DE2921506A1

DE2921506A1 - Verfahren und vorrichtung zum regenerieren von ionenaustauschmaterial

Info

Publication number: DE2921506A1
Application number: DE19792921506
Authority: DE
Inventors: James Ratcliffe Emmet
Original assignee: Northern Engineering Industries PLC
Current assignee: Rolls Royce Power Engineering PLC
Priority date: 1979-05-28
Filing date: 1979-05-28
Publication date: 1980-12-11

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Regenerieren von
lonenaustauschmaterial (Zusatz zu Patent .. .. ... (Patentanmeldung P 28 23 070.8)) Wie in dem Hauptpatent (Patentanmeldung P 28 23 070.8) erläutert ist, ist es zur Gewinnung von hochreinem Wasser sehr wichtig, das lonenaustauschmaterial einer Mischbettaustauschereinheit mit dem richtigen Regenerierungsmittel zu regenerieren.
Gemäß der Hauptanmeldung P 28 23 070.8 wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Materialien (nach Klassierung) aus einem Trenngefäß durch eine längere Leitung hindurch entfernt werden, die einen Auslaß außerhalb des Gefäßes und einen Einlaß innerhalb des Gefäßes in der Nähe einer unteren perforierten Sperre aufweist. Diese Anordnung bewirkt, daß das Kationmaterial das Trenngefäß als erstes verläßt. Der Durchfluß durch die Leitung wird fortgesetzt, bis zumindest ein größerer Teil des Kationmaterials den Auslaß der Leitung passiert hat und ein größerer Teil von Material eines Grenzflächenbereiches zwischen den Ionenaustauschmaterialien in die Leitung eingetreten ist.
Der Leitungsauslaß wird von dem Leitungseinlaß entsprechend der Anzeige des Grenzflächenbereiches zwischen den Materialien isoliert. Bei der beschriebenen Ausführungsform ist es möglich, daß der Grenzflächenbereich in der Leitung von dem weitgehend reinen Kation- und Anionmaterialien isoliert wird, welche dann mit geeigneten Mitteln regeneriert werden können.
Die vorliegende Erfindung ist nun auf eine Verbesserung oder Modifikation dieses Gegenstandes der Hauptanmeldung gerichtet.
Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzflächenbereich nach der Isolierung des Auslasses der Leitung von deren Einlaß, aber vor der Beendigung der Regenerierung des Ionenaustauschmaterials, aus der Leitung entfernt wird.
Der Grenzflächenbereich ist zwar derselbe wie der in der bereits genannten Hauptanmeldung, wird aber nachstehend der Einfachheit halber noch einmal beschrieben.
Ausgehend von Kation- und Anionmaterialien enthält der Grenzflächenbereich Kationmaterial, das durch Anionmaterial stark verunreinigt ist, und Anionmaterial, das wiederum durch Kationmaterial stark verunreinigt ist, wobei die Materialien an den jeweiligen Seiten des Grenzflädhenbereiches relativ wenig verunreinigtes Kation- bzw. Anionmaterial enthalten.
Der Grad der Verunreinigung des einen Materials durch das andere in dem Grenzflächenbereich kann durch Einbringen eines inerten feinteiligen Materials vermindert werden, das eine Dichte hat, die zwischen den Dichten des Anion- und des Kationmaterials liegt. Das Inertmaterial hat eine trennende und verdünnende Wirkung auf die wechselseitige Verunreinigung des Kation- und des Anionmaterials.
Es ist jedoch zweckmäßig, dem lonenaustauschmaterial so viel Inertmaterial zuzusetzen, daß beim Trennen in zwei Schichten eine Schicht aus weitgehend reinem Inertmaterial zwischen der Kation- und der Anionmaterialschicht gebildet wird, wobei die Schichten aus weitgehend reinem Inertmaterial den Grenzflächenbereich enthalten. Diese Schicht aus weitgehend reinem Inertmaterial enthält zwar Anionen und Kationen, aber in derart kleinen Mengen, daß es unpraktisch wäre, sie zu entfernen,selbst wenn dies durch fortgesetzte Klassierung des Materials möglich wäre. Nachdem eine solche Schicht aus weitgehend reinem Inertmaterial einmal gebildet ist, hat ein Zusatz von weiteren Mengen an Inertmaterial wenig oder gar keinen Einfluß auf die Anzahl von in der Schicht anwesenden Anion- oder Kationteilchen.
Die Grenzfläche liegt zwischen weitgehend unverunreinigten Kation- und Anionmaterialien und stimmt in ihrer Ausdehnung praktisch mit dem Grenzflächenbereich überein, in dem kein Inertmaterial vorliegt, oder sie hat ein Volumen, daß unzureichend ist, um eine optimale Trennung der Kation- und Anionmaterialien herbeizuführen.
Wenn der Grenzflächenbereich diese Schicht aus weitgehend reinem Inertmaterial enthält, werden zwei Grenzflächen gebildet.
Die erste tritt zwischen dem weitgehend unverunreinigten Kationmaterial und dem Grenzflächenbereich und die andere zwischen dem Grenzflächenbereich und dem weitgehend unverunreinigten Anionmaterial auf.
Bei einer Form der Erfindung wird die Grenzfläche angezeigt, aber der Auslaß der Leitung wird von dem Einlaß erst nach einer absichtlich auferlegten Verzögerung isoliert, die ausreichend ist sicherzustellen, daß der größere Teil des Kationmaterials den Auslaß der Überführungsleitung passiert hat.
Jedoch wird die Aufwärtsströmung durch diesen Teil der Leitung oberhalb des Isolierventils durch eine Verzweigung der Leitung, die mit einem Isoliergefäß verbunden ist, aufrechterhalten.
Diese Strömung wird so lange fortgesetzt, bis gewährleistet ist, daß der Grenzflächenbereich in das Isoliergefäß eingetreten ist. Dieser Zeitraum kann beginnen, sobald die Grenzfläche angezeigt wird. Wenn kein Inertmaterial anwesend ist, wird der Zeitraum, wie in der genannten Hauptanmeldung, so gehalten, daß der Grenzflächenbereich zusammen mit einer kleinen Menge von relativ reinem Kation- und Anionmaterial isoliert wird, um sicherzustellen, daß sämtlicher verunreinigter Grenzflächenbereich entfernt wird. Wenn Inertmaterial anwesend ist, kann dieser Zeitraum beginnen, sobald entweder Kation/Inertmaterial-Grenzfläche oder Inertmaterirl/Anion-Grenzfläche angezeigt wird.
Diese Form der Erfindung ist besonders nützlich, wenn wenig oder gar kein Inertmaterial in dem in dem Trenngefäß getrennten Gemisch anwesend ist, weil gewährleistet wird, daß verunreinigte Materialien des Grenzflächenbereiches-vollständig von dem relativ unverunreinigten Material, welches dann regeneriert wird, isoliert werden. Um sicherzustellen, daß diese unverunreinigten Materialien zur Gänze vor der Wiedervermischung regeneriert werden, wird die Leitung durchgespült, damit noch darin vorhandene Anion- oder Kationmaterialien in ihre jeweiligen Regeneriergefäße gespült werden.
Wenn das Anionregeneriergefäß das Trenngefäß ist, dann wird Anionmaterial in das Gefäß zurückgespült.
Wenn es jedoch erwünscht ist, kann das Anionmaterial in ein Anionregeneriergefäß übergeführt werden ähnlich dem Kationregeneriergefäß, genau wie in dem Fall, wo der Grenzflächenbereich in der Leitung isoliert ist.
Wenn andererseits der Grenzflächenbereich in dem Isoliergefäß isoliert ist, kann die Strömung fortgesetzt werden, um das Anionmaterial durch die Leitung in ein Anionregeneriergefäß zu überführen.
Im Anschluß an die Regenerierung, die weitgehend so durchgeführt wird, wie sie in der genannten Hauptanmeldung beschrieben ist, werden die regenerierten Materialien wiederum vermischt und sind so bereit, in dem Trenngefäß, in einem Wiedervermischungsgefäß oder selbst in dem Bedienungsgefäß auf Abruf bereit zu stehen, wenn dies die Vermischung der Materialien beschleunigt.
Wenn das Verfahren ein Stadium erreicht hat, wo das Trenngefäß leer bleibt, bis die nächste Charge von verbrauchtem Ionenaustauschmaterial in das Gefäß übergeführt wird, wird der Grenzflächenbereich in das Trenngefäß übergeführt, wo er mit diesem verbrauchten Material vereinigt wird.
Wenn bei einer weiteren Form der Erfindung der Grenzflächenbereich aus weitgehend reinem Inertmaterial besteht, wird die Zeitverzögerung ausgenutzt, um die Isolierung des Auslasses der Leitung von dem Einlaß zu gewährleisten, wenn annähernd die Hälfte des Grenzflächenbereiches diesen Auslaß passiert hat. Dies ist anders als bei dem Verfahren nach der Hauptanmeldung, wo nur ein kleiner Teil durchpassiert, um zu gewährleisten, daß das Kationmaterial zur Gänze in das Kationregeneriergefäß eingetreten ist.
Wenn der Durchfluß ebenfalls zu diesem Zeitpunkt beendet wird, wird die Leitung durchgespült, um sie vor der Regenerierung von dem Grenzflächenbereich zu reinigen, wobei das Material des Grenzflächenbereiches annähernd zu gleichen Teilen zwischen dem Kationregeneriergefäß und dem Trenngefäß aufgeteilt wird.
Wenn andererseits Inertmateral verwendet wird, kann der Durchfluß zum Überführen des zurückbleibenden Materials des Grenzflächenbereiches und des Anionmaterials über eine Verzweigung der Leitung zu den Anionregeneriergefäß fortgesetzt werden.
Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung gemäß den Ansprechen 19 bis 30 der Hauptanmeldung P 28 23 070.8. Sie ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch ein drittes Gefäß und Mittel zum Entfernen des Grenzflächenbereiches aus der Leitung nach Schließung des Ventils, aber vor der Beendigung der Regenerierung.
Entsprechend dem vorstehend erläuterten Verfahren kann das dritte Gefäß das Isoliergefäß sein, wobei die Leitung eine Verzweigung mit einem Auslaß in dem Isoliergefäß und das Isoliert gefäß eine Zuführung zum Einleiten von Wasser aufweist, um die Überführung des Grenzflächenbereiches in das Trenngefäß zu bewirken.
In diesem Fall ist die Vorrichtung ferner gekennzeichnet durch ein Anionregeneriergefäß, das in seinem unteren Teil eine perforierte Sperre zum Zurückhalten von lonenaustauschmaterial enthält, wobei die Leitung eine zweite Verzweigung mit einem Auslaß in dem Ani-onrQgeneriergefäß oberhalb der perforierten Sperre aufweist.
Gemäß einer Alternative ist das dritte Gefäß ein Anionregeneriergefäß, das in seinem unteren Teil eine perforierte Sperre zum Zurückhalten von lonenaustauschmaterial enthält, wobei das dritte Gefäß mit dem ersten Gefäß oberhalb der perforierten Sperre verbunden ist. Die Verbindung kann eine Verzweigung der Leitung sein, in welcher ein zweites Ventil zum Steuern des Durchflusses durch ihn angeordnet ist, und wobei die Verzweigung der Leitung in dem dritten Gefäß einen Auslaß an ihrem Ende enthält.
Gewünschtenfalls kann bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung oder der Hauptanmeldung der Einlaß der Leitung so eingerichtet sein, daß er koplanar mit der perforierten Sperre ist und sich unterhalb dieser Sperre befindet.
Dies würde jedoch die Schwierigkeiten vergrößern, indem geeignete Spülleitungen zur Verwendung während der Klassierung und Regenerierung vorzusehen wären, so daß derartiges nicht zweckmäßig erscheint.
Anstelle eines Leitfähigkeitsmeßinstrumentes kann ein Instrument verwendet werden, das auf den relativen scheinbaren pH-Wert des Harz/Wasser-Gemisches anspricht. Ein solches Instrument kann eine bekannte pH-Zelle oder Glaselektrode sein; in neuerer Zeit sind jedoch Instrumente auf dem Markt erschienen, die von der Verwendung unterschiedlicher Metalle in einer Sonde abhängen und die einen Anstieg der elektromotorischen Kraft bewirken, ohne daß von außen her elektrische Energie zugeführt werden müßte. Eine solche Sonde kann so angeordnet werden, daß sie in das Harz/Wasser-Gemisch in der Leitung hineinragt.

Claims

Patentansprüche : 1. Verfahren zum Regenerieren von lonenaustauschmaterial, bei dem die Materialien in einem ersten Gefäß in eine obere Anionaustauschmaterialschicht und eine untere Kationaustauschmaterialschicht getrennt, die Schichten voneinander isoliert, das lonenaustauschmaterial einer jeden Schicht regeneriert und die regenerierten Materialien wieder mit ein ander vermischt werden, wobei die Leitung (106) einen Einlaß in der Nähe des Bodens des ersten Gefäßes (10) aufweist, wobei ferner angezeigt wird, wann der Grenzflächenbereich zwischen den Schichten sich in der Leitung (106) befindet und wobei die Überführung beendet wird, wenn dieser Bereich sich noch in der Leitung (106) befindet, bevor das Anion-bzw. das Kationmaterial in den Gefäßen (10) bzw. (12) regeneriert werden, gemäß Patent .. .. ... (Patentanmeldung P 28 23 070.8), dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzflächenbereich nach der Isolierung des Auslasses der Leitung von deren Einlaß, aber vor der Beendigung der Regenerierung des Ionenaustauschmaterials, aus der Leitung entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchfluß zum Entfernen des Grenzflächenbereiches zu einem Isoliergefäß fortgesetzt wird, wo es sowohl von Kation als auch von Anionmaterial isoliert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Eintritt des Grenzfläcnenbereiches in das Isoliergefäß der Durchfluß beendet und die Leitung zur Entleerung von lonenaustauschmaterial durchgespült wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Eintritt von Grenzfläcnebereich in das Isoliergefäß der Durchfluß zum Überführen von Anionmaterial in ein Anionregeneriergefäß fortgesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Grenzflächenbereich reines Inertmaterial enthält,dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß der Leitung von ihrem Einlaß isoliert wird, nachdem annähernd die Hälfte des Materials des Grenzflächenbereiches diesen Auslaß passiert hat.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchfluß dann beendet und die Leitung zum Entfernen von zurückgebliebenem Material von Grenzflächenbereich in das Trenngefäß durchgespült wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchfluß zum Überführen des verbleibenden Materials des Grenzflächenbereiches und des Anionmaterials in ein Anionregeneriergefäß fortgesetzt wird.
8. Vorrichtung zum Regenerieren von lonenaustauschmaterial zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 7 gemäß Anspruch 19 bis 30 des Hauptpatents .. .. ...

(Patentanmeldung P 28 23 070.8), gekennzeichnet durch ein drittes Gefäß und Mittel zum Entfernen von Grenzflächenbereichmaterial aus der Leitung nach Schließung des Ventils, aber vor Beendigung des Regenerierung.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Gefäß ein Isoliergefäß ist, wobei die Leitung eine Verzweigung mit einem Auslaß in dem Isoliergefäß aufweise und wobei das Isoliergefäß Zuführungen zum Zuleiten von Wasser zum Überführen von Grenzflächenbereichmaterial in das Trenngefäß enthält.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anionregeneriergefäß vorgesehen ist, das in seinem unteren Teil eine perforierte Sperre zum Zurückhalten von loneenaustauschmaterial enthält, wobei die Leitung eine zweite Verzweigung mit einem Auslaß in dem Anionregeneriergefäß oberhalb der perforierten Sperre aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Gefäß ein Anionregeneriergefäß mit einer perforierten Sperre in seinem unteren Teil zum Zurückhalten von lonenaustauschmaterial ist, wobei das dritte Gefäß mit dem ersten Gefäß oberhalb der perforierten Sperre verbunden ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Gefäßen eine Verzweigung der Leitung ist, in welcher ein zweites Ventil zum Steuern des Durchflusses angeordnet ist, wobei die Verzweigung der Leitung einen Auslaß an ihrem Ende in dem dritten Gefäß aufweist.