DE1920497B2

DE1920497B2 - Aufbereitung von Lösungen mit einem schwach sauren Carboxylkationenaustauscher und einem stark basischen Anionenaustauscher

Info

Publication number: DE1920497B2
Application number: DE1920497A
Authority: DE
Inventors: Hans R. 5090 Leverkusen Brost; Guenter 5000 Koeln Siegers
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1969-04-23
Filing date: 1969-04-23
Publication date: 1975-10-30
Also published as: DE1920497A1

Description

säure. Dabei werden nur etwa 100% der theoreti-

35 sehen Menge, bezogen auf die Kapazität des schwachsauren Carbonsäuregruppen enthaltenden Austau-

Zur Entfernung der in Wasser oder in wäßrigen schers, aufgewendet. Das hat zur Folge, daß die ReLösungen vorhandenen Alkalität können Carboxyl- generate auf jeden Fall neutral sind und ohne Nachkationenaustauscher in der Wasserstofform eingesetzt behandlung in das öffentliche Kanalnetz abgelassen werden. Die die Alkalität verursachenden Kationen ₄₀ werden können,
werden vom Ausvauscher gebunden und durch Wasserstoffionen ersetzt. Bei der Regeneration mittels
verdünnter Säure wird dieser Vorgang umgekehrt.

Auf diese Weise wird also eine Teilentsalzung er-

Verwendet man diese Austauscherkombination in einem Mischbett, so ist eine vorherige Trennung zum Zwecke der Regeneration nicht erforderlich. Die Bedienung und der apparative Aufwand solcher AnIa-

reichi. 45 gen _sj_nd somit erheblich vereinfacht.

Mit Hilfe von stark basischen Anionenaustauschern Ein derartiges Filter ist auch vor einer Entsalzungskann man unerwünschte Anionen gegen andere aus- anlage von großem Vorteil; denn neben einer Enttäuschen, z. B. solche, mit denen der Austauscher carbonisierung durch das schwachsaure Harz und der beladen ist. Stark basische Anionenaustauscher mit Adsorption der organischen Substanzen durch den geeigneter Harzstruktur (z. B. makroporöse Austau- 50 stark basischen Austauscher können die schwefelsauscher) werden auch zur Adsorption organischer Stoffe ren Regenerate aus der Entsalzungsanlage nützlich aus Wasser und zur Entfärbung wäßriger Lösungen verwendet werden. In der darauf folgenden Beladung verwendet. werden nämlich starke Anionen wie Chloride und Die Kationenaustauscher werden, wie oben ange- Nitrate in Sulfate verwandelt, wodurch sich wiederum führt, im allgemeinen mit verdünnter Säure (Salz- 55 die Kapazität der schwach basischen Anionenaustausäure, Schwefelsäure) regeneriert. Anionenaustau- scher in der Entsalzungsanlage erheblich verbessert, scher können mit einer Salzlösung in die jeweils ent- Die Entfernung und der Austausch unerwünschter sprechende Salzform überführt werden (z. B. mit Ionen wie Nitrat oder Phosphat gegen Sulfat oder einem Chlorid in die Cl-Form). Organische Verunrei- Chlorid sind auf diese Weise möglich, wie es z. B. für nigungen kann man auch mit alkalischen Salzlösun- 60 die Aufbereitung von Brau- und Trinkwasser geforgen entfernen. dert wird.

Bei der Kombination dieser beiden Prozesse ergibt sich eine besonders einfache Regeneriermethode. Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Regenerierung eines Carboxylkationenaustau- 65 schers, der im Verbund mit einem stark basischen Anionenaustauscher oder in einem Mischbett mit einem stark basischen Anionenaustauscher zur Behand-

Ebenso ist eine Alkalientfernung bei gleichzeitiger Entfärbung mit Anionenumtausch möglich.

Beispiel 1

400 cm³ eines Carbonsäuregruppen enthaltenden Polyacrylsäureharzes und 600 cm³ eines Styrol-Divinylbenzol-Polymerisats mit Dimethyläthanolammo-

3 4

niumgruppen wurden innig vermisdil und in ein FiI- In der daran anschließenden Beladung konnten so-

terrohr aus Plexiglas mit einem Durchmesser von gar 94801 aufbereiteten Wassers erzielt werden.

70 mm eingebracht. Dabei lag der Kationenaustau- . .

scher in der Wasserstofform und der stark basische Beispiel 3

Anionenaustauscher in der Chloridform vor. Über 5 Über ein Harzgemisch, das aus 3 1 schwach saurem

dieses Filter wurde ein Rohwasser filtriert, welches Kationenaustauscher auf Acrylsäurebasis und 7 1

2,0 mval/1 Bicarbonate, 1,72 mval/1 Sulfate und stark basischem makroporösem Anionenaustauscher

0,2 mval/1 Nitrate und 3,3 mval/1 Chloride enthielt mit Trirnethylarnmoniumgruppen als aktive Gruppen

Die Kapazität dieses Filters betrug 206 1 des oben bestand, wurden zur Regeneration 450 g HCl 10Ö⁰/oig

beschriebenen Wassers. Die Restgehalte für die er- « in 2,25°/oiger Lösung geleitet,

wähnten Anionen lagen im Mittel bei NO3 0,1 mg/1, Die regenerierte Harzmischung wurde mit einem

Sulfat 4,5 mg/1 und HCO3 0,15 mval/1. Leitungswasser beaufschlagt, das wie folgt zusam-

Für die Regeneration wurden 40 g HCl als 2%ige mengesetzi: war:

Lösung angewendet. Bei der darauffolgenden BeIa- Bicarbonate . . . .2,8 mval/1

dung wurde ein Durchsatz von 1961 erzielt. ¹S Sulfate 1 8 mval/1

Beispiel 2 Nitrate 0,16 mval/1

. Chloride 3,8 mval/I

Eine halbtechnische Anlage enthielt 30 1 eines in organische Verunreinigung. 8,4 mgKMnO₄A

Beispiel 1 erwähnten schwach sauren Kationenaus- UV-Absorption

tauschers und 301 eines stark basischen Anionenaus- ^ao ^j^ _(;m 26O mm) 0,202
tauschers, dessen aktive Gruppen Dimethyläthanol-

ammonium sind. Nach guter Durchmischung der Har- Bis zum beginnenden Anstieg des Rest-Bicarbo-

ze wurde durch Filtration mittels verdünnter Salzsäu- natgehalts konnten 15801 Wasser aufbereitet wer-

re die Wasserstofform des Carboxylgruppen enthal- den, dessen durchschnittliche Zusammensetzung bzw.

tenden Kationenaustauschers und die Chloridform ^as Restgehalte wie folgt waren:

des Anionenaustauschers hergestellt. Die angewen- Bicarbonat 0,15 r.i.al/1

dete Regeneriermittelmenge betrug 2400 g HCl in Sulfane 3,96 mg/1

Form einer 2%igen Lösung. Das aufzubereitende Nitrate <0,l mg/1

Wasser hatte folgende Zusammensetzung: Chloride 5,6 mval/1

Gesamtsalzgehalt 27,6° d, Gesamthärte 14,3° d, 3o organische Verunreinigung 3,15 mg KMnOVl

Carbonate 12,3° c, Chloride 120 mg/1, Sulfat UV-Absorption

101 mg/1. (E/5 cm, 260 mm) 0,014

Der Durchsatz bis zum Durchbruch der Bicarbonate betrug 8910 1. Danach wurde mit der oben er- Die UV-Absorption, die ein Maß für die adsorwähnten Säuremenge regeneriert. ³⁵ bierbare organische Substanz darstellt, wurde von

Im Reinwasser wurden folgende Werte ermittelt: 0,202 auf 0,014 reduziert, die organische Verunrei-

Gesamtsalzgehalt 15,7° d, Gesamthärte 15,7° d, nigung des Wassers also um 93% verringert. Damit

Carbonathärte 0,2° d, Sulfat 4,2 mg/1 und Chloride ist de? Beweis erbracht, daß eine Scavenger-Wirkung

192 mg/1. gewährleistet ist.

Claims

Patentansprüche: lung von Lösungen eingesetzt ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Kationenaustauscher und den Anionenaustauscher nacheinander oder (im Falle des Mischbetts) gemeinsam mit einer verdünn-5 ten Mineralsäure oder einer sauren Salzlösung behandelt. Für das Verfahren geeignete Carboxylicnenaustauscher sind insbesondere Mischpolymerisate aus Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und vernetzen-

1. Verfahren zur Regenerierung eines Carboxylkationenaustauschers, der im Verbund mit
einem stark basischen Anionenaustauscher oder
in einem Mischbett mit einem stark basischen
Anionenaustauscher zur Behandlung von Lösungen eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kationenaustauscher »o den Monomeren, wie z. B. Divinylbenzol. Ebenfalls und den Anionenaustauscher nacheinander oder geeignet sind verseifte Acrylnitril- oder Methacryl-(im Falle des Mischbetts) gemeinsam mit einer nitril-Copolymerisate. Es können an Stelle eines Ververdünnten Mineralsäure oder einer sauren Salz- netzers auch zwei verschiedene, beispielsweise gegen lösung behandelt. Hydrolyse beständige Vernetzungsmittel vorhanden

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 15 sein.

kennzeichnet, daß als Carboxylaustauscher ein Geeignete Anionenaustauscher sind insbesondere

Mischpolymerisat aus Acrylsäure und/oder Meth- solche auf der Basis von Copolymerisaten aus Styrol acrylsäure und Divinylbenzol verwendet wird. und Divinylbenzol mit tertiären oder quartären Am-

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- moniumgruppen, wie z. B. Trimethylammonium oder kennzeichnet, daß als Anionenaustauscher Copo- 20 Dimethyläthanolammoniumgruppen.

lymerisate aus Styrol und Divinylbenzol mit Tri- Beide Austauschertypen können im Mengenver-

methylammonium- und/oder Dimethyläthanol- hältnis von 10:1 bis 1:10 eingesetzt werden. Bevorammoniumgruppen verwendet werden. zugt verwendet man etwa gleiche Mengen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Besondere Vorteile ergeben sich außerdem noch, kennzeichnet, daß die beiden Austauscherkom- as wenn als Anionenaustauscherkomponente makropoponenten nach Anspruch 2 und 3 in einer Korn- rose starkbasische Harze verwendet werden, wie sie bination in einem oder mehreren Filtern im Ver- gemäß deutscher Auslegeschrift 10 45 108 beschriehältnis 10:1 bis 1:10 angewndet werden. ben worden sind; großmolekulare organische Sub-

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- stanzen werden neben dem Ionenaustausch weitgekennzeichnet, daß makroporöse starkbasische 30 hend aufgenommen.

Anionenaustauscher zur Anwendung gelangen. Diese Verfahrensweise bringt eine Reihe von Vor

teilen mit sich. So benötigt man nur ein Regenerierchemikal für beide Austauscher, nämlich z. B. SaIz-