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Verfahren zur Behandlung von Flüssigkeiten, beispielsweise zur Enthärtung
von Wasser durch Basenaustausch.
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Bei der Behandlung von Flüssigkeiten mit Basenaustauschmaterial,
beispielsweise der Enthärtung von Wasser im Basenaustauschverfahren, gibt bekanntlich
das Wasser die härtebildenden Basen, Kalzium und Magnesium, während des Filtrationsvorganges
an den Basenaustauschstoft ab und nimmt eine entsprechende Menge von Natrium aus
diesem auf. Dieser Vorgang wird bis zur Erschöpfung des Austauschstoffes fortgesetzt,
d. h. das Filter so lange in Betrieb gehalten, bis das ablaufende Wasser nicht mehr
auf o enthärtet wird. Dann erfolgt eine Wiederbelebung des Basenaustauschstoffes
beispielsweise mit einer Kochsalzlösung, wobei dieser Vorgang nun im umgekehrten
Sinne so lange vor sich geht, bis derBasenaustauschstoff seinen ursprünglichen Natriumgehalt
wieder aufgenommen hat und keine Kalzium-und Magnesiumverbindungen an die Salzlösung
mehr abgibt.
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Bei dieser Arbeitsweise nimmt die gesamte Masse des Basenaustauschstoffes
an dem Austausch teil, so daß die Entfernung der Härtebildner bei der Wiederbelebung
des Austauschstoffes nur verhältnismäßig sehr langsam vor sich geht. Dementsprechend
hat sich in der Praxis gezeigt, daß für eine volle Wiederbelebung mindestens etwa
7 bis 8 Stunden erforderlich sind, das Material während eines Tages also nur I6
Stunden für den Enthärtungsvorgang nutzbar arbeitet. In Betrieben, wo dauernd während
des Tages und der Nacht weiches Wasser benötigt wird, ist diese lange Unterbrechung
des Filtrationsvorganges störend, da entweder für die obenerwähnten 8 Stunden, in
welchen das Filter kein weiches Wasser zu liefern imstande ist, ein zweites Filter
aufgestellt werden muß oder das erste um so viel größer in seiner Stundenleistung
zu wählen ist, daß es auch unter Speicherung des Uberschusses über den Stundenbedarf
auch den Bedarf für die Zeit der Wiederbelebung liefern kann. Diese Betriebsweise
bedingt aber, daß der Wasser bedarf für die Dauer der Wiederbelebungszeit in einem
besonderen Behälter aufgespeichert werden muß. Beide Betriebsweisen sind also mit
erheblichen Nachteilen für den Betrieb verbunden und verursachen verhältnismäßig
große Kosten.
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Die Erfindung bezweckt nun, die Dauer des Wiederbelebungsvorganges
erheblich abzukürzen. Dies wird dadurch erreicht, daß der Filtrationsvorgang schon
unterbrochen wird, bevor das aus dem Filter ablaufende Wasser Härte aufweist, also
zu einem Zeitpunkt, wo das Filter noch nicht erschöpft ist und noch auf längere
Zeit nullgradiges Wasser liefern könnte. Bei dieser Arbeitsweise ist es dann möglich,
die Wiederbelebung selbst innerhalb erheblich kürzerer Zeit, beispielsweise schon
in weniger als einer Stunden durchzuführen, so daß bei durchgehendem 2stündigen
Tagesbetrieb das Filter beispielsweise nur für eine Betriebsdauer von
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Stunden dimensioniert zu werden braucht und der Basenaustauschstoft desselben täglich
eine dreimalige Wiederbelebung von je etwa einer Stunde erfährt. Man hat es dann
ganz in der Hand, den Nviederbdebungsvorgang in eine solche Zeit zu legen, wie sie
für den Betrieb am wenigsten störend ist, wobei im übrigen die Gesamtdauer, in welcher
sich das Filter in Ruhe befindet, erheblich kürzer ist als bisher und die Menge
des gegebenenfalls aufzuspeichernden Weidlwassers verschwindend ist gegenüber der,
die sich bei der bisherigen Betriebsweise ergibt. Steht mehr Regenerationszeit als
I Stunde zur Verfüging, dann läßt man den Zeitpunkt, zu dem der Regenerationsvorgang
unterbrochen wird, näher an den Punkt der völligen Erschöpfung heranrücken. Auch
in Fällen, wo das Filter beispielsweise nur 10 Stunden täglich in Betrieb ist, ist
es vorteilhaft, es in einer Betriebspause kurz zu regenerieren, weil dabei nur eine
geringe Menge an Austauschstoff erforderlich ist.
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Der technische Fortschritt des Verfahrens ist offenbar. In allen
Fällen ist das Ruhen 4es Enthärtungsvorganges während der NViederbelebungszeit aut
einen Bruchteil der bisher erforderlichen Zeit vermindert. Trotzdem der Austauschstoff
während des Filtrationsvorganges nicht bis zur völligen Ersdiöpfung ausgenutzt wird
und bei gleicher Dauer des Wiederbelebungsvorganges wie bisher eine größere Menge
Austauschstoff erforderlich wäre, kommt man bei der oben geschilderten Arbeitsweise
mit einer geringeren Menge als bisher aus, weil infolge der erforderlichen kürzeren
Wiederbelebungszeit für den Enthärtungsvorgang selbst mehr Zeit zur Verfügung steht,
d. h. das Basenaustaaschmaterial während einer größeren Zahl von Tagesstunden enthärtend
arbeitet. Eine Erklärung für diese zunächst auffallende und überraschende Tatsache
der verhältnismäßig viel rascher möglichen Wiederbelebung bei unvollständiger Erschöpfung
des Austauschstoffes wird darin gesehen, daß bei dieser Arbeitsweise nur die der
Oberfläche benachbarten Schichten des körnigen Austauschstoffes zum Austausch herangezogen
werden, nicht aber auch der innere Kern Dementsprechend dringt die Salzlösung bei
der Wiederbelebung unverhältnismäßig schneller in die am Basenaustausch teilnehmenden
äußeren Schichten des Kornes ein, als es bei der bisher üblichen Betriebsweise möglich
war. Der unberührt bleibende innere Kern des Austauschkornes bildet im übrigen eine
dauernde Reserve, von der man im Bedarfsfalle Gebrauch machen kann, beispielsweise
wenn ausnahmsweise einmal die Wiederbelebung zu der vorgeschriebenen Zeit nicht
erfolgen kann. Dann kann der Enthärtungsvorgang unbeschadet des Effektes bis zur
Erschöptung fortgesetzt werden, worauf erst eine Unterbredrnng erfolgt. Sieht man
von diesem Vorteil ab, so kann die Arbeitsweise auch umgekehrt durchgeführt werden
in der Weise, daß man den Filtrationsvorgang wie bisher bis zur Erschöpfung fortführt,
dagegen die Regeneration nur unvollständig durchführt, wobei der innere Kern des
Austauschkornes dann dauernd mit Härtebildnern beladen bleibt, im übrigen aber wie
in erst erwähntem Falle nur die äußere Schale des Kornes an dem Austauschvorgang
teilnimmt.