DE1947887A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Zustandes eines als Ionenaustauscher dienenden Kunstharzes - Google Patents

Description

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Anmelder: EX.GA PRODUCTS LIMITED

Lane End, Buckinghamshire, England

Verfahren und Vorrichtung s;ur Bestisanung des Z us bande g einet: als Ionenaustauscher dienenden

Kunstharzes

Kunstharz™Ionenaustauscher werden in der Industrie vielfach verwendet, wenn bestimmte Ionen gegeneinander ausgetauscht werden sollen. Ein soloh&r Anwendungεfall ist z.B. die Reinigung von Hasser, in welchem Falle Leitungswasser ganz oder teilweise dadurch von Ionen befreit wird, daß es sowohl durch ein Kationen-Ausbausch-Kunstharz als auch durch ein Anionen-Austausch-Kunstharz geleitet wird. Bei allen solchen lonenaustauschverfahren müssen die verwendeten Kunstharze regeneriert werden, bevor eine vollständige Erschöpfung stattgefunden hat, oder wann diese Erschöpfung eingetreten ist, Um nun den Zustand des lonenaustausch-Mediums hinsichtlich der Notwendigkeit ainer Regeneration zu erfassen, ist eü bekannt, das vom Austauscher kommende Strömungsmittel ή ο Bo auf £se.ine Leitfähigkeit ssu untersuchen oder in das austauschende Kunstharz einen Farhstoff zu geben, der farbmäülg umschlägt, wenn das Harz regeneriert werden muß, wodurch man also eine visuelle Anzeige erhalten kann. Die bekannten Verfahren zur Feststellung des Aufbrauchgrades

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solcher Medien haben aber insbesondere den Nachteil/ daß beim Untersuchen des ausfließenden Ströraungsmittels relativ kostspielige Geräte verwendet werden müssen, v/obei noch dazukommt, daß damit praktisch nur ein Zustand der Charge angezeigt werden kann, nümlicji der verbrauchte Zustand. Andererseits ist das Zugeben von Farbstoff sum Kunstharz nur dann praktikabel, wenn die entsprechenden Anlagen gut sichtbar angeordnet sind. Die Unzulänglichkeiten der bekannten Uberwachungsverfahren haben dazu geführt, daß z.B. die meisten Ionsnauofcauschkunstharze für Wasserreinigung nach einer gegebenen Standzeit regeneriert v/erden, wobei gar kein Versuch gemacht wird, den Zustand des Kunstharzes selbst festzustellen.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Anzeige einer Veränderung im Zustand eines sein Volumen lindernden lonenaustauschharses, bei welchem die Voluntenänclerung einer Menge des Harzes im ersten Zmitand der Charge bezüglich des Volumens der Charge bei ainem vorharbestjjnmten zweiten Zustand erfaßt wirdο Unter einem sein Volumen ändernden Kunstharz wird im folgenden ein Ionenaustauschharz verstanden, welches sein Volumsn ändert, wenn die rlarangebundene Ionenart oder Ionenkonzentration sich ändert» Diese Foluaienänderung kann Z₃B₀ eine Schrumpfung sein, v/ia dies bei Polystyren-Ionenaustauschharzen beim Waaserrsinigen der Fall ist, oder ein Schwellen, das beim Regensrieren von Polystyrenharzen auftritt, die 2ur Wasserreinigung verwendet werden, Die Ausdrücke "Erschöpfung" und "Regeneration" werden Im folgenden stets Im Hinblick auf den XonenaustauschprozeS verstanden, in welchem das Kunstharz verwendet wird=.

Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren aar Durchführung des Ionenaustauschens durch Durchführen eines die auszutauschenden Ionen enthaltenden Strömungsmitteln durch ein

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Volumen-veränderliches Kunststoffharz, bat welchem die Änderung des Zustande der Ladung des Kunstharzes von den Zustand vor dein Ionenaustausch, d.h. vom geladenen Zustand, bis zu dem Zustand, an welchem eine Regeneration erforderlich ist, d.h. de» erschöpften Zustand dadurch angezeigt wird, daß die Änderung des Volumens einer Menge des Kunstharzes im geladenen Zustand bezüglich des Volumens in einem vorher· bestimmten erschöpften Kustand bestimmt wird.

Ionenaustauschharz v/erden normalerweise in vertikalen Säulen verwendet, durch welche das zu behandelnde Strömungsmittel von oben nach unten durch das Harz fließt. Jegliche Veränderung des Voltuneno des Harzes ergibt damit eine Veränderung der Höhe der Kunstharzeäule und demgemäß lassen sich solche HÜhenÖnderungon erfassen und dienen als Anzeige des Verbrauchsgrades des Kunstharzes.

Die Erfindung schafft auch eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige des Beladungssmstandes einer Charge eines Volumen-verttnderlichen Kunststoffionenaustauschharzes, wobei die Vorrichtung eine Tasteinrichtung aufweist, die eine Änderung einer Dimension des Kunstharzes erfaßt, sowie eine Anzeige, die bezüglich einer Uezugslinie bewegbar ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß im Betrieb eine Änderung der Dimension des Harzes von dem Tastkopf erfaßt wird, der dann eine entsprechende Bewegung des Zeigers oder der Anzeigeeinrichtung bezüglich äex Bezugslinie bewirkt.

Ein Ionenaustauscher zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weint zunächst einen Behälter auf_r in welchem der Ionenaustausch stattfindet. VJeiter sind Mittel vorgesehen, um ein ntrömungsmittel derart durch den Behälter zu leiten, daß dieses Strömungsmittel dabei durch äas Volumen-vej;änr"!-->r;liche Kunstharz l'inft« Ferner ist eine

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vorgesehen, die daß Erreichen des Er-

der Charge anzeigt:.' Das Gefäß kann dabei eine übliche Säule oder Röhre sein, wie sie in Ionenaustauschern Verwendung findet«

Die Tasteinrichfcung kann so ausgebildet sein, daß sie einfach eine lUiderung des Volumens in einer bestimmten Richtung des Kunstharzes erfaßt, z.B. denjenigen Wert, der der Erschöpfung des Kunstharzes entspricht. So kann z.B. ein

fe Schalter eines elektrischen Schaltkreises vorgesehen sein, der bezüglich des Kunstharzes so angeordnet ist, daß er umgelegt, oder betätigt wird, wenn die entsprechende Ausdehnung des Kunstharzes den vorherbestimmten Wert erreicht* Die Tasteinrichtung kann auch so ausgebildet sein, daß sie in Schritten oder kontinuierlich eine fortschreitende Abweichung der Dimension vom zunächst bestimmten Wert erfaßt. Es kann also z,B. erfaßt werden der Zustand des Kunstharzes vom zunächst beladenon Zustand bis zu einem zweiten Zustand, z.B. dem erschöpften Zustand. Z.B. kann ein Bauteil in Eingriff oder Berührung mit einer Oberfläche des Kunstharzes sein, die sich in Richtung de?: zu messenden Änderung frei bewegen kann. Dieses Teil folgt damit dann z.B. der

| Bewegung der Oberfläche in der Richtung dieser Dimension.

Die Anzeigeeinrichtung kann eine direkte visuelle Ablesung des Zustandes der Ladung des Harzes dadurch liefern, daß man mindestens einen Teil davon für eine Bedienungsperson sichtbar anordnet; die Anzeigeeinrichtung kann ein auf einer feststehenden Skala bei Dimensionsänderungen des Harzes verfahrbares Glied aufweisen. Es ist nicht wichtig, daß die Anzeigeeinrichtung eine unmittelbare direkte Ablesung liefert; es ist auch denkbar und in manchen Fällen erforderlich, daß im Felle des Aufbrauche der

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Charge ein hörbares: und/oder sichtbares Signal abgegeben wird, fioüo das Läuten einet Glocke oder das Aufleuchten eiii3s Lichtes, ίϊο ein solches Signal gegeben werden soll, könnte die anzeigeeinrichtung alnen elektrischen Kreis «ehließsn, wenn sie sich sine vorhsrbeetisrante Strecke von tier Nullstellung aus; bewegt. hat_o In einem solchen Falle 1st es ersichtlich a.lcht erforderlich, daß die Änzeigeeinrich" »/on eiiioK iiacLLeimrujspoirson beobachtet werden kann,,

v-ja Jasr Abgabe eines unmittelbaren Signals in

t von der Kndeiiüiiy der entssprsehenden Dimension der Harssäuie r,ann susätallch oder anstelle einer solchen Ansu-äige die Anaöigeeinriahtung nach der Erfindung auch dfei. ii:t ausga.uilclet sein₇ daß sie das Fließen von Strömungs-Ulli r.ei durch das KunutharK Im Ionenaustauscher durch ent~ apriicht'.nde Ventile stsus-ict, die ihrerseits durch die Änzeige odej· Tasteinsrishtung batätl.gt sindc In einem solchen Ionen"· austauscher 1st üvs Anhalten des Strönuingsmittelflusses dutnh das Kunstharz ejalbst aine ausreichende Anzeige für κ In j entapresharicle Änderung des Zustande» der Charge, d-h., dafür, daß eine Kegeiieration erforderlich ist» Auch in einem solchen Falle ist also eine visuelle Anzeige für

nicht so sehr erforderlich,

eine lonenaustauschaiilage gemäß der Erfindung Ventile in der oben arläuterten Weise aufweist, dann kann man diese Ventile nicht nur sur Steuerung des Flusses des zu bearbeitöiiilen Strönmngsmlttels v^^vianden, sondern auch zur Steuerung des Etrömungamittels, welches während des Regenerierens durch die Säule fließt. In einem solchen Falle müßten also Ventile vorgesehen, sein, die gleichzeitig das Betriebs-Bittö.! anhalten und das RegenarationsströmungöHiittel

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einlaufen lassen, Bai der beschriebenen Anordnung der Ventile kann feri.'at'hln vorgesehen nein,daß der Regenerationsprosöfl und. der Wiederbeginn cUss Icnsnaustausches in Abhängigkeit einer Diirianslonsändsrung des Kunstharzes während der Regeneration in der Weise abläuft, daß in der entsprechenden Weise zurückgeschaltot wird, sobald b&i erfolgter Regene·" ration wieder ein arbeitsfähiger Zustand und demgemäß das dazugehörige Volumen des Kunstharzes erreicht ist«, Das Verfahren und dia Vorrichtung nach der Erfindung eignen sich also für oin vollständig automatisches Arbeiten eines Ionenaustauschers» So kann Z₀B₀ ein lias&eirreinigungsverfahren mit sswei oder mehr parallel angeordneten Wasserreinigern in Form von Ionenaustauschern vorgesehen werden,, von denen einer als Reiniger arbeitet ₉ während der andere gerade regeneriert wird. Die Steuerung der Vorrichtung wird durch Ventile vorgenommen, die ihrerseits von einem entsprechenden Tastkopf bzw. Tastkopf en betätigt werden, die auf dis Änderungen des Volumens des Kunstharzes ansprechen _B

ϊ/eiters Vorteile und Elnaelhelten der Erfindung ergeben sieh aus den Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschre i bung eines-Ausfuhrungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung, deren einzige Figur schematisch im Längsschnitt einen Ionenaustauscher naeh des: Erfindung sseigt»

Die Anzeigeeinrichtung i?;t im ganzen mit 1 bezeichnet und weist eine horizontal angeordnete ringförmige Deckplatte auf; deren Außsudurchraesfisr etwa gleich dem Außendurchmesser einer Säule 3 ist, su weioher die Anzeigeeinrichtung gehört» Dar imiers Umfangsrand- der Platte* 2 konvergiert nach unten ssur Bildung einer im wesentlichen kegelförmigen öffnung mlt-vesrfcikalar Achse? diese öffnung bildet-an ihrem

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unten mi Ende e3*>nn Venii.lsitis 2'* r>i.<5 Platte erstreckt eich nach oben fiber das ohnt ο 3nde der Öffnung in einen mit AuBengewindr ve.-aehonmi zylindrischen Kragen 4, des. koaxial bezüglich der öffnung angeordnet int. Eine Kugel 5 1st Jn dent Rama angeordnet, dar vom Kragen und Ringplatte gebildet wl*d_r wobei difise Kugel 5 einen solchen Durchmesser hat, daß nie mit dem Ventilsitz ?. zusammenwirken kann, d.h. ein Ventilschließglied bilden kann. In ihrer untersten Stellung schließt die Kugel also das Ventil gegen eine nach unten gerichtete Strömung von Flüssigkeit durch die Durchführung* Die Kugel 5 wird in vertikaler Richtung innerhalb der Durchführung durch eine Stange 6 bewegt, die sich in Längsrichtung durch das untere Ende der Durchführung erstreckt. Die Stange 6 weist eine Eindrückung an ihrem oberen Ende zur Aufnahme eines Teils der Oberfläche der Kugel auf und int starr an ihrem unteren Ende mit einer radial sich erstreckenden Platte 8 verbunden. Die Platte 8 weist eine Anzahl vertikaler öffnungen 9 zum Durchlaß von Wasser auf. Der Durchmesser dieser Platte 8 ist etwas kleiner als dei Innendurchmesser der Säule 3. Zu der Anzeigeeinrichtung gehört nach ein sylindrinches Teil IO aus Latexsnhaum, welches- die Stange 6 herum zwischen der Deckelplatte und der Platte 8 angeordnet ist. Das Teil 10 hat einen Außendurchmcsser, der gleich dem der Platte 8 ist*

Die Anzeigeeinrichtung X ist am oberen Ende einer vertikal angeordneten Ionentauechersäule 3 üblicher Bauart angeordnet, die ein Volumen 12 voll geladener Polystyren-IonenÄUstausch-Kunatharz-Kösrper pur Wasserreinigung aufweist. Von diesem Har& ist bekannt, daß es während des RelnigungspxOzesses schrumpftr und es ist einer vorherbestimmten Kompression in der Säule unterworfen. Das Kunstharz ist an der Basis der Säule 3 auf eines unteren Verteilerplatte 13 gehalten, deren obere Oberfläche rait; «sinem Einlaßfiltertueh X 4 abgedeckt isfet

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Im ^::Zusösnjnengebawf:ön 55«stand ist die Platte 8 durch daß Latexteil 10 in Berührung mit der oberen Oberfläche des Hartes gedruckt und die Deckplatte 2 fleckt die Säule oben ab,. Die Anordnung ist dabsi so getroffen, daß in dieser Stellung die Stange G die Kugel 5 oberhalb des Ventilsitzes 2* hS.1t, und z%-mx um eine Strecke _t die gleich ist der vorhesrbesfciinrafcen Differenz der Höhe des "Kunstharzes zwischen dem geladenen und dem erschöpften Euötancl. Ein Einlaßrohr 11 is?; oben auf den Kragen 4 aufgeschraubt und die ganse Säule ist ais lonenausfcauschsäule in ©iner üblichen serireinicjungsanlage install ieict,

Wenn lonen-freies oder; deionisiertes Wasser benötigt, wird, tritt W^ssPi. über das Einlaßrohr Il in die SSuIe 3 ein, miü zwar um die Kugel 5 und das obere Ende der Stange *» herum in LateX"Schaumteil £0 und von da durch die Poren im Latexschaum duroh die Platte 8 und durch deren Bohrungen 9 in dar, den Ionenaustausch vornehmende Kunstharz 12« Das Wasser wiji'd dann im Hats- gereinigt und tritt &n der Unterseite der SSuIe 3 entionisierfc au«. Zunächst wird während des Ionenaustauscher die Säule 3 in ihrem oberen Bereich aufgebraucht und d*»x Pegel des aufgebrauchten. Materials vmndert graduell iri! Ha?s nach «nfcen. Wälu.end des Verbrauchs bzvi, des Aufb¥Te>«Ghs der Austauschfähigkeit des Ilarzes schrumpfen die Kunatharatellchan, v/odureh die. duroh den Latexschaum 10 nach unten vorgespannte Platte 8 fsich'öer Bewegung der Oberfläche des Harzes 12 folgend nach unten bmregt. Diese nach unten -gerichtet* Bewegung'der Platte 8 bswlrkt eine entsprechende nach unten gerichtete Bewegung der Stange 6 und der darauf gehaltenen Kugsl 5 bis fUe Kugel im Sitz 2' sitzt und das weitere Einfließen von Wasaei: in die Säule 3 verhindeirt»

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Nach dem Beenden des Reinigungsvorgangs kann das Kunstharz wieder in der üblichen Weise regeneriert werden.

Patentansprüche:

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Claims (7)

- ίο - Patentansprüche

1. Verfahren zur Anzeige einer Zustandsänderung eines volumenver&nderliehen Kunstharz-Ionenaustauseh-Mlttels, gekennzeichnet durch die Verwendung der Volumenänderung als Anzeige für die Zustandsänderung.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunathasrz-Füllkörper in einer vertikalen Säule angeordnet sind und daß die Höhe dieser Säule als Anzeigemittel verwendet wird,

3ο Ionenaustauscher« dessen Austauschgefäß ein beim Ionen» austausch sein Volumen änderndes aktives Medium enthält, und mit einer Vorrichtung sur Anzeige einer Änderung des Zustandes des aktiven Mediums ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung einen Taster (8) zur Erfassung von Voiumenänderungen des Kunstharzes und sine bezüglich einer Marke bewegliche Anzeigeeinrichtung IB) aufweist, so daß eine Änderung des Volumens des Kunstharzes C12) den Tastkopf (8) verschiebt und dieser eine entsprechende Relativbewegung der Anzeigeeinrichtung (5) bezüglich der Marke bewirkt.

4. Vorrichtung nash Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teileinrichtung einen in einem elektrischen Schaltkreis derart angeordneten Schalter aufweist, daß. der Schalter betätigt wird, wenn das Kunstharz einen vorherbestimmten Pegel aufgrund ssiner Volumenänderung erreicht _a

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5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastkopf (8) in Berührung mit der Oberfläche dee Kunstharzes (12) in einer Richtung vorgespannt ist, in welcher eich das Kunstharz ausdehnen kann, so daß der Tastkopf (8) der Oberfläche dee Kunstharzes (12) in seiner Bewegung folgte

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil (2*) zur Steuerung des Strömungsmittelflueses durch dae Gefäß in Abhängigkeit von der Bewegung der Anzeigeeinrichtung (5) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regenerlerungsströmungsmittel durch das Gefäß geleitet werden kann und daß die Ventileinrichtung auch das Strömen dieses Strömungsmittel in Abhängigkeit der Bewegung der Anzeigeeinrichtung steuert.

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