DE888468C

DE888468C - Method of determining the course of dehumidification in water softening filters

Info

Publication number: DE888468C
Application number: DEF2666D
Authority: DE
Inventors: Hans Tietz; Max Dr-Ing Zimmermann
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1942-01-17
Filing date: 1942-01-17
Publication date: 1953-09-03

Description

Verfahren zum Feststellen des Verlaufs der Enthärtung in Wasserenthärtungsfiltern Im Dampfkesselbetrieb und zahlreichen anderen mit enthärtetem Wasser arbeitenden Betrieben ist dieFeststellung des Enthärtungsgrades des Wassers von ausschlaggebender Bedeutung. In der Wasserreinigungstechnik ist als bisher bestes Verfahren zur Ermittlung des Auftretens von Härtebildnern im enthärteten Weichwasser nach dem Durchlaufen der Enthärtungsfilter die Prüfung mit Seifenlösungen allgemein und allein eingeführt. Es zeigte sich aber bei Untersuchungen, daß die Seifenmethoden nicht einwandfrei arbeiten, da trotz genauester Ausführung und Kontrolle der Filter im praktischen Betrieb Steinansätze, z. B. in Umformrohren, vorkommen. Trotzdem ist es bisher nicht möglich gewesen, eine bessere Methode aufzufinden und einzuführen, obwohl an sich natürlich der Nachweis von Kalk und Magnesia mit verschiedenen Reagenzien bekannt war. Hierbei sei darauf aufmerksam gemacht, daß es für die Zwecke der Wasserenthärtung im Betriebe nicht darauf ankommt, im enthärteten Wasser Härtebildner überhaupt nachzuweisen, was ja mit jedem bekannten Kalk oder Magnesiareagens möglich ist, sondern aus den bekannten Reagenzien ein solches ausfindig zu machen, das schon eine so minimale Menge eines Härtebildners anzeigt, die für den Betrieb unschädlich ist. Zur näheren Erläuterung mögen die folgenden Zahlenangaben dienen: Härtebildner in Mengen von o,I5 bis 0, 2° d. H. am Ende der Enthärtungsperiode, gelten als höchstens zulässig für den Betrieb. Dementsprechend werden die Filter z. B. abgeschaltet, wenn nach der Methode von Boutron-Boudet o,r° d. H. im Weichwasser auftritt, das sind vier Tropfen dieser Seifenlösung. In den in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Fällen wurde nun sehr exakt jeweils das Filter abgeschaltet, wenn nach der Seifenmethode das Weichwasser 0,1° d. H. aufwies, und danach das Weichwasser quantitativ auf Kalk und Magnesia untersucht wurde.Method for determining the course of softening in water softening filters in the Steam boiler company and numerous other companies that use softened water the determination of the degree of softening of the water is of decisive importance. In water purification technology, the best method to date is to determine the Occurrence of hardness builders in the softened soft water after passing through the Softening filter introduced the test with soap solutions in general and alone. Investigations showed, however, that the soap methods were not flawless work, because despite the most precise execution and control of the filter in practice Operation stone approaches, e.g. B. occur in forming tubes. Still, it's not yet possible to find and implement a better method, though in itself of course the detection of lime and magnesia with various reagents is known was. Attention should be drawn to the fact that it is used for the purpose of water softening in the company it is not important to even detect hardness components in the softened water, which is possible with every known lime or magnesia reagent, but from the known reagents to find one that is so minimal Indicates the amount of a hardness component that is harmless to operation. To the closer The following figures may serve as an explanation: Hardness components in quantities of o, I5 to 0.2 ° d. H. at the end of the softening period are considered to be the maximum permissible for the business. Accordingly, the filters are z. B. switched off if after the method of Boutron-Boudet o, r ° d. H. occurs in soft water, that's four drops of this soapy solution. In the ones listed in the table below In some cases, the filter was now switched off very precisely if the soap method was used the soft water 0.1 ° d. H. exhibited, and then the soft water quantitatively on lime and magnesia was examined.

Tabelle I Filter abgestellt nach vier Tropfen Seifenlösung: °Ca O . H °Mg C . H Gesamthärte 0,35 0,44 0,79 0,14 0,16 0,30 0,07 0,39 o, 46 0,29 0,34 0,63 0,07 0,28 0,35 Daraus ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Filter zu spät außer Betrieb gesetzt wurden, womit sich auch die Stein ablagerungen erklären. Der Nachweis der Härtebildner mit der Seifenmethode ist also für den Betrieb untragbar ungenau.Table I Filter turned off after four drops of soap solution: ° Ca O. H ° Mg C. H total hardness 0.35 0.44 0.79 0.14 0.16 0.30 0.07 0.39 o.46 0.29 0.34 0.63 0.07 0.28 0.35 This clearly shows that the filters were put out of operation too late, which also explains the stone deposits. The detection of hardness builders with the soap method is therefore unsustainably inaccurate.

Es wurde nun gefunden, daß eine sehr genaue Feststellung des Verlaufes der Enthärtung in Wasserenthärtungsfiltern auf kolorimetrischem Wege möglich ist, und zwar unter Verwendung von Titangelb (Schulz Julius, 280) mit Magnesia und von Oxyanthrachinonen (Tetra- oder Pentaoxyanthrachinon) mit Kalk. Mit Hilfe des Farbumschlages ist es so möglich, die Härte des Wassers rein qualitativ oder auch quantitativ festzustellen, gegebenenfalls lichtelektrisch zu registrieren und/oder mit Hilfe. einer Foto- oder Sperrschichtzelle das erschöpfte Filter auszuschalten, sobald sich ein erhöhter Magnesia- bzw. Kalkgehalt im enthärteten Wasser zeigt. Da die üblichen Wasser Magnesia neben Kalk enthalten und durch die Filter die Magnesia früher als der Kalk durchbricht, genügt bei allen derartigen Wässern die Feststellung des Auftretens von Magnesia im enthärteten Wasser mit Titangelb als Anzeichen, daß das Filter abgeschaltet und regeneriert werden muß, so daß es nicht erforderlich ist, auch noch eine Prüfung auf Kalkgehalt durchzuführen. Umgekehrt kann natürlich bei magnesiafreien Wässern die Reaktion auf Kalk für die Registrierung usw. herangezogen werden. It has now been found that a very precise determination of the course softening in water softening filters is possible using a colorimetric method, using titanium yellow (Schulz Julius, 280) with magnesia and by Oxyanthraquinones (tetra- or pentaoxyanthraquinone) with lime. With the help of the color change is it possible to determine the hardness of the water purely qualitatively or quantitatively, if necessary to register photoelectrically and / or with the help. a photo or Junction cell turn off the exhausted filter as soon as there is an increased one Shows magnesia or lime content in the softened water. As the usual water magnesia contain besides lime and through the filter the magnesia breaks through earlier than the lime, It is sufficient to determine the occurrence of magnesia in all such waters in softened water with titanium yellow as an indication that the filter has switched off and needs to be regenerated so that there is no need to also test to be carried out on lime content. The reverse can of course be done with magnesia-free waters the reaction to lime can be used for registration, etc.

Die nachfolgende Tabelle 2 zeigt nun einige quantitative Härtebestimmungen kurz vor und nach dem Eintritt der Magnesiareaktion mit Titangelb: Tabelle 2 Färbung Ca O . H H Mg 0 H Gesamthärte gelb......... 0,011 0,015 0,026 etwas verfärbt nach Rot .... 0,009 0,021 0,030 rot . . ...... 0,034 0,035 0,069 gelb . . . . . . 0,030 0,028 0,058 rot . 0,074 0,077 0,151 gelb . . . 0,018 0,013 0,031 rot. ... 0,081 0,066 0,147 Diese Tabelle zeigt eindeutig, daß die Reaktion mit Titangelb das Auftreten eines Magnesiagehaltes im Weichwasser schon dann aufzeigt, wenn die Härte des Weichwassers noch unter der geforderten Grenze von 0,15 bis 0,20 d. H. liegt.The following table 2 shows some quantitative hardness determinations shortly before and after the start of the magnesia reaction with titanium yellow: Table 2 Coloring Ca O. HH Mg 0 H total hardness yellow ......... 0.011 0.015 0.026 slightly discolored after red .... 0.009 0.021 0.030 Red . . ...... 0.034 0.035 0.069 yellow . . . . . . 0.030 0.028 0.058 Red . 0.074 0.077 0.151 yellow . . . 0.018 0.013 0.031 Red. ... 0.081 0.066 0.147 This table clearly shows that the reaction with titanium yellow shows the occurrence of a magnesia content in the soft water when the hardness of the soft water is still below the required limit of 0.15 to 0.20 d. H. lies.

Wie viel genauer die kolorimetrische Messung der Härte als die übliche nach Boutron-Boudet ist, zeigt nachstehende Tabelle: Z b o Bestimmung nach Kolorimetrische Boutron-Boudet Bestimmung Gesamt- Ca O- Mg O- Gesamt Ca Cl2 Mg Cl2 Gesamthärte härte Härte Härte härte °d. H. °d. H. °d. H. Tropfen °d. H. °d. H. °d. H. °d. H. I 0,05 0,05 0,10 3 0,065 0,064 0,057 0,121 2 -- 0,30 0,30 4 0,100 0,009 0,330 0,339 3 - 0,20 .0,20 2 2 0,045 0,005 0,227 0,232 4 0,135 0,036 0,171 4 0,100 0,123 0,046 0,169 5 0,20 - 0,20 4 0,100 0,210 0,003 0,213 6 0,10 0,10 0,2 3 0,065 0,083 0,116 O, I99 7 0,30 - 0,30 4 0,100 0,28 0,006 0,286 8 0,15 0,15 0,30 4 0,100 0,099 0,172 0,271 So würde beispielsweise die Seifenmethode beiProbeI, 3 und 6 noch einen normalen Enthärtungsvorgang vortäuschen, die wirklich vorhandene Härte bei 3 und 6 hätte jedoch schon längst ein Abschalten der erschöpften Filter erfordert.The table below shows how much more precise the colorimetric measurement of hardness is than the usual Boutron-Boudet method: Z bo determination according to colorimetric Boutron-Boudet provision Total Ca O Mg O Total Ca Cl2 Mg Cl2 total hardness hardness hardness hardness hardness ° d. H. ° d. H. ° d. H. drops ° d. H. ° d. H. ° d. H. ° d. H. I 0.05 0.05 0.10 3 0.065 0.064 0.057 0.121 2 - 0.30 0.30 4 0.100 0.009 0.330 0.339 3 - 0.20, 0.20 2 2 0.045 0.005 0.227 0.232 4 0.135 0.036 0.171 4 0.100 0.123 0.046 0.169 5 0.20 - 0.20 4 0.100 0.210 0.003 0.213 6 0.10 0.10 0.2 3 0.065 0.083 0.116 O, I99 7 0.30 - 0.30 4 0.100 0.28 0.006 0.286 8 0.15 0.15 0.30 4 0.100 0.099 0.172 0.271 For example, the soap method for Sample I, 3 and 6 would simulate a normal softening process, but the actual hardness at 3 and 6 would have long since required the exhausted filter to be switched off.

Die quantitative Messung der Kalk- und Magnesiahärte erfolgt in einem sogenannten Spektralphotometer oder ähnlichen Einrichtungen. Für die Kontrolle der Filter ist jedoch eine solche genaue Messung nicht erforderlich, es genügt dazu, einfach den Farbumschlag der Reagenzien zu beobachten, wie in nachfolgender Weise geschildert. The quantitative measurement of the lime and magnesia hardness takes place in one so-called spectrophotometers or similar devices. For the control of the However, such an accurate measurement is not necessary for a filter, it is sufficient to simply observe the color change of the reagents, as follows described.

I. 10 ccm Weichwasser werden mit zehn Tropfen Titangelblösung 0,01%ig versetzt und fünf Tropfen konzentrierte Natronlauge (etwa 40%ig) hinzugefügt. I. 10 cc of soft water are mixed with ten drops of 0.01% titanium gel solution and five drops of concentrated sodium hydroxide solution (about 40%) are added.

Die Farbe geht bei Anwesenheit von Magnesia von Gelb nach Rot über. Bei Beginn der Rotfärbung enthält das Wasser etwa 0,05 bis 0,06" MgO-Härte.The color changes from yellow to red in the presence of magnesia. When the red color begins, the water contains approximately 0.05 to 0.06 "MgO hardness.

Kontrollversuche haben ergeben, daß dann die Gesamthärte bei etwa 0,1° liegt, d. h. das entsprechende Filter ist erschöpft. Der Farbumschlag ist auch bei künstlichem Licht sehr deutlich zu erkennen.Control tests have shown that the total hardness is then about 0.1 °, d. H. the corresponding filter is exhausted. The color change is also very clearly visible in artificial light.

2. Zu 10 ccm des zu prüfenden Wassers werden fünf Tropfen einer L"sung von 30 mg 1, 2, 4, 7, 8-Penta- nxyanthrachinon und 60 mag Na2CO3 in IOoccmWasser und darauf fünf Tropfen n Natronlauge zugegeben. Bei Anwesenheit von mehr als 5 y Ca 0 entsprechend 0,05" Ca O-Härte wird dieösung deutlich blaugefärbt. 2. Five drops of a solution are added to 10 cc of the water to be tested of 30 mg 1, 2, 4, 7, 8-penta nxyanthraquinone and 60 likes Na2CO3 in 10 ounces of water and then five drops of sodium hydroxide solution are added. When present of more than 5 y Ca 0 corresponding to 0.05 "Ca 0 hardness, the solution is clearly colored blue.

An Stelle der sodaalkalischen Lösung kann auch eine gesättigte alkoholische Lösung, deren Haltbarkeit größer ist, gebraucht werden.Instead of the alkaline soda solution, a saturated alcoholic solution can also be used Solution, the durability of which is greater, are needed.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die MgO-Härte durch Ca-Salze vertieft wird. Dies hat für die qualitative Prüfung der Enthärtungsfilter nach der beschriebenen Methode zur Folge, daß bei niederen Ca O-Härten die Rotfärbung durch die Magnesia später auftritt, etwa bei 0,08" MgO-Härte statt bei etwa 0,05". Die Gesamthärte am Ende der Filterperiode wird aber auch in diesem Falle bei etwa o,I5" liegen, so daß sich in der Gesamthärte kein wesentlicher Unterschied ergibt. It should also be noted that the MgO hardness is due to Ca salts is deepened. This has for the qualitative test of the softening filter after The result of the described method is that with low Ca O hardnesses the red coloration occurs the magnesia occurs later, around 0.08 "MgO hardness instead of around 0.05". the However, the total hardness at the end of the filter period is also in this case around o, I5 " so that there is no significant difference in the total hardness.

Umgekehrt tritt bei dem selteneren Fall hoher CaO-und geringerer MgO-Härte die Rotfärbung früher ein, etwa bei 0,03" Mg O-Härte. Also auch in diesem Falle wird der Erschöpfungszustand eines Filters richtig erfaßt werden.The opposite occurs in the rarer case of high CaO and lower MgO hardness the red color turns on earlier, around 0.03 "Mg O hardness. So in this case too the exhaustion state of a filter will be correctly detected.

Die Anwendung von Titangelb zum Nachweis von Magnesium ist an sich bekannt, ebenso die Anwendung von Oxyanthrachinonen zum Nachweis von Härtebildnern. Auch ist die Verwendung von Oxyanthrachinonen zum Schätzen und Bestimmen des Härtegrades von Wasser schon vorgeschlagen worden. Nach dem bekannten Verfahren wird jedoch der Kalkgehalt im Rohwasser nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im Weichwasser ermittelt, was zweifellos einen grundlegenden Unterschied bedeutet. Außerdem wird das bekannte Verfahren durch Aufkochen des zu untersuchenden Rohwassers mit dem Reagens durchgeführt, wobei eine Fällung erfolgt. Bei dem neuen Verfahren ist hingegen kein Aufkochen erforderlich, außerdem erfolgt keine Fällung, sondern ein Farbumschlag. The use of titanium yellow for the detection of magnesium is in itself known, as well as the use of oxyanthraquinones for the detection of hardness builders. Also is the use of oxyanthraquinones to estimate and determine the degree of hardness already suggested by water. However, according to the known method the lime content in the raw water according to the method according to the invention in the soft water determines what is undoubtedly a fundamental difference. Also will the known method by boiling the raw water to be examined with the Reagent carried out, with a precipitation takes place. In the new process, however, is no need to boil, and there is no precipitation, but a color change.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß gemäß dem bekannten Verfahren die Erdalkalien einschließlich des Magnesiums Lackfällungen ergeben, so daß eine gesonderte Feststellung von Lack neben Magnesia nicht möglich ist, während gemäß dem neuen Verfahren Kalk allein nachgewiesen werden kann, was wohl im wesentlichen auf den sehr viel größeren Verdünnungsgrad bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zurückzuführen ist. Finally, it should be noted that according to the known Processes that result in alkaline earths including magnesium lacquer precipitations, see above that a separate determination of lacquer in addition to magnesia is not possible while according to the new method lime alone can be detected, which is probably essentially attributable to the much greater degree of dilution in the process according to the invention is.

Die Erfindung liegt im wesentlichen darin, aus den bekannten Magnesia- und Kalknachweisreagenzien diej enigen aufgezeigt zu haben, die schon dann ansprechen, wenn die Gesamthärte noch unterhalb der geforderten Grenze liegt. Die Anwendung dieser Reagenzien im Betriebe der Wasserreinigung ermöglicht so zum ersten Male, eine Wasserreinigung im Dauerbetrieb durchzuführen, ohne daß Störungen im Kesselbetrieb durch Stein ablagerungen auftreten. The invention is essentially based on the known magnesia and calcium detection reagents to have shown those that respond if the total hardness is still below the required limit. The application of these reagents in the operation of water purification enables for the first time to carry out water purification in continuous operation without disturbing the boiler operation occur through stone deposits.

Claims

PATENT CLAIM: Method for determining, registering and steering the course of softening in water softening filters, characterized in that the magnesia or lime content of the softened water colorimetrically with the help measured from titanium yellow for magnesia and oxyanthraquinones for lime, if appropriate registered photoelectrically and / or by the color change via a photo or Junction cell the exhausted filter is switched off.