DE3411474A1

DE3411474A1 - Verfahren zur regeneration von ionenaustauschfiltern

Info

Publication number: DE3411474A1
Application number: DE19843411474
Authority: DE
Inventors: Václav Dipl.-Ing. Prag/Praha Michek
Original assignee: VYZK USTAV VODOHOSPODARSKY
Current assignee: VYZK USTAV VODOHOSPODARSKY
Priority date: 1983-03-29
Filing date: 1984-03-28
Publication date: 1984-10-04
Also published as: DD253727A3; CS240900B1; GB8408040D0; DE3411474C2; CH660692A5; GB2139522A; HU193564B; SU1512651A1; NL8400983A; GB2139522B; JPS59213445A

Description

Vyzkumny iistav vodohospodärsky Prag, GSSR

Verfahren zur Regeneration von Ionenaustauschfiltern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration von Ionenaustauschfiltern, die zur Entfernung von Nitraten und gegebenenfalls der Härtekomponenten aus Wasser verwendet werden.

Der "ständig wachsende Gehalt an Nitraten in natürlichen Gewässern stellt in der letzten Zeit ein ernstes Problem dar. Nitrate können aus dem Wasser nicht durch übliche Wasseraufbereitungsverfahren entfernt werden, da sie unter natürlichen, dh aeroben Bedingungen ein stabiles Endprodukt der Umwandlung von Stickstoffverbindungen im Boden und im Wasser sind. Die wichtigste Stickstoffquelle stellen dabei die großflächigen Verunreinigungen dar, die durch die Anwendung von stickstoffhaltiger industrieller Düngemittel in der Landwirtschaft verursacht werden.

233-S1O4O3-SF-Bk

Nitrate rufen bei Menschen und warmblütigen Tieren gesundheitliche Schäden bis hin zu tödlichen Erkrankungen hervor. Am bekanntesten ist der Einfluß der Nitrate auf das Auftreten der sog. Nitrat-Alimentärmethoglobaemie, die bei Säuglingen bis zum Alter von drei Monaten auftreten kann, wenn zur Bereitung der künstlichen Nahrung Wasser verwendet wird, das mehr als 15 mg-1~ NO," enthält, wobei üblicherweise erheblich höhere Nitratgehalte behördlich zugelassen sind. Bei Erwachsenen rufen höhere Nitratkonzentrationen im Trinkwasser Speiseröhren-, Magen- und Harnblasenkrebs hervor. Ferner ist nachgewiesen, daß hierdurch Fehlgeburten bei Kühen und tödliche Vergiftungen bei künstlich ernährten Kälbern auftreten können. Nitrate im Wasser sind ferner auch in der Lebensmittelindustrie, zB bei der Malzkeimung, bei der Konservierung von Lebensmitteln sowie etwa bei der Herstellung von Getränken äußerst ungünstig.

Neben den Nitraten sind die Härtebestandteile des Wassers unerwünscht, wenn ihr Gehalt im aufbereiteten Wasser die durch die Trinkwassernormen festgelegten Werte überschreitet. Außerdem führen sie in bestimmten Betrieben der Lebensmittelindustrie zu Schwierigkeiten, zB in der Getränkeindustrie, wo durch höhere Härte des Wassers zB Trübungen bei Getränken hervorgerufen werden.

Eine der Möglichkeiten, Nitrate aus dem Wasser zu entfernen, besteht in der bekannten Anwendung von Ionenaustauschern. Vorteile sind hierbei die Unabhängigkeit von der Wassertemperatur, die günstige Reaktionsgeschwindigkeit, die hohe Wirksamkeit und der Umstand, daß die Nitratabtrennung (Denitri-

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fikation) ohne Zusatz von Fremdstoffen und ohne der Notwendigkeit eines anaeroben Milieus erfolgt. In den meisten Fällen verändert sich jedoch der Gehalt der übrigen Anionenkomponenten des Wassers in ungünstiger Weise. Am häufigsten werden stark basische Anionenaustauscher in der Chloridform verwendet. Ihr Nachteil liegt im hohen Chloridgehalt im Filtrat, da derartige Anionenaustauscher insbesondere am Anfang des Arbeitszyklus sämtliche vorhandenen Anionen gegen Chloridionen austauschen.

Der Chloridionengehalt im aufbereiteten Wasser überschreitet dann die in den Trinkwassernormen festgelegten Grenzwerte. Das Filtrat stellt in diesen Fällen grundsätzlich ein Chloriddenaturat dar, das physiologische Beschwerden hervorrufen kann. Demgegenüber werden Sulfate zusammen mit den Nitraten aus dem aufbereiteten Wasser entfernt. Auch Hydrogencarbonationen werden teilweise entfernt, so daß durch den Anionenaustausch die Qualität des Wassers erheblich verändert wird. Der Vorteil der Anwendung von Anionenaustauschern in der Chloridform liegt andererseits in der einfachen Regenerierbarkeit, da bei der Regenerierung des Filterbettes die Nitrate schon bei Anwendung des achtfachen Volumens einer 10-1igen Natriumchloridlösung, bezogen auf das Anionenaustauschervolumen, ausgewaschen werden.

Die Anwendung stark basischer Anionenaustauscher in der Hydrogencarbonatform ist wegen des hohen Hydrogencarbonatgehalts im Filtrat ebenfalls ungünstig. Hydrogencarbonationen ersetzen in der ersten Hälfte der Sorptionsphase alle anderen vor-

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handenen Anionen. Erst im zweiten Drittel der Sorptionsphase kommt es zu einem fortschreitenden Anwachsen des Chloridgehalts, und im letzten Drittel ist die Chloridkonzentration im Filtrat wegen der fortschreitenden Desorption von Chloridionen aus dem Ionenaustauscherbett wesentlich höher als die Chloridkonzentration des aufzubereitenden Wassers.

Dies bedeutet, daß bei Eingangswässern mit höheren Chloridkonzentrationen die festgesetzten maximalen Chloridwerte im Filtrat überschritten werden. Die Sulfate werden in diesen Fällen vollständig abgetrennt, wobei die Sulfationenkonzentration erst mit wachsender Nitrationenkonzentration ansteigt. Ein weiterer Nachteil stark basischer Anionenaustauscher in der Hydrogencarbonatform ist ihre schwierige Regenerierbarkeit, da in der Regenerationsphase die Nitrate erst nach Anwendung des 23-fachen Volumens 10-Hger NaHCO,-Lösung, bezogen auf das Anionenaustauschervolumen, ausgewaschen werden.

Bekannt ist ferner die Anwendung von regenerierter stark basischer Anionenaustauscher in gemischter Chlorid-Hydrogencarbonatform. Ihr Vorteil ist, daß bereits am Anfang der Arbeitsphase (Sorptionsphase) Chloride wie auch Hydrogencarbonate, dh zwei Anionenkomponenten,im Filtrat enthalten sind. Die Sulfate werden jedoch wieder gemeinsam mit den Nitraten entfernt. Das Filtrat stellt daher in diesen Fällen ein Chlorid-Hydrogencarbonat-Denaturat dar. Infolge der Desorption der Chloridionen in der zweiten Hälfte der Arbeitsphase wird auch hier die festgelegte maximale Chloridionenkonzentration im Filtrat überschritten, wenn im Eingangswasser höhere Chloridionenkonzentrationen, auch innerhalb

der Normen für Trinkwasser, enthalten sind.

In ähnlicher Weise werden bei der Entfernung von Nitraten mit Anionenaustauschern in der Sulfatform am Anfang der Arbeitsphase alle Anionen gegen Sulfationen ausgetauscht.

Zur Denitrifikation von Trinkwasser werden ferner auch schwach basische Anionenaustauscher in der Hydrogencarbonatform verwendet. Dieses Verfahren weist jedoch neben dem Auftreten überschüssiger Hydrogencarbonationen im Filtrat und der Desorption von Chloridionen in der zweiten Hälfte des Arbeitszyklus sowie der Unterdrückung der Sulfate noch weitere Nachteile auf. Bei vergleichbaren Wässern beträgt die Denitrifikationskapazität schwach basischer Anionenaustauscher etwa nur ein Viertel der Denitrifikationskapazität stark basischer Anionenaustauscher. Wenn folglich das aufzubereitende Wasser über einen derartigen Anionenaustauscher fließt, dessen Denitrifikationskapazität bereits erschöpft ist, tritt eine spontane Elution der gebundenen Nitrate vom Anionenaustauscher ein, was dazu führt, daß das abfließende Wasser sogar an Nitraten angereichert ist.

Von den bisher bekannten Verfahren zur Nitratentfernung aus Wasser durch Ionenaustauscher erscheint im Hinblick auf die Effektivität die Verfahrensweise optimal, bei der nur die Nitrate selektiv mit einem Ionenaustauscher entfernt werden, während die übrigen Anionenkomponenten im Wasser verbleiben.

Bei dieser Verfahrensweise werden drei verschie-

dene basische Anionenaustauscher eingesetzt, die in der Chlorid-, Sulfat- bzw Hydrogencarbonatform in einem bestimmten Mischungsverhältnis vorliegen. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, daß das so erhaltene Filterbett nicht regeneriert werden kann und entsprechend die drei verschiedenen Ionenaustauscherformen nach ihrer Erschöpfung separat neu hergestellt werden müssen. Dieses Verfahren kann daher nur in kleinen, auf einen einzigen Anwendungsfall ausgerichteten Anlagen eingesetzt werden, beispielsweise zur Denitrifikation von Trinkwasser für Haushaltzwecke, üblicherweise zur Herstellung von künstlicher Säuglingsnahrung. Wenn derartige Filterbetten erschöpft sind, werden sie weggeworfen.

Aus dem Obigen geht hervor, daß die bisher bekannten Verfahren, die wirtschaftlich arbeiten und eine einfache Regenerierung des Anionenaustauschers erlauben, zwar zur Entfernung von Nitrationen aus Wasser geeignet sind, hierbei jedoch die Qualität des Wassers, insbesondere in physiologischer Hinsicht, verschlechtert wird, und diejenigen Verfahren, die zu einer selektiven Nitratentfernung in der Lage sind, nicht in technischem Maßstab angewandt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regeneration von Ionenaustauschfiltern zur Denitrifikation von Wasser mit stark basischen An ionenaustauschern anzugeben, das in technischem Maßstab angewandt werden kann, wirtschaftlich arbeitet und eine selektive Entfernung von Nitrationen aus Wasser ermöglicht.

Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regeneration von Ionenaustauschfiltern mit einem Denitrifikationsfilter zur Denitrifikation von Wasser auf der Basis eines stark basischen Anionenaustauschers und ggf einem Enthärtungsfilter auf der Basis eines stark sauren Kationenaustauschers zur gleichzeitigen Was- . serenthärtung ist gekennzeichnet durch

Inkontaktbringen des Denitrifkationsfilters mit dem stark basischen Anionenaustauscher und ggf des Enthärtungsfilters

(A) in einer ersten Regenerationsphase mit einer Chloridionen enthaltenden ersten Regenerationslösung

und

(B) in einer zweiten Regenerationsphase mit einer Sulfationen enthaltenden zweiten Regenerationslösung.

Erfindungsgemäß kann entweder in der zweiten Regenerationsphase eine zweite Regenerationslösung, die neben Sulfationen auch Hydrogencarbonationen enthält, oder in einer nachgeschalteten dritten Regenerationsphase eine dritte Regenerationslösung verwendet werden, die Hydrogencarbonationen enthält.

Für die Chloridionen enthaltenden Lösungen werden vorzugsweise Natriumchlorid und/oder Kaliumchlorid herangezogen. Als Sulfate werden für die entsprechenden Lösungen vorzugsweise Na₉SO₄ und/oder K₂SO. verwendet. Als Hydrogencarbonate für die entsprechenden Lösungen sind NaHCO, und/oder KHCO, bevorzugt.

Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise bei der Regeneration von Denitrifikationsfiltern auf der Basis stark basischer Anionenaustauscher kann das Ionenaustauscherbett wiederholt verwendet werden, was wirtschaftlich von großer Bedeutung ist. Ferner kann die Regeneration in einfacher Weise durchgeführt werden. Die beim erfindungsgemäßen Regenerationsverfahren anfallenden Ionenaustauschfilter sind zu einer selektiven Nitratentfernung und ggf gleichzeitig auch zur Entfernung der Härtekomponenten aus Wasser in der Lage.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Regenerationsverfahrens beruhen entsprechend darauf, daß die erfindungsgemäß regenerierten Ionenaustauscher unter wirtschaftlich vorteilhaften Bedingungen zur selektiven Abtrennung von Nitraten aus Wasser herangezogen werden können, wobei zugleich die übrigen Anionenkomponenten und entsprechend auch die physiologischen Eigenschaften der entsprechenden Wässer erhalten bleiben. Aufgrund der relativ einfachen Regeneration ist das erfindungsgemäße Verfahren wiederholt und in großtechnischem Maßstab anwendbar. Bei der gleichzeitigen Denitrifikation und Enthärtung des Wassers, beispielsweise bei der industriellen Getränkeherstellung, liegen besondere wirtschaftliche Vorteile der erfindungsgemäßen Verfahrensweise darin, daß die bei der Regeneration des Anionenaustauschers anfallenden Lösungen zur Regeneration des Kationenaustauschers herangezogen werden können.

In der ersten Phase der Regeneration erfolgt eine wirksame Desorption der gebundenen Nitrate, die im vorhergehenden Arbeitszyklus mit einer nur

-II-

verhältnismäßig kleinen Menge der Chloridionen enthaltenden Lösung abgefangen wurden. Der Anionenaustauscher wird in dieser Phase überwiegend in die Chloridform übergeführt. Bei der Regeneration von Denitrifikationsund Enthärtungsfiltern wird das Regenerationsmittel aus dem Anionenaustauscher gleichzeitig zur Regeneration des Kationenaustauschers verwendet, wobei auch umgekehrt das zur Regeneration des Kationenaustauschers verwendete Regenerierungsmittel zur Regeneration des Anionenaustauschers herangezogen werden kann. In der anschließenden zweiten Regenerationsphase wird der stark basische Anionenaustauscher, der in der Chloridform vorliegt, in ein Gemisch verschiedener Anionenaustauscherformen übergeführt, wobei gleichzeitig die letzten Nitratreste aus dem Arbeitszyklus desorbiert werden. Die Kationenkomponenten dieser zweiten Lösung können ggf auch zur Regeneration des Kationenaustauschers herangezogen werden.

Das Erfindungskonzept wird im folgenden anhand beispielhafter Angaben erläutert.

In der nachstehenden Tabelle 1 ist die Zusammensetzung des Filtrats nach dem Filterbett eines stark basischen Anionenaustauschers, der nur bis zur Chloridform regeneriert wurde, angegeben, wobei die Filtrate in der ersten Spalte in Vielfachen des Anionenaustauschervolumens, das im Filterbett verwendet wurde, ausgedrückt ist.

Li T T- Τ· / ο

341H74

Tabelle 1

Filtratmenge	3	0	Zuaamcsen	actzuna; des ( ηιπο1.ϊ-^χ)	Filtrate
(ν-ν;¹)	0	1/2 SO^-	HCO₃	Cl"
20	0	0	0,2	5.8
40	0	0	0,3	5.7
60 .	0	0	0,3	5.6
80	0	0	0,4	5,6
100	0.01	0	0.8	5.4
12 0	0,03	0	1,1	4,9
140	0,07	0	1.8
160	0.20	0	2.2.	3*.8
150	0.3Ö	0	2,4	3.6
200	0.55	0,1	2,3	3.4
220	1,53	0.3	2.0	3.3
240	0,55	1.8	3.1
Eingangswasser	0,94	1.8	0.8

V = Filtratvolumen

V = Volumen des Anionenaustauschers s , = spezifische Belastung

Als Filterbett wurde ein stark basischer Anionenaustauscher des zweiten Typs verwendet. Kolonnenhöhe 0,6 m;s =20 V-V_Q '.h . Die Regeneration erfolgte im Gleichstrom mit 8 V einer NaCl-Lösung einer Konzentration von 100 g/l in destilliertem Wasser bei s =

3 V-V ~ -h" . Die Elution erfolgte mit 8 V destillier-ο ο

tem Wasser.

In Tabelle 2 ist die Filtratzusammensetzung nach dem Anionenaustauscherbett, das nach dem erfindungsgemäßen .Verfahren regeneriert wurde, angegeben. Die Filtratmenge in der ersten Spalte ist wieder durch Vielfache des Anionenaustauschervolumens im Filterbett ausgedrückt.

Tabelle 2

Filtratmenge

NO,

Zusammensetzung des FiI tra ta (nmol .1 ) 1/2 S02-

HCO,

Cl

100 120 140 160 ISO 2 00 220 210

O	1,3	3,5	1,2
O	1,4	3,2	1,4
O	2,3	2,3	1,4
O	2,8	1,9	1,3
O	3,1	1,8	1.1
0,01	3,4	1,8	0,3
O₁Od	3,3	1,3	0,8
0,12	3,2	1.8	0,8
0,24	3,3	1,8	0,8
0,40	•3,0	1,3	0,8
0,52	2,9	1,8	0,5
0,66	2,7	i.s	0,3

Eingangswasser 1,53

0,94

1,8

0,8

Als Filterbett wurde ein stark basischer Anionenaustauscher des zweiten Typs verwendet. Kolonnenhöhe 0,6 m. Die Regeneration erfolgte im Gleichstrom mit 5 V_o einer NaCl-Lösung einer Konzentration von 100 g/l in destilliertem Wasser und dann mit 5 V einer Mischlösung aus 85,9 g Na₂SO₄ und 14,1 g NaHCO, pro Liter destilliertem Wasser be ^/spezifischen Belastung von s = 3 V-V_o-h . Die Elution erfolgte mit 8 V destilliertem Wasser.

Aus den Werten der Tabellen 1 und 2 geht hervor, daß mit den erfindungsgemäß regenerierten Ionenaustauschfiltern eine außerordentlich gute Abtrennung von Nitraten erzielt werden kann. Nach dem zweiten Filter (vgl Tabelle 2) liegen die übrigen Anionen andererseits in relativ gleichmäßiger Konzentrationsverteilung vor, wobei zugleich die für Trinkwasser geltenden Normen nicht überschritten werden. Nach dem ersten Filter werden zusammen mit den Nitraten auch die Sulfate entfernt, ferner in der ersten Hälfte

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des Arbeitszyklus auch der Großteil der Hydrogencarbonate Das Filtrat stellt entsprechend ein Chloriddenaturat dar; es enthält vier bis siebenmal mehr Chloride als das Eingangswasser und entspricht folglich nicht der üblichen Norm für Trinkwasser (2,82 nmol-1 ).

In den nachstehenden Tabellen 3 bis 6 sind weitere Beispiele zur Verwendung erfindungsgemäß regenerierter Ionenaustauscher angegeben.

Tabelle 3

FiI tratmenge (v-v:¹) '

NO,

Zusammensetzung des Filtrate(nmol.1~ ) 1/2 SO|- HC O~

Cl

20	0	0,1	1,05	0,50
40	0	0,1	1,0	0,50
60	O	0,15	0,85	0,65
80	. 0	0,20	0,70	0,80
100	. 0	0,25	0,55	0,85
120	0,01	0,25	0,50	0,90
140	0,01	0,30	0,45	0,87
160	0,06	0,50	0,40	0,60
160	0,10	0,80	0,40	0,30
2 00	0,25	0,85	0,40	0,10
220	0,90 .	0,30	0,25	0,05
260	1,40	0,10	0,10	0
280	1,60	0	0	0
300	1,60	0	0	0

Eingangswässer

Bei den Versuchen, deren Ergebnisse in Tabelle aufgeführt sind, wurde ein stark basischer Anionenaustauscher des zweiten Typs verwendet. Füllhöhe in der Kolonne 0,6 m; spezifische Belastung s = 45 V-V -h~ Diese Füllung wurde im Gleichstrom mit 5 V_Qeiner Lösung, die 100 g Chlorid pro Liter destilliertem Wasser enthielt, regeneriert und dann noch mit 5 V einer Mischlösung mit 85,9 g Natriumsulfat und 14,1 g Natriumhydrogen-

carbonat pro Liter destilliertem Wasser behände Lt. Die Elution erfolgte mit 8 V destilliertem Wasser.

Daneben wurde ein künstliches Eingangswasser hergestellt, das Natriumnitrat in einer Konzentration von 100 nig-l~ in destilliertem Wasser enthielt, wobei keine weiteren Anionenbestandteile vorlagen. Obgleich im Eingangswasser nur Nitrate enthalten waren, enthielt das durch das erfindungsgemäße regenerierte Filterbett durchgelaufene Wasser Chloride, Sulfate und Hydrogencarbonate, und zwar in den Trinkwassernormen entsprechenden Mengen, was erweist, daß selbst in·diesem in der Praxis normalerweise nicht auftretenden Extremfall einer ausschließlich Nitrationen in hoher Konzentration enthaltenden Lösung als Eingangswasser mit den erfindungsgemäß regenerierten Ionenaustauschfiltern eine quantitative Nitratabtrennung und gleichzeitig ein Ersatz durch die wichtigsten Anionenkomponenten möglich ist.

	^N03	Tabelle 4	HCO-	Filtrata (ntnol.l" ,
	0		7,2	Cl"
Filtratmenge	0		6,6	1,2
:v-v^f)	0	Zusammensetzung des	6,3	1.5
20	0	1/2 SO^"	6,1	1.7
40	0	5,8	6,1	2.3
60	0,01	6,2	6.1	2.4
80	0,01	6,2	6,1	2,5
100	0,02	5.9	6,1	2.6
120	Ο,Οϋ	5,7	6,1	2,8
140	0,10	5,G	6,1 ■	a.s
160	0.15	5,4	6,1	2,7
180	0,20	5,3	6.1	2,7
2 00	0.24	5.3	ö,l	2,7
220	0,3-S	5.3	6.1
240	Ü, I9	5,2	6,1	2.7
260	Ü.bl	5,2	6,0	2 , .j:>
280	0, fi 1	5,1	6,0	2,tiO
300	0,61.	5,1	6,0	2,60
320	.0,61	5. υ	6,0	•1 ,5U
34U	5,0		2,6
36 0	5,0·
E ingang swas s e r	5,0
	5,0

Die in Tabelle 4 angeführten Ergebnisse wurden mit einem stark basischen Anionenaustauscher des zweiten Typs erhalten. Filterbetthöhe 0,6 m; spezifische Belastung s = 40 V*V -h . Die Regeneration erfolgte im Gleichstrom mit 5 V einer NaCl-Lösung einer Konzentration von 100 g/l und 5 V einer Mischlösung mit 85,9 g Natriumsulfat und 14,1 g Natriumhydro.gencarbonat pro Liter destilliertem Wasser bei einer spezifischen Belastung von s = 3 V-V -h~ . Die Elution erfolgte mit 8 V destilliertem Wasser.

Wie die Ergebnisse von Tabelle 4 zeigen, führt der erfindungsgemäß regenerierte Anionenaustauscher zu einer ausgeglichenen Anionenzusammensetzung des Eluats, ohne daß Extremwerte der Konzentration einzelner Anionen einschließlich der Sulfate auftreten, die zudem während der gesamten Arbeitsphase in größenordnungsmäßiger Entsprechung zu den Eingangsw.erten erhalten bleibt. Aus den Daten von Tabelle geht ferner hervor, daß nach der Erschöpfung der Denitrifikationskapazität des erfindungsgemäß regenerierten Anionenaustauschers keine Erhöhung der Nitratkonzentration im Filtrat durch spontane.Desorption aus dem Filterbett vorkommt, was für die Betriebssicherheit entsprechender Denitrifikationsanlagen von außerordentlicher Bedeutung ist.

341H74

Tabelle 5

FiItra tmenge

Zusammensetzung des FiI trats (jimol. 1 ) 1/2 SO₄ ²" HCQ- Cl"

20	0,006	2,9	7,5	2,7
4 0	0,006	3,5	6,8	2,8
60	0,010	4,2	6,45	2,6
SO	0,010	4,5	6,^0	2,6
100	0,016	4,8	6,2 0	2,5
UO	0,0Id	4.8	6,20	d, 3
140	0,0-Jj	4,7	6,15	2,3
160	0,050	4 ,05	6,15	2,3
ISO	0,0 96	4,65	6,10	2,2
200	0,150	4,6	6,10	2,2
2 20	0,130	4,6	6,10	2,2
24 0	0,25 0	4,6	6,10	1,1
2RO	0,320	4,55	6.10	2,2
280	0,43	4 ,50	6,1 J	) I — , *-
Eingangswasser	U,61	4,4Ü	ο,υυ	Z,I

In Tabelle 5 sind Ergebnisse aufgeführt, die mit einein erfindungsgemäß regenerierten stark basischen Anionenaustauscher des zweiten Typs erhalten wurden. Filterbetthöhe 0,6 m; spezifische Belastung s = 40 V-V "¹-h~¹ Die Regeneration erfolgte im Gleichstrom mit nur 4 V_Q einer NaCl-Lösung einer Konzentration von 100 g pro Liter Eingangswasser und dann mit nur 4 V_Q einer Mischlösung mit 85,9 g Natriumsulfat und 14,1 g Natriumhydrogencarbonat pro Liter Eingangswasser bei einer spezifischen Belastung von . . s = 3 V-V₀"¹.h"¹. Die Elution erfolgte mit 8· V des Eingangswassers. Diese Regeneration entspricht einer wirtschaftlich besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung.

Auch bei dieser unter sehr wirtschaftlichen Bedingungen ablaufenden Regeneration entspricht die Zusammensetzung des Filtrats hinsichtlich sämtlicher Bestandteile Jen Tr inkwasse rno rm on . Im Vergleich mit der Regeneration mit 5 Volumina 10-»iger Reagens-

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lösungen wird ein etwas kürzerer Denitrifikationszyklus erzielt. Hierbei sind jedoch auch die spezifischen Kosten zur Beseitigung einer Konzentrationseinhei.t Nitrate geringer.

In ähnlich wirtschaftlicher Weise können Denitrifikationsbetten auch mit Lösungen folgender Konzentrationen erfindungsgemäß regeneriert werden:

Mit 5 V einer

!-!igen NaCl-Lösung + 5 V einer

8-Sigen gemischten Regenerationslösung, 5 V einer 8-!igen NaCl-LÖsung + 4,3 V_q einer 8-Sigen Na₃SO₄-

Lösung und 0,7 V einer 8-ligen NaHCO,-Lösung oder 4 V einer 10-^igen NaCl-Lö
10-!ig-en Na-SO.-Lösung udgl

4 V einer 10-^igen NaCl-Lösung + 4 V einer

	NO-	Tabelle 6	^HC03	Filtrats (nmol.l"¹)
	0,048		3,6	Cl"
FiI tratmenge	0,048		3,45	2,0
	0,052	Zusammensetzung des	3,30	2,25
20	0,05 j	1/2 SO^"	3,25	2,4 2
4 0	0.O59	1,00	3,25	2,55
60	o.orta	0,90	3,1	2,55
ft υ	0, 07 0	0,90	3,0	2,45
I 0.0	0.085	0,90	2,9	2,20
120	0,085	0,95	2,7	2,00
LtO	0,01)0	1,05	2,4	1,90
Iß θ'	0,11	1,25	2.1	1,90
IHO	0,13	1,60	2,1	1.S5
2 00	0, 180	1,80	2.1	1,80
2 20	0,316	2,00	2,05	1,80
^40	2 "⁷¹S i. , -D		J,77
2t.rO	2,35
Bingangswasser	2,40
	2,08

In Tabelle 6 sind Ergebnisse aufgeführt, die mit einem stark basischen Anionenaustauscher des zweiten

Typs erhalten wurden. Filterbetthöhe 1 ,05 m; spezifische Belastung s = 20 V-V~¹-h~ . Die Regeneration er-

' ' 34ΊΗ7Α

folgte im Gegenstrom mit 5 V einer NaCl-Lösung einer Konzentration von 100 g pro Liter Eingangswasser und danach mit 5 V einer Mischlösung mit 85,9 g Na₇SO₄ und 14,1 g Natriumhydrogencarbonat pro Liter Eingangswasser bei einer spezifischen Belastung von s = 3 V-V "¹-h~¹. Die Elution erfolgte mit 10 V des Eingangswassers.

Wie aus den obigen Beispielen hervorgeht, kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch im Gegenstrom regeneriert werden, wobei jedoch die Denitrifikationswirkung des so regenerierten Filterbetts gewöhnlich kleiner ist und die Konzentrationen der übrigen Anionen im Filtrat unterschiedlicher sein können.

Bei der Herstellung eines Filterbetts aus einem neuen, noch unbenutzten Anionenaustauscher wird die Tatsache ausgenützt, daß der Anionenaustauscher überwiegend bereits in der Chloridform geliefert wird. Deshalb wird bei der ersten Aufbereitung vor der Anwendung die Behandlung mit einer Chloridionen enthaltenden Lösung weggelassen und der Anionenaustauscher nur mit einer Lösung in Kontakt gebracht, die Sulfate oder Sulfate und gleichzeitig Hydrogencarbonate enthält. Dadurch ist der Ionenaustauscher zur ersten Anwendung sowie zur erfindungsgemäßen Regeneration bereit.

341U74

Tabelle 7 FiIt ratmenge

N0„

Zu.saimnt!nset7uni: des FiI tra ts (nmo) . l~^L).

2-
IU SO HCJO" Cl" IU T

20	O	1,3	3,5
40	O	1.4	3,2
60	O	2,3	2,3
80	O	2.8	1,9
100	O	3,1	1.8
12 0	• 0,01	3,4	1.8
140	0,05	3.3	1.8
160	0,12	3.2	1.8
180	0,24	3,3	1,8
200	0,40	3,0	1.8
22 0	0,66	2,7	1.8
240	0,66	2,7	1,8

1,2	0,02
1,4	0,02
1.4	0,02
1,4	P.15
1,1	0,24
0,8	0,34
0,8	0,40
0.8	0,70
0,8	0,90
0,8	1,20
0.8	2,40
O.S	2,40

Eingangswasser 1.53

0,94

1.8

0,8

5,20

In Tabelle 7 sind Ergebnisse aufgeführt, die mit einem stark basischen Anionenaustauscher des zweiten Typs erhalten wurden. Die Filterbetthöhe betrug 0,6 m. Hinter dem Anionenaustauscher war ein stark saurer
Kationenaustauscher eingeschaltet, dessen Filterbetthöhe 0,15 m betrug. Es wurde bei einer spezifischen Belastung von s = 20 V-V -h gearbeitet. Die Regeneration erfolgte im Gleichstrom mit 5 V einer
NaCl-Lösung einer Konzentration von 100 g/l in
destilliertem Wasser und dann mit 5 V einer Mischlösung mit 85,9 g Natriumsulfat und 14,1 g Natriumhydrogencarbonat pro Liter destilliertem Wasser bei einer spezifischen Belastung von s = 3 V^-V

• h

Die Elution erfolgte mit 8 V destilliertem Wasser.

Die Kationenkomponente beeinflußte auch die Absenkung der Wasserhärte. Der schwerere Kationenaustauscher bildete die untere. Filterschicht.

Das Verhältnis von Anionenaustauscher zu Kationen-

austauscher beträgt 4:1 bis 12:1. Im Gegensatz zur Anwendung von Kationenaustauschern etwa in der Energiewirtschaft handelt es sich bei der Enthärtung von Trinkwasser nicht um eine vollständige Beseitigung von anwesendem Calcium und/oder Magnesium. In diesen Fällen ist das Verhältnis von Anionenaustauscher zu Kationenaustauscher durch den erwünschten Grad der Enthärtung, die Kapazität des Ionenaustauschers und die Gesamtzusammensetzung des Wassers gegeben.

Claims

Ansprüche

Ö Verfahren zur Regeneration von Ionenaustauschfiltern mit einem Denitrifikationsfilterbett zur Denitrifikation von Wasser auf der Basis eines stark basischen Anionenaustauschers und ggf einem Enthärtungsfilterbett auf der Basis eines stark sauren Kationenaustauschers zur gleichzeitigen Wasserenthärtung,

gekennzeichnet durch

Inkontaktbringen des Denitrifikationsfilters mit dem stark basischen Anionenaustauscher und ggf de- Enthärtungsfilters

(A) in einer ersten Regenerationsphase mit einer Chloridionen enthaltenden ersten Regenerationslösung

und

(B) in einer zweiten Regenerationsphase mit einer Sulfationen enthaltenden zweiten Regenerationslösung,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Regenerationsphase (B) eine Sulfationen und Hydrogencarbonationen enthaltende zweite Regenerationslösung verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stark basische Anionenaustauscher in einer dritten Regenerationsphase (C) mit einer dritten Regenerationslösung in Kontakt gebracht wird, die Hydrogencarbonationen enthält.

233-S1O4O3-SF-Bk
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei räumlich getrennten stark basischem Anionenaustauscher und stark saurem Kationenaustauscher beide Austauscher zunächst in der ersten Regenerationsphase mit der Chloridionen enthaltenden ersten Regene- rationslösung in Kontakt gebracht werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Verwendung einer NaCl- und/oder KCl-Lösung als erste Regenerationslösung in der ersten Regenerationsphase (A).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Verwendung einer Na₂SO,- und/oder K-SO.-Lösung als zweite Regenerationslösung in der zweiten Regenerationsphase (B).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Verwendung von NaHCO, und/oder KHCO, als Hydrogencarbonate in der zweiten Regenerationslösung in der zweiten Regenerationsphase (B) bzw in der dritten Regenerationslösung in der dritten Regenerationsphase (C).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei Verwendung eines Ionenaustauschfilters mit einem stark basischen Anionenaustauscher zur Denitrifikation und einem stark sauren Kationenaustauscher zur Enthärtung, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Denitrifikation des stark basischen Anionenaustauschers herangezogene Regenerationslösung als Regenerationslösung für den stark sauren Kationenaustauscher verwendet wird.