DE1914139A1 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Ionenaustausch in Fluessigkeiten - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zun kontinuierlichen Ionenaustausch in Flüssigkeiten Es ist bekannt, Ionenaustauschverfahren kontinuierlich durchzuführen, indem man Doppolmembranen, zwischen denen sich austauschmasse befindet, in Form eines endlosen Bandes zunächst durch die zu entsalzende Ausgangslösung und anschließend durch eine Regenerierlösung führt.
• Andererseits ist die Herstellung von Ionenaustauschern in Badenform bekannt. Im allgemeinen werden hiersu vollsynthetische Fäden, beispielsweise solche aus Polyvinylchlorid oder Acrylpolyierisaten durch Phosphorylierung oder Aminierung in Austauscher überführt, Auch die Herstellung von Geweben und Gewirken aus diesen Fasern ist bekannt.
• Die Erfindung betrifft nun ein kontinuierliches Ionenaustauschverfahren in Flüssigkeiten, bei welchem ein Drehfilter benutzt wird, das mit einem Band, Tuch oder Filz aus bustauschmaterial bespannt ist. Dieses Band wird außerhalb der zu entsalzenden Flüssigkeit kontinuierlich regeneriert.
• Die das Gewebe, das Tuch oder Filz bildenden Fasern können in bekannter Weise entweder durch Verspinnen von Eunstharzen, die ionenaustauscheigenschaften besitzen, hergestellt oder auch durch Nachbehandeln gesponnener Chemiefasern gewonnen werden.
• Dabei können an die Fasermasse Sulfonxäuregruppen, Amingruppen oder quaternäre Ammonium- oder Phosphoniungruppen angelagert werden. Die auf die eine oder andere Weise hergestellten Austauschmassen besitzen vorzugsweise eine Austauschkapazität von mindestens 2,5 wval/g. Die Fäden können gegebenenfalls unter Verwendung eines Stützgewebes aus nichtquellenden inerten Fasern zu einem Gewebe oder Vlies verarbeiXt werden. Stattdessen kann die Austauschmasse aber auch ohne Verspinnung nach bekannten Verfahren in die Form eines KPmmer- oder Schauistoffvlieses gebracht werden. Das auf die eine oder andere reise erhaltene tuchförmige Gebilde wird zum überziehen des Drehfilters verwendet und dient so zum Ionenaustausch, Dabei wird die Flüssigkeit in bekannter Weise durch Über- oder Unterdruck von außen nach innen oder umgekehrt durch die Oberfläche des Drehfilters hindurchgeschickt. Obwohl die Dicke des Gewebes oder Vlieses, durch das die Flüssigkeit hindurchtritt, nur gering ist, erhält man überraschenderweise einen sehr wirksamen Ionenaustausch bzw.
• eine sehr gute Ionen-Absorption in der Faserrlasse. Die guten Ergebnisse erklären sich wohl in erster Linie durch die sehr viel größere Oberfläche des Fasermaterials gegenüber den herkömmlichen kugelförmigen Austauschmassen. iJährend das gebräuchliche Ionen-Austauschmaterial im allgemeinen einen mittleren Durchmesser von 0,3 - 1,2 mm besitzt, liegt der Durchmesser des Fasermaterials zwischen 5 und 50.F.
• Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen einige Ausführungsformen der Erfindung: Figur 1 zeigt ein Zellenfilter, dessen Oberfläche wie üblich mit einem Stütz sieb 2 aus inertem Metall oder Kunststoff bedeckt ist. Dieses Stützsieb ist mit dem tuchförmigen Ionen-Austauschmaterial 3 bespannt. Dabei kann die Bespannung aus einem endlosen Band bestehen, welches um die ganze Trommel herumgeführt ist; es können aber auch die einzelnen Zellen mit Bandabschnitten abgedeckt sein.
• Das Zellenfilter ragt mit seinem unteren Teil in einen Trog 4, der mit der Flüssigkeit, deren Ionen ausgetauscht werden sollein, gefüllt ist. Mit Hilfe eines Überlaufs 5 wird das Flüssigkeitsniveau in Behälter 4 stets gleich gehalten.
• innerhalb der du Drehfilter bildenden Filterzellen a-q befindet sich ein feststehender Ringraum 6, der mit den Jeweils sich vorbeibewegenden Filterzellen in Verbindung steht. Der Ringraum 6 ist in einen größeren unteren Abschnitt 6 a und zwei im oberen Teil des Ringraums angeordnete abgetrennte Kamnorn 6 b und 6 c unterteilt. Der Teil 6 a des Ringraums ist an eine oder mehrere Abflußleitungen 7 sageschlossen, während dia Kammer 6 b mit einer Abflußleitung 8 und die Kammer 6 c mit einer Abflußleitung 9 in Verbindung steht.
• Bei der in der Zeichnung wiedergegebenen Stellung tritt die Flüssigkeit, deren Ionen ausgetauscht werden sollen, durch die Ionen@ustauschschicht 3 in die Zellen b-n ein und verläßt das Filter von Ionen befreit durch die Leitung 7. Dabei dreht sich das Filter langsam gegen den Uhrzeigersinn.
• Die Filtration kann unter dem Druck der das Filter umgebenden Flüssigkeit erfolgen. Vorzugsweise steht Jedoch der Ringraun 6 a unter einen schwachen Unterdruck. Innerhalb des Ringraums 6 a kennen verschiedene Zellen, beispielsweise Jeweils 3, zu einer einheit zussmmengefaßt werden, die mit getrennten Abflußleitungen in Verbindung stehen. Diese Leitungen können eine abgestufte Saugwirkung ausübe@, 80 daß dit Durchflußmenge der einzelnen Zellen beliebig geregelt werden kann.
• Die Drehzahl das Filters wird am beton von Hand oder selbsttätig so geregelt, daß das Austauschmaterial, welches sich auf der letsten Zelle n befindet, bein Auftauchen aus der Flüseigkeit in seinen Austauschvermögen erschöpft ist. Dies läßt sich en einfachsten dadurch sicherstellen, daß den Austauschiaterial ein bekanntes Farbindikatorharz beigefügt oder auch das Tuch gänzlich aus einem solchen hergestellt wird.
• Die Farbänderung des Harzes zeigt dann die Erschöpfung des Austauschvermögens des Materials an. Die Umdrehungsgeschwindigkeit richtet sich nach den verwendeten Austauschmaterial, der Dicke des Bandes, den Gehalt der Flüssigkeit au Ionen u. dergl. und kann daher nur von Fall zu Fall bestimmt worden. In allgeneinen wird die Rotationsgeschwindigkeit des Filters stwa in der Größenordnung von einer Umdrehung pro Minute liegen.
• Die aus der Flüssigkeit bei der Umdrehung des Pilters auftauchende Zelle n gelangt über eine Zwischenstellung o in die Position p. Über dieser Stelle des Drehfilters sind Brausen 10 angeordnet, die mit Renegerierlösung beschickt werden und so eine Wiederauffrischung des Austauschvermögens des Materials bewirkea. Die verbrauchte Regenerierlösung wird durch die Leitung 8 abgeführt. Bei der weiteren Drehung gelangt die Zelle mit den regenerierten Austausch@aterial unter eine Beriese-lungsanlage 11 wo sie gewaschen wird. Die Waschflüssigkeit wird durch dio Leitung 9 abgesaugt. Das Material ist nun su erneuten Ionenaustausch befähigt, de beim Eintauchen in die Flüssigkeit in die Stellung b beginnt und bis zur stellung n fortschreitet.
• Statt die von Ionen ZU befreiende Flüssigkeit von außen nach innen durch du Filter hindurchzuleiten, kann naturgemäß die Fließrichtung auch ungekehrt werden, indem du Wasser, dessen Ionen ausgetauscht werden sollen, durch dio Leitung 7 zugeführt und, von Ionen befreit, aus den Trog 4 entnommen werden kann.
• Bei der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung ist statt eines Zellenfilters ein Trommelfilter verwendet worden. Das Ionenaustauschband 3 wird an der Oberseite der Trommel 12 mit Hilfe einer Umlenkrolle 13 abgeleitet und ähnlich wie bei der Einrich-und nach Figur 1 durch eine Regenerieranlage 10 und ein Waschanlage 11 geführt. Du vollständig aufgefrischte Band gelangt über die Rolle 14 auf die Oberfläche des Trommelfilters zurück.
• Die Anordnung hat den Vorteil, daß die Zeitdauer der Regeneration durch Vergrößerung oder Verkleinerung der Anlage allen etwa auftretenden Betriebsschwankungen sogleich angepaßt werden kann.
• Un sowohl einen Kationen- als auch einen Anionenaustausch zu bewerkstelligen, sind bei der in Figur 3 dargestellten Vorrichtung zwei übereinanderliegende Gewebabänder 3a und 3b auf der Siebtrommel angeordnet. In der Oberseite der Trosiel werden die beiden Bänder durch Umlendrollen 13 a und 13 b voneinander getrennt und jedes für sich der Regenerieranlage 10a bsw. 10b und der Waschanlage 11a bzw. 11b zugeführt, wobei die aufgefrischten Bänder durch Ümlenkrollen 14a und 14b wieder zur ronel zurückkehren. Mit Hilfe dieser Unordnung können auch schwachsaure und starksaure Kationenaustauscher oder schwa@@ basische und starkbasische Anionenaustauscher oder beliebige Kationen- und Anionenaustauscher in Kombination @iteinander verwendet werden.
• Statt der Berieselungseinrichtung knnen zur Regeneration und Waschung der Austauschbänder auch Tauchwannen vorgesehen sein, durch die die Bander in bekannter Weise mit Hilfe von Umlenkrollen hindurchgeführt werden.
• Die Regeneration und Spülung der Austauschbänder kann such in an sich bek@nnter Weise mehrstufig im Gegenstrom erfolgen, wobei das Material am Ende der Regenerationseinrichtung mit reiner Regenerierflüsslgkeit und @b@nso am Ende der Waschanlage mit frischer Waschlösung durchtränkt wird, während es in den vorangegangenen Stufen jewels mit der Regenerier- oder Waschflüssigkeit der nachg@schaltet@n ßtuf@ in Berührung kommt.
• Schließllch kann auch der Ionnensust@usch selbat mehrstufig in Gegenstrom vorgenommen verden, indem mehrere Drehfilter hiatereinendergeschaltet werden.

Claims (7)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Kontinuierlicher Ionnenaustausch in Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch die Verwendung eines in die Flüssigkeit eintauchenden Drehfilters, das mit eines Band, Tuch oder Fils aus Austauschmaterial bespannt ist, wobei das Band, Tuch oder Filz außerhalb der Flüssigkeit kontinuierlich regeneriert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Austauschband ein Farbindikatorhars enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß statt eines Bandes oder Tuches sin Kammer- oder Schaumstoffvlies verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Anspruche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß Beladung, Regeneration und Wäsche mehrstufig im Gegenstrom durchgeführt werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehfilter ein Zellenfilter (1) ist, das an seinei über die Flüssigkeitsoberfläche hinausragenden Teil Berieselungseinrichtungen (10, 11) sur Regenerierung des Austauschiaterials besitzt.

6. Vorrichtung. sur Durchführung des Verfahrens nach Ansprnch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehfilter oin Tromelfilter (12) ist, wobei gesonderte Regenerier- und Wascheinrichtungen (10, 11) für das Austauscherband außerhalb des Trommelumfang@ vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach eines der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennseichnet, daß swei Austauchbänder (3a, 3b) gleichseitig um das Drehfilter herumgeführt sind, wobei für die verschiedenen Bänder getrennte Regenerier- und Wascheinrichtungen (10a, 11a, 10b, 11b) vorgesehen sind.

L e e r s e i t e