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Verfahren zum Enthärten von Wasser Es ist bekannt, basisch reagierende
Stoffe, wie z. B. Soda, aus Wasser dadurch zu entfernen, daß man sie durch mit Säuren
behandelte künstliche oder natürliche Zeolithe leitet. Ebenso ist les bekannt, die
auf diese Weise verbrauchten sauren Zeolithe durch Säuren wieder in Säurezeolithe
umzuwandeln, und es ist schließlich auch bekannt, sauer reagierende Stoffe aus Wasser
dadurch zu entfernen, daß man sie über künstliche oder natürliche Zeolithe leitet.
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Es wurde nun gefunden, daß man in sehr viel wirtschaftlicher, Weise
diese Umsetzung durchführen kann, wenn man den Austauschprozeß in zwei getrennten
Stufen in der Weise durchführt, daß man durch einen Alkalibasenaustauscher die Härtebildner
entfernt und nunmehr das härtebildnerfneie Wasser durch ein Wasserstoffbasenaustauscher
enthaltend, es Filter hindurchleitet. Bei diesein Vorgang wird das erste Filter
in leinen Calcium- bzw. Magnesiumbasenaustauscher umgewandelt, während das zweite
Filter ganz oder zum Teil in einen Alkalibasenaustauscher übergeführt wird. Nunmehr
verfährt man so, daß man das Filter, das den umgewandelten Erdalkalibasenaustauscher
enthält, mit Säuren behandelt und so den Erdalkalibasenaustauscher in Wasserstoffbasenaustauscher
über führt, während das zweite Filter, dessen Austauscher nunmehr aus einem Alkalibasenaustauscher
besteht, zur Enthärtung verwendet wird, so daß das zweite Filter als erstes, während
das erste Filter als zweites geschaltet wird. Die Vorgänge, die sich hierbei abspielen,lassen
sich durch folgende schematischen Formeln darstellen: (hartes Wasser) + (Na-Basenaustauscher)
= (härtefreies Wasser) + (Ca-Basenaustauscher), (i) (härtefreies Wasser) + (H-Basenaustauscher)
= (salzarmes Wasser) + (Na-Basenaustauscher), @@@ (Ca-Basenaustauscher) + (Säure)
= (H-Basenaustauscher) + (Ca-Salz). (3) Bei der Einwirkung von lenthärtetem Wasser
auf Wasserstofibasenaustauscher findet unter Umständen keine vollständige Umwandlung
der Wasserstoffbasenaustauscher in Alkalibasenaustauscher statt. Will man diese
vollständige Üblerführung durchführen, so kann man, blevor man diese Filter zum
Enthärten benutzt, sie mit Kochsalzlösung behandein,
der alkalisch
reagierende Salze, wie freies Alkali, Sodalösung und ähnliche Stoffe, wie Borate
und Phosphate, zugesetzt werden können. Man kann aber auch die alkalischien Stoffe
für sich allein, zweckmäßig in verdünnter Lösung, verwenden.
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Verzichtet man auf die vollständige Überführung in Alkalibasenaustauscher,
so wird durch Behandeln des noch leinen Teil Wasserstofibasenaustauscher enthaltenden
Alkalibasenaustauschers mit hartem Wasser der noch Wasserstoff als austauschfähiges
Ion enthaltende Alkaliaustauscher gleichfalls in Erdalkalibasenaustauscher übergeführt.
Diese Arbeitsweise hat gewisse Vorteile.
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Dler Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß zur Herstellung
von härtefreiem Wasser durch Basenaustausch keine Kochsalzregenerierung der Erdalkali
lenthaltendlen Basenaustauschen notwendig ist, sondern daß der Erdalkalibasenaustauscher
mit Säunen gemäß Gleichung (3) in wasserstoffhaltigen Basenaustauschen umgewandelt
wird. Sollte trotzdem noch, wie oben schon ausgeführt, eine Behandlung mit Alkalisalzen
vorgenommen werden, so ist die Menge dieser Salze gegenüber der sonst für die Kochsalzregeneration
benötigten Salzmenge sehr stark verringert. Es wird also die Kochsalzregeneration
vollständig oder zum größten Teil vermieden.
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Durch das neue Verfahren tritt demnach eine sehr wesentliche Verbilligung
und Vereinfachung lein. Während man bisher bei der Enthärtung von Wässern durch
Basenaustauschbehandlung die Alkalibasenaustauscher in Erdalkalibasenaustauscher
überführte und nunmehr die Erdalkalibasenaustauscher durch einen Regenerationsprozeß
wieder in Alkalibasenaustauscher überführen mußte, ist ein solcher Regenerationsprozeß
nach dem vorliegenden Verfahren nicht mehr nötig, da die Überführung von Wasserstoffbasenaustauscher
in Alkalibaeenaustauscher im Laufe des Verfahnens eintritt und die notwendige Überfühnmg
in Wasserstoffbasenaustauscher dadurch herbeigeführt wird, daß die Erdalkalibasenaustauscher
mit Säuren behandelt werden.
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Im einzelnen gestaltet sich die Arbeitsweise nach diesem Verfahren
so, daß man zwei Filter verwendet, von denen das eine Natriumbasenaustauscher enthält,
während das andere mit Wasserstoffbasenaustauscher beschickt ist.
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Das Härtebildner lenthaltende Wasser läuft nun durch das erste (Natriumbasenaustauscher)
Filter hindurch und wird dabei enthärtet; das so enthärtete Wasser geht nunmehr
durch das zweite (Wasserstoffbasenaustauscher) Filter hindurch, wobei der Wasserstoffbasenaustauscher
im wesentlichen Natriumionen aufnehmend in Natriumbasenaustauscher übergeht. Nachdem
dieser Vorgang -sich vollzogen hat, wird das nunmehr im wesentlichen Calcium- und
Magnesiumbasenaustauscher enthaltende erste Filter durch Säurebehandlung in Wasserstoffbasenaustauscher
übergeführt. Darauf wird die Wasserführung durch die Filter umgeschaltet, so daß
nunmehr das Härtebildner enthaltende Wasser durch das den AlkalibasPenaustauscherenthaltende
zweite Filter hindurchläuft, worauf das so lenthärtete Wasser zur Beseitigung -oder
Verminderung seiner Natriumionen durch das erste Filter, das nunmehr Wasserstoffbasenaustauscher
enthält, geleitet wird. Hierbei findet die Umwandlung des Natriumbasenaustauschers
des zweiten Filters in Erdalkaliaustauscher statt, während der im ersten Filter
befindliche wasserstoffbasenaustauscher in Natriumbasenaustauscher übergeht.
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Es wird nunmehr das zweite Filter mit Säure regeneriert, der Säureüberschuß
und die aufgelösten Salze ausgewaschen und nunmehr das Härtebildner lenthaltende
Wasser wieder über das erste Filter, das Alkalibasenaustauscher enthält, geleitet.
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Das Verfahren läßt sich so beliebig oft fortsetzen.
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Es wird also mit erheblich größerer Wirtschaftlichkeit eine Entsalzung
des Wassers herbeigeführt, wobei gleichzeitig ein Wasser; das völlig frei von Härtebildnern
ist, -erhalten wird.
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Beispiel I Gebrannter Ton, der einen Filtrationsaustausch von o,8
0/0 aufweist, wird in üblicher Weise mit Kochsalzlösung behandelt und darauf mit
hartem Wasser betrieben, welches eine Carbonathärte von etwa 7,5° und eine Sulfathärtse
von etwa 2, 5° hat. Das abfliesende Wasser, welches härtefrei ist, enthält die den
im nichtenthärteten Wasser vorhandenen Salzen der Härtebildner entsprechende natronsalzmenge.
Dieses härtefreie Wasser wird nunmehr über feinen gebrannten Ton von gleichen Eigenschaften,
wie oben angegeben, filtriert, der mit der 2½fachen Salzsäuremenge, als sich theoretisch
berechnet, welche in einer Konzentration von 0,5 bis 1% angewandt wird, behandelt
worden war. Das aus diesem zweiten Filter abfließende Wasser ist im Anfang fast
völlig salzfrei. Im Verlauf der Filtration zeigen sich steigende Mengen Natriumsulfat,
wähnend an Stelle des Natriumcarbonats bzw. NatriumbicarbEonats freie Kohlensäure
auftritt. Ebenso tritt anfangs freie Schwefelsäure infolge Spaltung des im Wasser
vorhandenen Natriumsulfats auf.
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Wenn im Wasser, welches durch das erste Filter hindurchgegangen ist,
sich Härte zeigt, wird die Filtration unterbrochen; sie kann aber auch noch leine
Zeitlang fortgesetzt
werden, da das zweite Filter die Härte mit
Sicherheit aufzunehmen vermag.
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Das aus dem zweiten Filter gewonnene Wasser enthält nur einen Bruchteil
der Salze, die im Rohwasser oder im durch das erste Filter enthärteten Wasser enthalten
waren.
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Diee Mengen Basenaustauscher, die für die beiden Filter verwendet
werden, sind zweckmäßig die gleichen.
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Nunmehr wird das erste Filter mit der oben für das zweite Filter
angegebenen Salzsäuremenge behandelt und nach der Behandlung als zweites Filter
geschaltet, während das zweite Filter als erstes Filter geschaltet wird.
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Hierbei zeigt sich, daß aus dem nunmehr ersten Filter anfänglich ein
Wasser entströmt, dessen Salzgehalt letwas verringert ist, da es noch Wasserstoff
als austauschendes Ion in gewisser Menge enthält. Der Salzgehalt kann anfänglich
auf etwa 600/o des ursprünglichen zurückgehen, steigt aber im Laufe der Filtration
bis zu dem berechneten Werte an.
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Will man keine Verringerung des Salzgehaltes nach dem nunmehr lersten
Filter haben, so behandelt man les mit Kochsalzlösung von etwa 5%, der man so viel
Soda zugesetzt hat, daß die Lösung an Soda 1 O/oig ist.
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Beispiel II Verwendet man Kohlenstoff als wesentlichen Bestandteil
enthaltende Basenaustauscher, so ist der Verlauf der Filtration der gleiche, wie
in dem ersten Beispiel beschrieben. Geht man von einem Wasser aus, das neben 6°
Carbonathärte noch 4,5° Sulfathärte hat, so erhält man nach dem ersten Filter ein
Wasser. das an Stelle der Salze der Härtebildner die lentsprechenden Natronsalze
xenthält, während das Wasser, welches das zweite Filter verläßt, völlig oder fast
völlig salzfrei ist.