DE2143100A1

DE2143100A1 - Water purifier - using exchangeable granules esp of ion-exchange material

Info

Publication number: DE2143100A1
Application number: DE19712143100
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr.-Ing. Frenkendorf Meuli (Schweiz)
Original assignee: Theodor Christ AG, Basel (Schweiz)
Priority date: 1970-09-04
Filing date: 1971-08-27
Publication date: 1972-03-09
Also published as: NL7111981A; CH528287A

Abstract

The iron exchange material is supported by a drainage bed, esp. of two layers, of granular material whose individual grains are stuck together to form a rigid support structure. The upper layer is esp. of quartz sand, grain size 0.8-1.5 mm, and the lower of quartz pebbles grain size 3-5 mm and epoxy resin adhesive, is used to coat the granules before preforming or bonding in situ.

Description

Filter mit austauschbarer körniger Büllung, insbesondere Ionenaustauschfilter, zur Behandlung von Wasser und wässrigen Lösungen Die Erfindung bezieht sich auf einen Filter mit austauschbarer körniger Füllung, insbesondere mit austauschbarer körniger Füllung, insbesondere ein Ionenaustauschfilter, zur Behandlung von Wasser und wässrigen Lösungen, bei dem die körnige Füllung durch eine aus gekörntem Material bestehende Stützmasse gehalten wird, sowie auf Verfahren zur Herstellung solcher Filter. Filters with exchangeable granular wrapping, especially ion exchange filters, for the treatment of water and aqueous solutions The invention relates to a filter with replaceable granular filling, especially with replaceable granular filling, especially an ion exchange filter, for treating water and aqueous solutions in which the granular filling is replaced by a granular material existing support mass is held, as well as on processes for the production of such Filter.

Bei den bekannten Filtern dieser Art muß die körnige Füllung, z.B. das Ionenaustauschharz, von dem Ableitungsstutzen für die behandelte Flüssigkeit oder das behandelte Gas aus dem Filterbett durch ein Bauelement getrennt werden, welches die Flüssigkeit oder das Gas, aber nicht die körnige Füllung, z.B. das Ionenaustauschharz, welches meist eine Körnung zwischen o,2 und ca. 1 mm aufweist, durchtreten läßt.In the known filters of this type the granular filling, e.g. the ion exchange resin, from the discharge port for the treated liquid or the treated gas can be separated from the filter bed by a component, which is the liquid or the gas, but not the granular filling, e.g. the ion exchange resin, which usually has a grain size between 0.2 and approx. 1 mm, allows it to pass through.

Herkömmliche Ionenaustauschfilter werden dazu wahlweise ausgerüstet entweder mit: einem in den unteren Teil des Filtermantels eingeschweißten oder eingeflanschten Düsenboden; oder einem in den unteren Teil des Filters eingebauten Drainage-System, welches mit derart feinen Öffnungen versehen ist, daß das Ionenaustauschharz nicht durchtreten kann; oder das Drainage-System wird in eine Stützmasse geeigneter Porösität eingebettet; oder mit einer porösen, aus kunstharzgebundenem Sand hergestellten Platte versehen.Conventional ion exchange filters are optionally equipped for this purpose either with: one welded or flanged into the lower part of the filter jacket Nozzle bottom; or a drainage system built into the lower part of the filter, which is provided with such fine openings that the ion exchange resin does not can pass through; or the drainage system is converted into a supporting mass of suitable porosity embedded; or with a porous sand made from synthetic resin-bonded sand Plate provided.

Die Düsenböden zeigen den Nachteil hoher Druckverluste, großer Verstopfungsgefahr und hoher Herstellungskosten. Die Drainage-Systeme ergeben schlechte Äusspülbedingungen, und wenn sie in einem Stützbett eingelagert sind, ergeben diese eine meist unzulässige Verschmutzung der behandelten Flüssigkeit oder des behandelten Gases. Allen diesen herkömmlichen Bauelementen zur Füllungsauflagerung bei zugelassenem Flüssigkeitsentzug ist der Nachteil gemeinsam, daß sie sich bei im Gegenstrom regenerierten Ionenaustauschfiltern nur schlecht zur Verteilung der der normalen Durchflußrichtung entgegenströmenden Regenerierflüssigkeit eignen.The nozzle bottoms have the disadvantage of high pressure losses and a high risk of clogging and high manufacturing costs. The drainage systems result in poor flushing conditions, and if they are stored in a support bed, this usually results in an inadmissible one Contamination of the treated liquid or gas. All of these conventional construction elements for filling support with permitted fluid removal has the common disadvantage that they are in countercurrent regenerated ion exchange filters only poorly for the distribution of the flow counter to the normal direction of flow Regenerating liquid is suitable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen für die haltende Lagerung der körnigen Füllung in einem Filter vorzuschlagen.The invention is based on the object of measures for the holding Propose storage of the granular filling in a filter.

Diese Aufgabe wird unter Vermeidung der genannten Nachteile nach der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die einzelnen Teilchen des genannten Materials des Stützbettes an ihren Oberflächen-Berührungspunkten zu einem starren Stützgerüst verklebt sind.This task is done while avoiding the disadvantages mentioned after present invention achieved in that the individual particles of said Material of the support bed at their surface contact points to a rigid Support frame are glued.

ür ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Filters kann erfindungsgemäss die Stützmasse aus Teilchen zusammengestellt werden, die erst nach Einbringung und endgültiger Formgebung sich durch eine mindestens an ihrer Oberfläche ablaufende chemische Reaktion oder physikalische Veränderung gegenseitig verkleben.According to the invention, a method for producing such a filter can be used the support mass are composed of particles that only after introduction and final shape is achieved by at least one that runs off on its surface chemical reaction or physical change stick together.

in einer zweckmässigen Ausbildung des erfindungsgemässen filters sind die einzelnen Teilchen des gekörnten Materials es Stützbettes mit einem Film beschichtet, der die Oberfläche der Teilchen abdeckt und diese an ihren Berührungspunkten zu einem starren Stützgerüst verklebt.are in an expedient embodiment of the filter according to the invention the individual particles of the granular material of the support bed are coated with a film, which covers the surface of the particles and closes them at their points of contact glued to a rigid support structure.

Das zur Herstellung eines solchen Ionenaustauschfilters die nende Verfahren ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet daß das die Stützmasse aufbauende, gekörnte Material mit einem flüssigen Kunststoff vermischt wird, der erst nach Einbringung der Mischung in das Ionenaustauschfilter und nach endgültiger Formgebung der Stützmasse fest wird.The end to the production of such an ion exchange filter According to the invention, the method is characterized in that the granular material is mixed with a liquid plastic, which only after introduction the mixture in the ion exchange filter and after the final shaping of the support mass becomes solid.

Dieser lonenaustauschfilter vermeidet die den Stützschichte; in herkömmlichen Filtern anhaftenden Wachteile, die behandelte 'lüssigkeit oder das behandelte Gas zu verunreinigen, und erlaubt weiter, die Höhe der Stütz schicht gering zu halten, da sich die Schichten verschiedener Korngrößen innerhalb der Stützschicht nach Verklebung der einzelnen Teilchen nach mehr vermischen.This ion exchange filter avoids the support layer; in conventional Filter adhering components, the treated liquid or the treated gas to contaminate, and also allows the height of the support layer to be kept low, because the layers of different grain sizes are within the support layer after gluing of the individual particles to mix more.

In der beiliegenden Zeichnung ist als Beispiel des Erfiidr gegenstandes ein Ionenaustauschfilter dargestellt.The attached drawing is an example of the object an ion exchange filter is shown.

Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt dieses Filters und Fig. 2 zeigt ein Detail. Fig. 1 is a vertical section of this filter, and Fig. 2 shows a Detail.

Dieser Ionenaustauschfilter weist ein zylindrisches Gehäuse 1 auf, das an seinem Oberteil einen Einlaufstutzen 2, an seinem Unterteil einen Ablaufstutzen 3 besitzt. Innerhalb des Gehäuses 1 befindet sich eine körnige Füllung 4 eines bekannten Ionenaustauschharzes, die auf einer Stützmasse ruht. Die aus zwei übereinander angeordneten Schichten 5 und 6 bestehende Stützmasse hat die Aufgabe, das Ionenaustauschharz im Gehäuse 1 zurückzuhalten, während das Filter in Pfeilrichtung von der Flüssigkeit, d.h. im vorliegenden Falle vom Wasser, durchströmt wird.This ion exchange filter has a cylindrical housing 1, that has an inlet nozzle 2 on its upper part and a drain nozzle on its lower part 3 owns. Inside the housing 1 is a granular filling 4 of a known one Ion exchange resin, which rests on a support mass. The two stacked one on top of the other Layers 5 and 6 existing support compound has the task of the ion exchange resin to be retained in the housing 1 while the filter is removed from the liquid in the direction of the arrow, i.e. in the present case the water flows through it.

Bei dem auf der Zeichnung dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel, das selbstverständlich nur eine unter zahlreichen Varianten darstellt, besteht die obere, feine Schicht 5 aus Quarzsand mit einer optimalen Körnung von o,8 - 1,5 mm, wobi in der Praxis mit einer Körnung von 1 - 2 mm durchaus brauchbare Resultate erzielbar sind. Die untere, gröbere Schicht 6 besteht aus Quarzkies, dessen Körnung beispielsweise 3 bis 5 oder 5 bis 1o mm betragen kann.In the special embodiment shown in the drawing, which, of course, is only one of numerous variants, is the upper, fine layer 5 made of quartz sand with an optimal grain size of 0.8 - 1.5 mm, wobi in practice with a grain size of 1 - 2 mm quite useful results are achievable. The lower, coarser layer 6 consists of quartz gravel, its grain size for example 3 to 5 or 5 to 10 mm.

Sämtliche Körner beider Schichten 5 und 6 sind dabei mit einem Film umgeben und dadurch an den gegenseitigen Beruhrungsstellen miteinander verklebt. Sie bilden somit ein starres Stützgerüst, das zwar genügend Zwischenräume zum ungehinderten Durchtritt des Wassers aufweist, die Körner des darüberliegenden Austauschharzbettes 4 dagegen zurückhält.All grains of both layers 5 and 6 are covered with a film surrounded and thereby glued together at the mutual contact points. They thus form a rigid support structure, although there is enough space to unhindered Has passage of the water, the grains of the overlying exchange resin bed 4 holds back.

Bei der Herstellung der zweischichtigen Stützmasse 5, 6 werden zweckmässigerweise zunächst die für die untere Schicht 6 bestimmten Körner in einem Betonmischer mit dem Kleber gründlich gemischt, so daß alle Körner mit einem Film des Klebers umgeben werden. Das Anwärmen des körnigen Quarzkieses vor dem Einfüllen des Klebers kann den Benetzungsvorgang beschleunigen, ist aber keineswegs als notwendig zu betrachten.In the production of the two-layer support compound 5, 6 are expediently first the grains intended for the lower layer 6 in a concrete mixer Thoroughly mixed the glue so that all the grains are surrounded with a film of glue will. Warming up the granular quartz gravel before adding the glue can accelerate the wetting process, but is by no means to be regarded as necessary.

Eine Mischzeit von 3 - 4 Minuten hat sich im allgemeinen als ausreichend erwiesen, richtet sich aber nach der verwendeten Mischvorrichtung und dem verwendeten Kleber.A mixing time of 3 - 4 minutes has generally proven to be sufficient proven, but depends on the mixing device used and the one used Glue.

Als Kleber kommen beispielsweise Zweikomponentensysteme wie wpoxid- und Polyesterverbindungen sowie lösungsmittellösliche Kunststoffe in Frage, die sich zum gegenseitigen Verkleben von Quarzkiesteilchen eignen und gegen die das Filter durchfließenden Flüssigkeiten-oder Gase genügend beständig sind.Two-component systems such as wpoxid- and polyester compounds as well as solvent-soluble plastics in question, the are suitable for the mutual gluing of quartz grains and against which the Filters flowing through liquids or gases are sufficiently resistant.

Der auf diese Weise benetzte Quarzkies 6 wird nun in das Gehäuse 1 eingefüllt, wobei er die am Gehäuseboden angeordnete Drainage-Vorrichtung 7 vollständig umgibt und überlagert.The quartz gravel 6 wetted in this way is now placed in the housing 1 filled, wherein he arranged on the housing bottom drainage device 7 completely surrounds and overlays.

Die Quarzkiesschicht wird nun zweckmässigerweise mit einem flachen Gegenstand etwas angeklopft, worauf die Sandschicht 5 in Mhnlicher Weise benetzt und eingefüllt wird. Dabei ist es relativ unbedeutend, ob die Schicht 6 beim Einfüllen des Quarzsandes 5 schon fest ist oder nicht. Wesentlich ist dagegen die Tatsache, daß das Verfestigen beider Schichten 5, 6 erst nach deren Einfüllen in den Behälter 1 erfolgt.The quartz gravel layer is now expediently covered with a flat The object is tapped a little, after which the sand layer 5 is wetted in a similar manner and is filled. It is relatively unimportant whether the layer 6 when filling of the quartz sand 5 is already solid or not. What is essential, however, is the fact that the solidification of both layers 5, 6 only after they have been filled into the container 1 takes place.

Fig. 2 zeigt anhand eines vergrößerten Ausschnittes einen Teil der beiden Schichten 5 und 6 in deren Ubergangsbereich.FIG. 2 shows part of the FIG two layers 5 and 6 in their transition area.

Es ist klar ersichtlich, wie z.B. die einzelnen Körner der Schicht 6 bestimmte Stellen der gegenseitigen Berührung aufweisen, an denen sie miteinander verklebt sind. Die Schichten 5 und 6 bilden somit ein starres Stützsystem, das ohne weiteres vom Wasser durchströmt werden kann. Ein besonderer Vorteil dieses starren Stützgerüstes liegt ferner darin, daß dessen Körner auch beim Regenerieren der Filterfüllung im Gegenstrom, wobei das Gehäuse entgegen der Pfeilrichtung vom Wasser durchströmt wird, ihre gegenseitige Lage beibehalten und insbesondere nicht in das Ionenaustauschbett hineingewirbelt werden.It can be clearly seen, such as the individual grains of the layer 6 have certain points of mutual contact where they are with each other are glued. The layers 5 and 6 thus form a rigid support system without further water can flow through it. A particular benefit of this rigid The supporting structure is also due to the fact that its grains are also used when the filter filling is regenerated in countercurrent, with the water flowing through the housing against the direction of the arrow will maintain their mutual position and in particular not in the ion exchange bed be whirled in.

Während bei den bekannten Ionenaustauschfiltern die unterhalb des Ionenaustauschbettes angeordnete Stützmasse vier bis fünf Schichten verschiedener Körnung erforderten, kann die Stützmasse des beschriebenen Filters mit nur einer Körnung auskommen, während mit zwei übereinander geschichteten Körnungen ideale Verhältnisse geschaffen werden können.While with the known ion exchange filters the below the Ion exchange bed arranged support mass four to five layers of different Required grain size, the support mass of the filter described can be with only one Grain get by, while two grains layered one on top of the other are ideal Relationships can be created.

Die enge des dem Quarzsand und Quarzkies zuzugebenden flüssigen Klebers muß auareichen, um sämtliche Körner mit einem dünnen, klebefähigen Film zu überziehen. Für den Quarzsand mit einer KSoung von 0,8 - 1,5 mm haben sich 4 bis 4,5 Gewichtsprozent der Quarzsandmasse als ausreichend erwiesen.The tightness of the liquid glue to be added to the quartz sand and quartz gravel must be sufficient to cover all grains with a thin, adhesive film. For the quartz sand with a KSoung of 0.8 - 1.5 mm, 4 to 4.5 percent by weight are used the quartz sand mass proved to be sufficient.

Beim Quarzkies dürfte etwa 2 Gewichtsprozent an flüssigem Kleber erforderlich sein.For quartz gravel, around 2 percent by weight of liquid glue should be required be.

nsrüche: requirements:

Claims

Claims, o Pilter with replaceable granular filling, in particular an ion exchange filter for the treatment of water and aqueous solutions which the granular filling by a support mass consisting of granular material is held, characterized in that the individual particles of the grained Material of the support bed at their surface contact points to a rigid Support frame are glued.

2. Filter according to claim 1, characterized in that the individual Particles of the granular material of the support mass coated with an adhesive film that at least partially covers the surface of the particles and attaches them to glued to their points of contact to form a rigid support structure.

3. Filter according to claim 1 or 2, characterized in that the Support mass made up of two superimposed layers (5 and 63 of different grain sizes consists.

4. Filter according to claim 3, characterized in that the lower Layer (6) of glued quartz gravel and the overlying layer (5) of glued Quartz sand is made.

5. Filter according to claim 4, characterized in that the grain the lower layer (6) between 3 and 5 mm, that of the upper layer (5) between o8 and 1.5 mm.

6. Filter according to one of claims 2 to 5, characterized in that that the adhesive is a plastic adhesive, e.g.

an epoxy resin.

7! A method of manufacturing a filter according to any one of the claims 1-6, characterized in that the supporting mass is composed of particles which is only after incorporation and final shaping through at least one Chemical reaction or physical change taking place on their surface glue each other.

8. A method for producing a filter according to any one of the claims 2 to 6, characterized in that the granular material building up the support mass is mixed with a liquid adhesive, which only after the mixture has been introduced in the filter housing and after final shaping of the support mass is solid.