgt das Wasser äußerst hohen Ansprüchen, z. Ei. als Wasser, das in der Herstellung verschiedener elektronischer Ausrüstungsteile oder bei gewissen Arbeiten der Oberflächenchemie verwendet wird, wo ao bei einem O. A.-Wert von 1,0 das Wasser nicht mehr einwandfrei ist.

Die Art und Weise, in welcher dabei die organische Substanz entfernt wird, ist nicht bekannt. Es ist möglich, daß die organische Substanz in dem Wasser ein as kompliziertes Stoffgemisch ist und daß die Kohle einige der Substanzen und das Austauscherharz dann die restlichen Substanzen entfernt.

Es scheint, daß die Kohle gerade die organischen Substanzen, die irreversibel an das Harz gebunden werden, entfernt. Aus diesem Grunde muß das Wasser zuerst über die Kohle geleitet werden, wodurch die Lebensdauer eines mikroporösen Harzes verlängert wird. Vorzugsweise ist das Harz makroporös.

Beispielsweise wurde Londoner Wasser, das organische Substanz in der Größenordnung von 1,0 O. A. enthält, gesondert mit einer Geschwindigkeit von 25 ml/Min, geleitet über

a) ein Bett Aktivkohle (die unter der eingetragenen Wortmarke Cnlorosorb verkauft wurde),

b) ein Bett Anionenaustauschharz mit quaternärcu Ammoniumgruppen ir. der CltS«jiiiiioaii und

i.) am üsti d.i&ui>cu Kohle und dann durch ein Bett desselben Harzes.

Die Betten enthielten jeweils SO ml Material bei 4s einer Schichthöhe von 20 cm.

Die organische Substanz in den Abläufen wurde analysiert. Bei dem Kohlebett a) belief sich die organische Substanz in dem Ablauf anfänglich auf 0,10. A., stieg jedoch ständig an, bis sie nach 1001 0,54 O. A. betrug, und blieb In dieser Größenordnung, bis der Lauf nach einem Durchsatz von 2501 abgebrochen wurde.

Die organische Substanz in dem Ablauf au» dem Harzbett b) betrug ebenfalls anfänglich 0,10. A. und stieg während des Durchsatzes der 2501 ständig an, bis letztlich ein Weirt von 0,25 O. A. erreicht war. In dem Ablauf aus den beiden Betten c) wurde ein O. A.-Wert von nur 0,04 ermittelt, und dieser geringe Wert blieb während des Durchsatzes von 2001 unverändert.

Ist das Kohleraaterial erschöpft, kann es regeneriert werden, indem man es mit einer 5°/oigen Natronlaugelösung behandelt. Während der Regeneration sollte die Natronlauge zweckmäßigerweise eine Temperatur von mindestens 80° C haben, wenn eine nahezu vollständige Regeneration erreicht werden soll, d.h., wenn fast alle absorbierten organischen Substanzen entfernt werden sollen.

Ist das Harz erschöpft, so kann es für eine Wiederverwendung mit einer Natriumchloridlösung einer beispielsweise lO°/oigen Konzentration aufbereitet werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Wasser hoher Reinheit durch Entsalzung natürlichen organische Substanzen enthaltenden Wassers mittels lonenaustauschharzen bzw. auf elektrodialytischem Wege unter Vorschaltung eines Anionenaustauscherharzes, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasser zunächst durch ein Bett von Aktivkohle, dann durch ein Bett eines vorzugsweise in Salzform befindlichen Anionenaustauscherharzes, das stark basische Gruppen enthält, und anschließend durch das Bett des Ionenaustauschharzes oder die elektrodialytische Zelle leitet

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man makroporöse» Harz verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein makroporöses Harz verwendet, in dem im wesentlichen alle Anionenaustauschgruppen stark basisch sind.