DE2252003C3 - Verfahren zur Aufteilung von verdünnten wässerigen Salzlösungen in eine konzentriertere Salzlösung und Wasser mittels lonenaustausches - Google Patents
Verfahren zur Aufteilung von verdünnten wässerigen Salzlösungen in eine konzentriertere Salzlösung und Wasser mittels lonenaustauschesInfo
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Description
Verschiedene verdünnte Salzlösungen werden mittels lonenaustausches bekannterweise in mehr
oder weniger reines Wasser übergeführt, indem die Kationen durch einen mit Wasserstoftionen beladencn
Kationenaustauscher und die Anionen durch einen mit Hydroxylionen beladenen oder als freies
Amin vorliegenden Anionenaustauscher entfernt werden. Dabei können stark und/oder schwach
dissoziierte Ionenaustauscher in beliebiger Reihenfolge angewendet werden. Bei Benutzung der stark
dissoziierten Ionenaustauscher werden alle Ionen aus der Lösung entfernt, doch müssen sie nach F.rschöpfen
durch starke Säuren bzw. Basen regeneriert werden. Werden schwach dissoziierte Ionenaustauscher
benutzt, so können sie zwar auch mit schwachen Säuren und Basen regeneriert werden, sie
vermögen aber nicht die schwach dissoziierten Ionen der Lösung zu binden.
Bei der Regenerierung der erschöpften Ionenaustauscher muH man die Regcnerierchemikalicn in
mindestens stochiometrischen Mengen anwenden,
bezogen auf die gebundenen Ionen. In der Praxis wird jedoch ein mehr oder weniger großer Über-
schuß an den Chemikalien genommen, um eine Austauschkapazität von wirtschaftlich tragbarer Größe
nutzbar zu machen. Die gebrauchte Regenerierlösung enthält demzufolge in der Praxis an Salzen
immer mehr als das Doppelte der stöchiometrischen Menge der in der zu entsalzenden Lösung enthaltenen
Salze und wird meistens weggelassen.
Ein weiterer Nachteil besteht aus der Notwendigkeit, die benutzten Austauscherbetten nach der
Regenerierung von den letzten Resten der Regeneriermittel zu befreien, damit das erzeugte reine
Wasser nicht verunreinigt wird. Deshalb müssen die Betten gründlich ausgewaschen werden. Die erhaltene
Lösung wird mit der vorhin erwähnten vereinigt. Das Abwasser stellt also eine stark verdünnte
Lösung dar. Dies soll an Hand eines Beispiels illustriert werden.
Für lange Zeit war in der Praxis als Ionenaustauschverfahren das einfache Gleichstromverfahren
benutzt. In diesem Fall beträgt die nutzbare Kapazität der stark sauren Kationenaustauscher und der
schwach basischen Anionenaustauscher je etwa 1,5 Grammäquivalent (gäqu) pro 1 Beltvolumen
(BV). Zum Regenerieren werden 1,5 1 2 n-Säure und 1 1 2 η-Base benutzt. Zum Auswaschen sind in
beiden Fällen 5 BV Wasser anzuwenden, und vor der gebrauchten Regenerierlösung fließen je 0,5 BV
Wasser weg. Die Gesamtmenge des Abwassers macht also 13,5BV aus, das 4 gäqu Salze, zum Teil als
überschüssige Saure, enthält. Pro gäqu entferntes Salz entstehen also 9 BV Abwasser, das eine Lösung
von 0,3 η darstellt.
Die Menge des Abwassers ist mit dem Bettvolumen und dieses mit der Anzahl der Grammäquivalente
des zu entfernenden Salzes proportional. Je konzentrierter die Lösung, um so größerer Anteil des
Wassergehaltes wird als Abwasser verloren. Bei der Entsalzung von Lösungen höherer Konzentration,
wie z. B. Brackwasser, Wasser der nördlichen Seen, oder der Lösungen der Lebensmittelindustrie, wie
z. B. von Zucker-, Stärke- und Dextroselösung und anderes mehr, muß man also mit großen Abwassermengen
rechnen. Man ist meistens gezwungen, durch Anwendung von speziellen Ionenaustauschverfahren
diese Mengen zu vermindern.
Zu den Nachteilen der bekannten Ionenaustauschverfahren gehören auch die Anschaffungskosten der
Regenerierchemikalien. Diese machen vor allem die Entsalzung von höher konzentrierten Lösungen in
den meisten Fällen schon allein unwirtschaftlich.
Die erwähnten Nachteile wurden durch Einführung der bekannten Gegenstrom-Ioncnaustauschverfahren
stark vermindert, da sie eine bessere Ausnutzung der Regenerierchemikalien ermöglichen. Man benötigt
etwa 13O°/o der stöchiometrischen Menge der zu entfernenden
Salze an Regenerierchemikalien. Auch vermindert sich die Menge des Waschwassers auf
etwa 2 bis 3 BV. Andererseits kann mit diesem Verfahren nur eine um 30"In niedrigere Austauschkapazität
ausgenutzt werden. Letzten Endes sind also Menge und Konzentration des Waschwasseis praktisch
dieselben wie beim Glcichstroniverfahrcn.
Vorteilhafter sind die bekannten sogenannten stationären Ionenaustauschverfahren. In diese Gruppe
gehören folgende Verfahren: Das Viclbcttverfahren, in dem in den einzelnen Phasen des Austauschzyklus
die Auslauscherbetten schrittweise gleichzeitig weitcreeschallet
werden; das Ringbctlvcrfahrcn, in dem in den einzelnen Phasen die Flüssigkeitsanschlüsse
schrittweise und gleichzeitig weitergeschar*et werden;
die Verfahren mit schrittweise weitergeschobener festgepackter Austauscherfüllung; die Verfahren mit
schrittweise oder kontinuierlich bewegter fluidisierter Austauscherfüllung; schließlich das Fraktionen- oder
Schichtenlagerungsverfahren, in dem die aus dem Austautcherbett fließende Lösung zum Teil in Form
von in Gruppen geteilten Fraktionen oder übereinanderliegenden Schichten eingelagert und wiederverwendet
wird. Je nach der technischen Verwirklichung ist es möglich, in diesen Verfahren den Bedarf an
Regenerierchemikalien bis auf etwa 115°/o der stöchiometrischen Menge, zu der Menge des Waschwassers
auf etwa 2 BV zu vermindern und die Konzentration der benutzten Regenerierlösungen auf
etwa 3 bis 4 η zu erhöhen; man arbeitet in diesen Verfahren mit einer etwa gleichen nutzbaren Kapazität
wie in den Gleichstromverfahren. Die Konzentration der Abfallösungen kann bis zu 2,5 bis 3,5 η
steigen, d. h. rund auf das Zehnfache der Konzentration in den weiter oben erwähnten Verfahren; der
Salzgehalt des Abwassers kann bis zu 2,15 gäqu pro gäqu entferntes Salz sinken.
Auch bei Anwendung des heute bekannten besten Verfahrens gelangt also in das Abwasser eines
Ionenaustauschverfahrens doppelt soviel Grammäquivalent Salz als die zu entsalzende Lösung enthält.
Diese Salze stellen ein Gemisch aus dem entfernten Salz mit dem aus den Regeneriermitteln gebildeten
dar. Bei dem meistens niedrigen Wert dieser Salze lohnt sich nur in seltenen Fällen, Trennverfahren
anzuwenden, um die Salze zu verwerten. Eine VVeiterverarbeitung von Abwässern erfolgt also heute
nur dann, wenn man daraus wertvolle Substanzen, wie Chrom- oder Silberverbindungen, zurückgewinnen
kann.
Infolge dieses Standes der Technik ist die Aufteilung von verdünnten wässerigen Lösungen mit Hilfe
des Ionenaustausches in praktisch reines Wasser und in eine konzentriertere Salzlösung zwar technisch
möglich, doch infolge von relativ großen Mengen von Abwasser und Absalzen nicht wirtschaftlich, vor
allem dann, wenn die Konzentration der aufzuteilenden Lösung über 20 gäqu/m3 liegt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden diese Nachteile weitgehend vermindert, zum Teil
auch ganz behoben. Zur Aufteilung der verdünnten Salzlösungen in Wasser und in eine konzentriertere
Salzlösung mittels Ionenaustauschcs, wobei ein Kationen- und ein Anionenaustauscher in beliebiger
Reihenfolge mit dementsprechender Dissoziation benutzt, nach Erschöpfung regeneriert, ausgewaschen
und wieder zur Aufteilung benutzt werden, verfährt man nach der Erfindung auf die Weise, daß einer
der erschöpften Ionenaustauscher vor seiner Regenerierung so lange mit der gebrauchten Regenerierlösung
des anderen Ionenaustauschers vorbehandelt wird, bis die aus der aufgeteilten Lösung entfernten
Ionen am ersten Ioncnaustauschci durch die gleichnamigen
Ionen der Vorbehandlungslösung weitgehend bis vollständig ersetzt werden, wobei eine
Lösung der in der aufzuteilenden Lösung enthaltenen Salze mit hühcrer Konzentration als eingeführt war
entstein und in denselben Ionenaustauscher nachfolgend
mil der entsprechenden Rcgencrierlösung reaktiviert, wobei eine Losung des aus den Regencricrmitteln
gebildeten Salzes erhalten wird.
Ein wesentliches Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die mit der verdünnten
Lösung eingeführten Salze weitgehend getrennt von dem aus den Regeneriertnitteln entstandenen
Salz erhalten werden. Daraus ergeben sich mehrere ä Vorteile.
Es ist erstens vorteilhaft, wenn man zur Regenerierung solche Säuren und Basen nimmt, die miteinander
ein wertvolles Salz bilden. So nuLit man diesen Vorteil aus, wenn man einerseits Schwefel-, Salpeter- i»
oder Salzsäure, andererseits Ammonium-, Kaliumoder Natriumhydroxyd oder Carbonate der zwei letzten
verwendet. Der Wert der aus diesen entstandenen Salze decxt ihre Anschaffungskosten meistens weitgehend,
so daß die Kosten der Regenerierung erheblieh vermindert werden.
Der zweite Vorteil besteht darin, daß die aus der verdünnten Lösung entfernten Salze bei Anwendung
der Erfindung in einer höheren Konzentration erhalten werden als die zu entsalzende Lösung hatte und
ohne Anwendung eines Trennverfahrens direkt anwendbar sind. In vielen Fällen kann diese Lösung
eine Verwendung finden.
Beide Vorteile führen zur Erniedrigung der Entsalzungskosten und ermöglichen die Gewinnung von
reinem Wasser auf wirtschaftlichem Weg von Lösungen, bei denen dies bisher nicht möglich war. Die
Vorteile werden noch erhöht, wenn man beide Salze, die man nach der Erfindung gewinnt, verwerten kann.
In diesem Fall entsteht überhaupt kein oder nur sehr wenig Abwasser. Die Entsalzungskosten werden also
in diesem Fall durch die Abschaffungskosten des Abwassers nicht erhöht.
Die Vorbehandlung laut der Erfindung kann sowohl beim Kationen- als auch beim Anionenaustauscher
stattfinden, je nach der Art der Austauschersorten, der aufzuteilenden verdünnten Lösungen und
der aus den Regeneriennitteln erhaltenen Salze.
Zur Entsalzung kann man zwei stark dissoziierte Ionenaustauscher oder einen stark und einen
schwach dissoziierten benutzen. Bei Anwendung einiger bekannter Spe<:ialverfahren ist es auch möglich,
zwei schwach dissoziierte Ionenaustauscher zu verwenden. Schließlich ist es ebenfalls bekannt, den
Kationen- und/oder den Anionenaustauscher in stark und in schwach dissoziierter Art gleichzeitig zu gebrauchen.
Im letzten Fall ist die Reihenfolge der gleichnamigen Austauscher bei der Beladung bekanntlich
umgekehrt als bei der Regenerierung. Die Erfindung sieht für diesen Fall vor, die Vorbehandlung
in derselben Reihenfolge durchzuführen wie die Beladung.
Besondere Vorteile entstehen, wenn die aus der verdünnten, zu entsalzenden Lösung stammenden
Ione zum vorzubehandelnden Ionenaustauscher eine niedrigere Affinität haben als die gleichnamigen
Ionen der zur Vorbehandlung benutzten Lösung.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl im Gleich- oder im Gegenstrom-Ionenaustauschverfahren
benutzt werden, wobei das letztere die bekannten Vorteile mit sich bringt. Das Gegenstromverfahren
wird bekanntlich bei Anwendung eines Austauscherbettes erreicht, wenn man die aufzuteilende Lösung
in umgekehrter Richtung durchleitet wie die Regenerierlösung. Man kann bei Anwendung von mehreren
Austauscherbetten auch so verfahren, daß man die Reihenfolge der Betten in den beiden Austauschreaktionen
vertauscht. Die Erfindung sieht vor, daß die Lösung der Vorbehandlung durch das Austauscherbett
bzw. durch die Austauscherbetten jn derselben Richtung bzw. in derselben Reihenfolge
durchgeleitet wird wie die Beladungslösung.
Die Vorteile der Erfindung werden weiter erhöht, wenn man zur Entsalzung und/oder zur Vorbehandlung
und/oder zur Regenerierung ein stationäres Ionenaustauschverfahren anwendet. Hierdurch kann
erreicht werden, daß beide Salze in einer konzentrierten Lösung erhalten werden. Dies erleichtert die
Verwertung dieser Salze. So kann eine an und für sich wertlose Kochsalzlösung in konzentrierter Form,
z. B. zur Regenerierung von zur Enthärtung von Wasser benutzten Ionenaustauscher, verwendet werden.
Weitere Vorteile entstehen, wenn man die stationären Verfahren als Gegenslromverfahren anwendet.
Diese bekannten Verfahren ermöglichen die Erniedrigung des Restgehaltes an Salz im entsalzten Wasser
und des Bedarfes an Regeneriermitteln.
Die Regenerierlösungen werden im Sinne der Erfindung in einer höheren Konzentration als 2n. vorteilhaft
über 4 n, angewandt, insbesondere in einer solchen, daß die Konzentration aller während des
Austauschzyklus entstehenden Lösungen knapp unterhalb ihrer Sätligungsgrenze liegt.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, die
Entsalzung und/oder die Vorbehandlung und Oder die Regenerierung bei einer Temperatur über 20 C.
vorteilhaft über 40° C, durchzuführen. Dabei wird die Löslichkeit der meisten Salze und die Austauschgeschwindigkeit
erhöht.
Zu weiteren Vorteilen führt die Erfindung, wenn man die Regeneriermittel so wählt, daß im daraus
entstandenen Salz das eine Ion ausgefällt werden kann, so daß die zurückbleibende Lösung des anderen
Ions wieder zur Regenerierung benutzt werden kann. Zur Fällung wird vorteilhaft eine Substanz
benutzt, deren Preis niedrig liegt. Dieses Prinzip soll an Hand einiger Beispiele näher erläutert werden.
Bei Anwendung eines stark sauren Kationen- und eines schwach basischen Anionenaustauschers wird
zur Regenerierung H2SO4 und NH4OH benutzt.
Diese ergeben zusammen (NH4)2SO4, zu dessen Lösung
CaO oder Ca(OH)2 gegeben wird, wobei NH4OH frei wird. Es ist bekannt, Lösungen von
Ammoniumsalzen, die bei der Regenerierung von Anionenaustauschern entstehen, mit den genannten
Calciumverbindungen zu versetzen, das ents'andene NH4OH mit Dampf auszutreiben und nach Kondensation
wieder zu verwenden. Dieses bekannte Verfahren erfordert eine erhebliche Investition, einen
nicht unerheblichen Dampfverbrauch und führt zu Verlusten an Ammoniak, so daß es sich in der Praxis
nicht einführen konnte. Im vorliegenden Fall wird das entstandene CaSO4 einfach abgetrennt und die
verbleibende Lösung von NH4OH zur wiederholten Regenerierung verwendet; dabei stört der Rest an
CaSO4 in der Lösung nicht. Das abgetrennte Gips ist weitgehend rein, so daß es verwertet werden kann.
Seine Lagerung auf Halden verursacht auch keine Probleme.
In einem anderen Ausführungsbeispiel für diese Verbesserung wird bei denselben Ionenaustauschern
H3PO4 und NH4OH zur Regenerierung benutzt. Aus
diesen bildet sich im erfindupgsgcmäßen Verfahren NH4H0PO4. Durch Zusatz von CaO oder Ca(OH).,
wird das Salz in NH.OH und CaHPO. übcreeführt-
letzteres kann bekanntlich für verschiedene Zwecke Sehers verwendet wird. Die Natriumionen werden
verwendet werden. Hier entsteht also im verbesser- also in diesem Fall stets im Kreis geführt, so daß
ten Verfahren überhaupt kein Abfall. praktisch nur geringe zusätzliche Chemikalienmen-
Die Verbesserung kann auch im bekannten spe- gen als Ersatz der Verluste einzuführen sind,
ziellen Entsalzungsverfahren angewendet werden, in 5 Die Erfindung ermöglicht infolge ihrer Vorteile dem zwei schwach dissoziierte Ionenaustauscher be- die wirtschaftliche Aufteilung der anfangs erwähnten nutzt werden. Aus den vorhin erwähnten Regenerier- verdünnten Lösungen, wie unter anderem Brackmitteln enthält man hier (NH4)2HPO4, das nach Zu- wasser, Wasser der Nordseen, der Salzseen usw., in satz von CaO oder Ca(OH)2 in dieselben Endpro- Gebrauchswasser und konzentrierte Salzlösung. Die dukte übergeführt wird, doch kann man hier dieselbe io zu diesem Zweck bisher benutzten bekannten VerKapazität wie vorhin mit der halben Menge an fahren, wie Destillation, Ausfrieren, Elektrodialyse, H3PO4 nutzbar machen. umgekehrte Osmose und andere mehr, haben nicht Im letzten Anwendungsbeispiel wird ein stark ba- nur den Nachteil ihrer geringe.en Wirtschaftlichkeit, sischer Anionenaustauscher und ein schwach saurer sondern ergeben eine Abfallösung mit niedriger Kon-Kationenaustauscher verwendet. Zur Regenerierung 15 zentration, an deren Verwertung man nicht denken des ersteren wird H3PO4 und des zweiten NaOH kann und deren Abschaffung Unannehmlichkeiten oder KOH genommen. Dabei wird NaH0PO4 oder mit sich bringt. Der auf bekannte Art durchgeführte KH0PO4 erhalten. Nach Zusatz von CaO oder Ionenaustausch ergibt zwar in Spezialfällen auch Ca(OH)., erhält man das entsprechende Hydroxyd konzentrierte Salzlösungen, doch bestehen diese aus des Alkalis zurück und verwendet es erneut zur 20 dem Gemisch aus den bei der Aufteilung entfernten Regenerierung. Salze mit dem aus den Regeneriermitteln entstandein allen erwähnten Fällen wird der größte Teil des nem Salz; dieses Gemisch ist wertlos. Die Anwenalkalischen Regeneriermittels zurückgewonnen, so dung der Erfindung auf diese natürlichen Wasser daß man nur einen geringfügigen Verlust jeweils er- ermöglicht ihre Entsalzung zwecks der Produktion setzen muß. 25 v'on Gebrauchswasser in erheblich gesteigertem Maß Enthält die aufzuteilende Lösung größere Mengen und ergibt für diese Fälle damit besondere Vorteile, von solchen Kationen, die bei der Durchführung des Man kann auch das Abwasser, vor allem aus Inerfindungsgemäßen Verfahrens eine Fällung ergeben dustrieanlagen oder -gebieten, mit Hilfe des erfinwürden, so ist es vorteilhaft, diese vor der Aufteilung dungsgemäßen Verfahrens unter erheblich günstigeder Lösung zu entfernen. Man hat z. B. solche Brack- 30 ren Bedingungen wie bisher in Wasser und in eine wasser, die weitgehend aus Calciumsalzen bestehen. konzentrierte Lösung der Absalze überführen. Dabei Man entfernt in diesem Fall die Calciumionen nach treten verschiedene Vorteile auf. Erstens erhält man einer weiteren Verbesserung der Erfindung durch aus dem Abwasser, je nach der Anwendung der vereinen vorgeschalteten Kationenaustauscher, mit Hilfe schiedenen Arten von Ionenaustauschern, ein reines dessen die Calciumionen durch Natriumionen ersetzt 35 Wasser, das viel weniger Gelöstes enthält als das werden. Dieses bekannte Verfahren wird im vor- übliche Rohwasser. Man kann es einfacher und mil liegenden Fall so angewandt, daß das nach Auf- geringeren Aufbereitungskosten als das Rohwassei teilung der verdünnten Lösung der Natriumsalze und in Gebrauchswasser überführen, sei es Kesselspeise-Regenerierung der benutzten Ionenaustauscher er- wasser oder Verfahrenswasser. Zweitens erhält mar haltene Natriumsalz, das sich in einer konzentrierten 40 die Salze des Abwassers in einer konzentrierten Lö Lösung befindet, zur Regenerierung des zur Ent- sung, dessen Abschaffung keine untragbaren Koster fernuno der Calciumionen benutzten Ionenaustau- verursacht.
ziellen Entsalzungsverfahren angewendet werden, in 5 Die Erfindung ermöglicht infolge ihrer Vorteile dem zwei schwach dissoziierte Ionenaustauscher be- die wirtschaftliche Aufteilung der anfangs erwähnten nutzt werden. Aus den vorhin erwähnten Regenerier- verdünnten Lösungen, wie unter anderem Brackmitteln enthält man hier (NH4)2HPO4, das nach Zu- wasser, Wasser der Nordseen, der Salzseen usw., in satz von CaO oder Ca(OH)2 in dieselben Endpro- Gebrauchswasser und konzentrierte Salzlösung. Die dukte übergeführt wird, doch kann man hier dieselbe io zu diesem Zweck bisher benutzten bekannten VerKapazität wie vorhin mit der halben Menge an fahren, wie Destillation, Ausfrieren, Elektrodialyse, H3PO4 nutzbar machen. umgekehrte Osmose und andere mehr, haben nicht Im letzten Anwendungsbeispiel wird ein stark ba- nur den Nachteil ihrer geringe.en Wirtschaftlichkeit, sischer Anionenaustauscher und ein schwach saurer sondern ergeben eine Abfallösung mit niedriger Kon-Kationenaustauscher verwendet. Zur Regenerierung 15 zentration, an deren Verwertung man nicht denken des ersteren wird H3PO4 und des zweiten NaOH kann und deren Abschaffung Unannehmlichkeiten oder KOH genommen. Dabei wird NaH0PO4 oder mit sich bringt. Der auf bekannte Art durchgeführte KH0PO4 erhalten. Nach Zusatz von CaO oder Ionenaustausch ergibt zwar in Spezialfällen auch Ca(OH)., erhält man das entsprechende Hydroxyd konzentrierte Salzlösungen, doch bestehen diese aus des Alkalis zurück und verwendet es erneut zur 20 dem Gemisch aus den bei der Aufteilung entfernten Regenerierung. Salze mit dem aus den Regeneriermitteln entstandein allen erwähnten Fällen wird der größte Teil des nem Salz; dieses Gemisch ist wertlos. Die Anwenalkalischen Regeneriermittels zurückgewonnen, so dung der Erfindung auf diese natürlichen Wasser daß man nur einen geringfügigen Verlust jeweils er- ermöglicht ihre Entsalzung zwecks der Produktion setzen muß. 25 v'on Gebrauchswasser in erheblich gesteigertem Maß Enthält die aufzuteilende Lösung größere Mengen und ergibt für diese Fälle damit besondere Vorteile, von solchen Kationen, die bei der Durchführung des Man kann auch das Abwasser, vor allem aus Inerfindungsgemäßen Verfahrens eine Fällung ergeben dustrieanlagen oder -gebieten, mit Hilfe des erfinwürden, so ist es vorteilhaft, diese vor der Aufteilung dungsgemäßen Verfahrens unter erheblich günstigeder Lösung zu entfernen. Man hat z. B. solche Brack- 30 ren Bedingungen wie bisher in Wasser und in eine wasser, die weitgehend aus Calciumsalzen bestehen. konzentrierte Lösung der Absalze überführen. Dabei Man entfernt in diesem Fall die Calciumionen nach treten verschiedene Vorteile auf. Erstens erhält man einer weiteren Verbesserung der Erfindung durch aus dem Abwasser, je nach der Anwendung der vereinen vorgeschalteten Kationenaustauscher, mit Hilfe schiedenen Arten von Ionenaustauschern, ein reines dessen die Calciumionen durch Natriumionen ersetzt 35 Wasser, das viel weniger Gelöstes enthält als das werden. Dieses bekannte Verfahren wird im vor- übliche Rohwasser. Man kann es einfacher und mil liegenden Fall so angewandt, daß das nach Auf- geringeren Aufbereitungskosten als das Rohwassei teilung der verdünnten Lösung der Natriumsalze und in Gebrauchswasser überführen, sei es Kesselspeise-Regenerierung der benutzten Ionenaustauscher er- wasser oder Verfahrenswasser. Zweitens erhält mar haltene Natriumsalz, das sich in einer konzentrierten 40 die Salze des Abwassers in einer konzentrierten Lö Lösung befindet, zur Regenerierung des zur Ent- sung, dessen Abschaffung keine untragbaren Koster fernuno der Calciumionen benutzten Ionenaustau- verursacht.
409 635/22;
Claims (18)
1. Verfahren zur Aufteilung von verdünnten wässerigen Lösungen in Wasser und in eine konzentriertere
Salzlösung mittels Ionenaustausches, wobei ein Kationen- und ein Anionenaustauscher
in beliebiger Reihenfolge und mit dementsprechender Dissoziation benutzt, nach Erschöpfung
regeneriert, ausgewaschen und wieder benutzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
einer der erschöpften Ionenaustauscher vor seiner Regenerierung so lange mit der verbrauchten
Regenerierlösung des anderen Ionenaustauschers vorbehandelt wird, bis die aus der aufgeteilten
Lösung entfernten Ionen am ersten Ionenaustauscher durch die gleichnamigen Ionen der Vorbehandlungslösung
weitgehend bis vollständig ersetzt werden, wobei eine Lösung der in der aufgeteilten
Lösung enthaltenen Salze mit höherer Konzentration als eingeführt war entsteht und
denselben Ionenaustauscher nachfolgend mit der entsprechenden Regenerierlösung reaktiviert, wobei
eine Lösung des aus den Regeneriermitteln gebildeten Salzes erhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Regeneriermittel solche
Säuren und Basen genommen werden, die miteinander ein wertvolles Salz bilden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Regeneriersäurc Schwefel-,
Salpeter- oder Salzsäure genommen werden.
4. Verfahren nach Anspruch, 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Regenerierbase Ammonium-,
Kalium- oder Natriumhydroxyd genommen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kationenaustauscher vorbehandelt
wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anionenaustauscher vorbehandelt
wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der benutzte Kationen- und/
oder Anionenaustauscher je aus einer stark und einer schwach dissoziierten Sorte bestdien, deren
Reihenfolge in bekannter Weise während der Aufteilung schwach—stark dissoziiert und während
der Regenerierung stark—schwach dissoziiert ist, wobei die Vorbehandlung vorteilhaft
in derselben Reihenfolge erfolgt wie die Aufteilung der verdünnten Lösung.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden Ionen der
aufzuteilenden Lösung zum vorzubehandelndcn Ionenaustauscher eine geringere Affinität besitzen,
als die gleichnamigen Ionen der zur Vorbehandlung benutzten Lösung.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnel, daß ein bekanntes Gcgenstrom-Ionenaustauschverfahrcn
benutzt wird. wobei die Vorbehandlungslösung vorteilhaft in derselben Richtung durch das Austauschcrbett
bzw. in derselben Reihenfolge durch die Austauscherbetten geleitet wird wie die aufzuteilende
Lösung.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufteilung der
verdünnten Lösung und'odcr zur Vorbehandlung und/oder zur Regenerierung ein stationäres
Ionenaustauschverfahren benutzt wird.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 9 und H), dadurch gekennzeichnet, daß ein stationäres Gegenstrom-Ionenaustauschverfahren
benutzt wird.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der benutzten Regenerierlösungen über 2 n, vorteilhaft
über 4 n, liegt, vorzugsweise in einer Höhe, daß die Konzentration aller während des
Austauschzyklus entstehenden Lösungen knapp unterhalb ihrer Sättigungsgrenze liegt.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung der verdünnten Lösung und/oder die Vorbehandlung
und/oder die Regenerierung bei einer höheren Temperatur als 20° C, vorteilhaft über 40- C,
durchgeführt werden.
14.~Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet,
daß das eine Ion des aus den Regeneriermitteln entstandenen Salzes aus der
Lösung ausgefällt und die nach Entfernung des Niederschlags verbleibende Lösung erneut zur
Regenerierung benutzt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Kationen der aufzuteilenden
Lösung, die während der Durchführung des Verfahrens eine Fallung erzeugen wurden,
vor der Aufteilung durch solche Kationen ersetzt werden, die keine Fällung verursachen.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß der zur Bindung der eine Fällung verursachenden Kationen benutzte Katione.iaustauscher durch die Lösung der bei
der Aufteilung der verdünnten Lösung erhaltenen Salze regeneriert wird.
17. Anwendung der Verfahren 1 bis 16 auf die Entsalzung von natürlichen Wässern mit einem
Salzgehalt über 20 gäqu/m3.
18. Anwendung der Verfahren 1 bis 16 auf die
Entsalzung von Abwässern, insbesondere aus industriellen Betrieben.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19722252003 DE2252003C3 (de) | 1972-10-24 | Verfahren zur Aufteilung von verdünnten wässerigen Salzlösungen in eine konzentriertere Salzlösung und Wasser mittels lonenaustausches |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19722252003 DE2252003C3 (de) | 1972-10-24 | Verfahren zur Aufteilung von verdünnten wässerigen Salzlösungen in eine konzentriertere Salzlösung und Wasser mittels lonenaustausches |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2252003A1 DE2252003A1 (de) | 1974-05-09 |
| DE2252003B2 DE2252003B2 (de) | 1976-01-08 |
| DE2252003C3 true DE2252003C3 (de) | 1976-08-26 |
Family
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