DE953522C

DE953522C - Method and device for carrying out ion exchange processes

Info

Publication number: DE953522C
Application number: DEM17917A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rolf-Karl Dorn; Dr Werner Wisfeld
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1953-03-27
Filing date: 1953-03-27
Publication date: 1956-12-06

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung von Ionenaustauschprozessen Natürliche und künstliche ionenaustauschende Stoffe werden vorzugsweise in körniger unregelmäßiger lodier regelmäßiger, z. B. kugeliger Form angewendet. Auch faserige lonenaustauscher sind bekannt, z. B. hat man Baumwollfasern durch geeignet Behandlung ionenaustauschende Eigenschaften verliehen und die zu behandelnde Flüssigkeit durch diese IonenaustauschJer geführt. Ferner hat man Ionenaustauscher in Bandform verwendet und das Band durch die zu behandelnde Flüssigkeit, durch die Regenerierflüssigk'eit und ,eine gegebenenfalls angewendete Waschflüssigkeit im Kreislauf kontinuierlich oder schrittweise hindurchgeführt. Nach der Erfindung werden elastische, flüssigkeitsdurchlässige lonenaustaus cherschichten, z. B. Bänder, benutzt, und es wird der Abschluß zwischen den einzelnen Flüssigkeitsräumen, welche die Schicht nacheinander durchläuft, durch Organe bewirkt, zwischen denen die Ionenaustauscherschicht unter Einschnürung ihres Querschnitts hindurchgeführt wird. Dadurch wird seine besonders einfache und zuverlässige Abdichtung der verschiedenen Flüssigkeitsräume gegeneinander erreicht. Method and device for carrying out ion exchange processes Natural and artificial ion exchangers are preferably granular in irregular lodier more regularly, e.g. B. spherical shape applied. Also fibrous ion exchangers are known, e.g. B. one has cotton fibers by suitable ion-exchanging treatment Properties conferred and the liquid to be treated by this ion exchangeJer guided. Furthermore, ion exchangers in tape form have been used and the tape through the liquid to be treated, through the regeneration liquid and, if necessary, one applied washing liquid in the circuit continuously or gradually passed through. According to the invention, elastic, liquid-permeable ion exchange layers are z. B. tapes, used, and it is the closure between the individual fluid spaces, which the layer passes through one after the other, effected by organs between them the ion exchange layer passed through with a constriction of its cross section will. This makes its particularly simple and reliable sealing of the various Liquid spaces reached against each other.

Beispielsweise kann der Abschluß dadurch erzielt werden, daß die Schichten oder Bänder zwischen Walzen oder ähnlichen Druckorganen von einem Raum in den anderen laufen, derart, daß nur die Schichten, nicht aber die Flüssigkeit durch die Abschlußvorrichtung hindurchgehen. For example, the closure can be achieved in that the Layers or belts between rollers or similar pressure elements of a room in the others run in such a way that only the layers but not the liquid pass through the termination device.

Besondere Vorteile lassen sich noch dadurch erzielen, daß Ionenaustauscherbänder von poriger oder schwammartiger Struktur angewendet werden. Particular advantages can also be achieved in that ion exchange tapes porous or spongy structure can be used.

Die Absperrvorrichtung an den Übergängen von einem Flüssigkeirsraum in den anderen wird so eingerichtet, daß die Schichten beim Übergang zusammengepreßt werden. Einerseits wird dadurch eine besonders zuverlässige Abdichtung der Flüssigkeitsräume gegeneinander erreicht, andererseits entsbeht der Vorteil, daß die Flüssigkeit, die sich in der Schicht befindet, zum größten Teil abgepreßt wird, bevor das Band in den nächsten Flüssigkeitsraum gelangt, so daß Mischungen der verschiedenen Flüssigkeiten miteinander praktisch vermieden werden.The shut-off device at the transitions from a liquid room the others are arranged in such a way that the layers are pressed together on transition will. On the one hand it will a particularly reliable seal of the liquid spaces against each other, on the other hand there is the advantage that most of the liquid in the layer is squeezed out before the tape passes into the next liquid space, so that mixtures the different liquids with each other can be practically avoided.

Die Ionenaustauscherschichten, die erfindungsgemäß verwendet werden, können beispielsweise aus faserigen Ionenaustauschern bestehen, die zu Geweben, Gespinsten, Gewirken, Fäden od. dgl. The ion exchange layers which are used according to the invention can, for example, consist of fibrous ion exchangers that are converted into tissues, Spun, knitted, thread or the like.

Gebilden verarbeitet sind. Werden im Verfahren gemäß der Erfindung schwammartige oder porige lonenaustaus cherstoffe angewendet, s.o können diese Stoffe ,entweder schon während der Herstellung oder nachträglich in die Bandform gebracht werden. Auch die Vereinigung der IonenaustauSscherstoffe zu Gebilden nach Art von Wattesträngen, Zöpfen oder Seilen hat sich in vielen Fällen als vorteilhaft erwiesen.Formed are processed. Are in the method according to the invention sponge-like or porous ion exchangers are used, see above these substances , either already during production or afterwards in the band shape will. Also the union of the ion exchangers to form structures of the type of Cotton strands, braids, or ropes have proven beneficial in many cases.

Als Austauscher können auch Schläuche verwendet werden, die mit ionenaustauschenden Fasern, Schwämme oder auch mit körnigen Austauschern oder Mischungen dieser verschiedenen Formen gefüllt sind. Die flüssigkeitsdurchlässigen Schläuche, die mit jonenaustauschenden Stoffen gefüllt sind, können statt aus ionenaustauschenden Geweben aus beliebigen anderen für die Betriebsverhältnis!s,e geeigneten, entsprechend chemisch beständigen Geweben hergestellt sein. Hoses with ion exchangers can also be used as exchangers Fibers, sponges or with granular exchangers or mixtures of these different Shapes are filled. The liquid-permeable hoses that are connected to ion-exchanging Substances are filled, can be made from any ion-exchanging fabric instead others suitable for the operating conditions and correspondingly chemically resistant Fabrics.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man die IouenaustauschFer in Verfahren und Vorrichtungen anwenden, wie sie für kontinuierliche, mechanische Filter bekannt -sind. Man kann aber auch die Austauscher als endlose Bänder durch; einen - gegebenenfalls unterteilten - oder auch durch mehrere Behälter führen, durch die bzw. durch deren verschiedene Zellen -die zur Verfahrensdurchführung erforderlichen Flüssigkeiten, z. B. die zu behandelnde Flüssigkeit, Spül- und bzw. oder Waslchflüs.sigkeiten, Regenerierflüs sigkeiten usw., strömen. Dabei wird die Anordnung vorteilhaft so getroffen, daß quer zur Sftötnungsrichtung der Flüssigkeiten der ganze Behälterquerschnitt von der ionenaustauschenden Schicht ausgefüllt ist, so daß die Flüssigkeit bzw. die Flüssigkeiten gezwungen sind, durch die Austauschersdhgcht zu fließen. In the process according to the invention, the exchange of ions can be used in processes and devices such as those used for continuous, mechanical Filters are known. But you can also go through the exchangers as endless belts; lead through one - possibly subdivided - or through several containers which or through their various cells - those required for carrying out the process Liquids, e.g. B. the liquid to be treated, rinsing and / or washing fluids, Regenerating fluids etc. flow. In this case, the arrangement is advantageously so taken that the entire cross-section of the container is transverse to the direction of the liquid is filled by the ion-exchanging layer, so that the liquid or the liquids are forced to flow through the exchanger layer.

Es ist auch in einfachster Weise möglich, weinen vollständigen oder nahezu vollständigen Gegenstrolm zwischen Flüssigkeiten und Austauscher zu erzielen, z. B. dadurch, daß man die Austauscherschicht in den einzelnen Behandlungszonen - oder einem Teil derselben mehrfach umlenkt und jeweils quer zur Flüssigkeitsrichtung führt, so daß die Flüssigkeit wiederholte Male durch die Schicht--hindurchströmen muß. Man kann aber auch, vorzugsweise bei Anwendung schwammartiger Austauscher oder bei Anwendung von Schläuchen aus ionen- oder nichtionenaustauschfähigen Geweben, die mit faserförmigen, schwammigen und bzw; oder körnigen Austauschern gefüllt sind, diese Schwammbänder oder Schläuche entgegengesetzt zur Flüssigkeitsrichtung durch die Behälter bewegen, wobei die Anordnung so getroffen wird, daß die Austauscherschicht den ganzen Querschnitt des Behälters ausfüllt. It is also possible in the simplest possible way to cry full or to achieve almost complete countercurrent between liquids and exchanger, z. B. by having the exchanger layer in the individual treatment zones - or a part of the same deflects several times and in each case transversely to the direction of the liquid leads, so that the liquid repeatedly flows through the layer - through got to. But you can also, preferably when using sponge-like exchangers or when using hoses made of ion-exchangeable or non-ion-exchangeable fabrics, those with fibrous, spongy and respectively; or granular exchangers are filled, these sponge tapes or tubes opposite to the direction of the liquid move the containers, the arrangement being made so that the exchange layer fills the entire cross-section of the container.

Ferner ist es möglich, ionenaustauschende Gewebe in entgegengesetzter Richtung zur Strömung der Flüssigkeiten durch die Behandlungszonen zu führen, und zwar ebenfalls so, daß der gesamte Behälterquerschnitt mit Austausdhern ausgefüllt ist. It is also possible to use ion-exchanging tissue in opposite directions Direction to guide the flow of liquids through the treatment zones, and also in such a way that the entire cross-section of the container is filled with exchangers is.

Oder es können mehrere verschiedene oder insbesondere verschiedenartig wirksame Austauscherarten, z. B. Kationen- und Anionenaustauscher, voneinander getrennt in Kreisläufen geführt werden, die auch einander zum Teil überschneiden können, z. B. so, daß die zu behandelnde Flüssigkeiit einmal oder mehrmals beliebig oft und in beliebiger Reihenfolge hintereinander mit Kationen- und Anionenaustaugehern in Berührung kommt, während das Regenerieren und gegeblencenfalls die erforderlichen Waschvorgänge getrennt für beide Austauscherarten in verschiedenen Behandlungszonen vorgenommen werden können. Or there can be several different or, in particular, different types effective types of exchangers, e.g. B. cation and anion exchangers, separated from each other be conducted in cycles that can also partially overlap each other, z. B. so that the liquid to be treated once or several times as often as desired and in any order one after the other with cation and anion exchangers comes into contact during regeneration and, if necessary, the necessary Separate washing processes for both types of exchanger in different treatment zones can be made.

Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich für alle IonenaustauschprDzesse, beispielsweise für die Enthärtung sowie die teilweise oder vollständige Entsalzung von Wasser oder wäßrigen Lösungen, die Reinigung von Beizflüssigkeiten oder galvanisehen Bädern, die Gewinnung wertvoller Ionen aus Abwässern, die Entphenolung von Schwelwasser usw. The method according to the invention is suitable for all ion exchange processes, for example for softening and partial or complete desalination of water or aqueous solutions, the cleaning of pickling liquids or electroplating Baths, the extraction of valuable ions from wastewater, the dephenolation of smoldering water etc.

Die Geschwindigkeit, mit der die Austauschergewebe, Schläuche oder Schwammbänder durch die Behandlungszonen geführt werden, richtet sich nach der Austauschfäbigkeit der lonenaustauscher, nach der Menge der zu behandelnden Flüssigkeit und nach der Konzentration der auszutauschenden Ionen in der zu behandelnden Flüssi,gkeit. Man kann z. B. die Geschwindigkeit der Austauscherbewegung so wählen, daß die Austauscher mit gleichbleibender Beladung mit aus der Flüssigkeit aufgenommenen Ionen aus der Reaktionszone abgeführt werden. Es kann aber auch zweckmäßig sein, die Austauscher mit gleichbleibender Geschwindigkeit unabhängig von dem Durchsatz und der Konzentration der zu behandelnden Flüssigkeit zu bewegen. Ebenso kann man die Geschwindigkeit der Austauscherbewegung der Menge der zu behandelnden Flüssigkeit verhältnisgieich halten, so daß dann die Beladung des Austauschers an den aus der Flüssigkeit aufgenommenen Ionen der Konzentration dieser Ionen in der zulaufenden Iiliissigkeit verhältnisgleich ist. The speed at which the exchanger tissue, tubes or Sponge tapes are passed through the treatment zones, depends on the exchangeability the ion exchanger, according to the amount of liquid to be treated and according to the Concentration of the ions to be exchanged in the liquid to be treated. Man can e.g. B. choose the speed of the exchanger movement so that the exchanger with a constant loading of ions taken up from the liquid from the Reaction zone are discharged. But it can also be useful to use the exchanger with constant speed regardless of throughput and concentration to move the liquid to be treated. Likewise, you can change the speed the exchange movement is proportional to the amount of liquid to be treated hold, so that then the loading of the exchanger at the absorbed from the liquid Ions proportional to the concentration of these ions in the flowing fluid is.

In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. In the drawings are various embodiments of the invention shown.

Abb. r ist ein Querschnitt durch eine Vorrichtung mit zylindrischer bewegter Austauscherschicht; Abb. 2 zeigt die Vorrichtung nach Abb. I im Längsschnitt nach Linie E-F; in den Abb. ;3 und 4 ist eine Ausführungsform mit mehreren kegelförmigen Austauscherschichten wiedergegeben; Abb. 3 ist ein Querschnitt nach Linie A.-B in Abb. 4 und Abb. 4 ein Längsschnitt nach Linie C-D' in Abb. 3; Abb. 5 ist ein senkrechter Schnitt durch eine Vorrichtung, bei der eine bandförmige Austauscherschicht mehrfach in verschiedenen Behandlungszonen umgelenkt und in ihrer Hauptrichtung im Gegenstrom zu den angewendeten Flüssigkeiten bewegt wird; Abb. 6 zeigt eine Ausführungsform mit einer den ganzen Querschnitt der einzelnen Behandlungszonen ausfüllenden Austauscherschicht, die im Glegenstrom zu den Flüssigkeiten geführt werden kann; in Abb. 7 ist dargestellt, wie zwei verschiedenartig wirksame Austauscherbänder so geführt werden, daß die Flüssigkeit abwechselnd durch die verschiedenartig wirksamen Austauscherschichten strömt; Abb, 8 ist die Darstellung einer Vorrichtung mit zwei verschiedenartig wirksamen Austauscherbändern, die in einer gemeinsamen Reaktionszone auf die zu behandelnde Flüssigkeit einwirken und in voneinander getrennten Räumen mit vierschiedenen Flüssigkeiten regeneriert werden können. Fig. R is a cross-section through a device with cylindrical moving exchange layer; Fig. 2 shows the device according to Fig. I in longitudinal section to line E-F; in Figures; 3 and 4 is an embodiment with multiple cones Exchange layers shown; Fig. 3 is a cross section along line A.-B in Fig. 4 and Fig. 4 a longitudinal section along the line C-D 'in Fig. 3; Fig. 5 is a vertical section through a device in which a ribbon-shaped exchanger layer diverted several times in different treatment zones and in their main direction is moved in countercurrent to the fluids applied; Fig. 6 shows an embodiment with an exchange layer filling the entire cross-section of the individual treatment zones, which can be fed to the liquids in the lay-up stream; in Fig. 7 it is shown how two differently effective exchange bands are guided in such a way that the Fluid alternately through the differently effective exchange layers flows; Fig. 8 is a representation of a device with two differently effective Exchanger belts, which are in a common reaction zone on the to be treated Liquid act and in separate rooms with different liquids can be regenerated.

In dem Gehäuse 3 der Abb. I und 2 ist zentrisch eine drehbar gelagerte Welle 4 angeordnet, mit der, z. B. mittels Radscheibe I6, ein zylindrischer flüssigkeitsdurchläsSsiger Siebeinsatz 2 starr verbunden ist. In the housing 3 of Figs. I and 2 is a rotatably mounted centrally Shaft 4 arranged with the, for. B. by means of a wheel disk I6, a cylindrical liquid-permeable Sieve insert 2 is rigidly connected.

Auf diesem Einsatz ist die Austauscherschicht I befestigt, die z. B. aus Geweben, Wattesträngen oder Schwamm schichten mit ionenaustauschenden Eigenschaften bestehen kann. Mit Hilfe der Welle und der Radscheibe I6 kann also der Siebeinsatz 2 mit der Austauscherschicht I in Umdrehung versetzt werden.The exchanger layer I is attached to this insert, which z. B. layers of fabrics, cotton swabs or sponge with ion-exchanging properties can exist. With the help of the shaft and the wheel disk I6, the sieve insert 2 with the exchange layer I are set in rotation.

Das Gehäuse 3 ist innerhalb und außerhalb der zylindrischen Austauscherschicht in verschiedene Kammern 8 bis 15 unterteilt, die Stutzen, z. B. The housing 3 is inside and outside the cylindrical exchanger layer divided into different chambers 8 to 15, the nozzle, z. B.

7', 8', 9', 10', 1 1', 12', I3', I4, 1 I5', zur Zu- bzw. Abfuhr dger.verschiedenen Flüssigkeiten besitzen. Zur Unterteilung des vom Siebeinsatz 2 umschlossenen Innenraumes dienen die Zwischenwände 6, die mit -ihren leinen Enden mit dem Siebeinsatz 2 und mit ihren anderen Enden mit der die Welle 4 umgebenden Hülse 4 flüssigkeitsdicht verbunden sind.7 ', 8', 9 ', 10', 1 1 ', 12', I3 ', I4, 1 I5', for supply and discharge of various Own liquids. For subdividing the interior space enclosed by the sieve insert 2 serve the partitions 6, which with -Ihren linen ends with the sieve insert 2 and at their other ends with the sleeve 4 surrounding the shaft 4 in a liquid-tight manner are connected.

In gleicher Ebene mit den Zwischenwänden 6 sind im Gehäuse Walzen 5 drehbar angeordnet, ,die z. B. durch nicht gezeichnete Federn od. dgb fest auf die Austauscherschicht gedrückt werden und durch geeignete, an sich bekannte Konstruktionis,-elemente im Gehäuse flüssigkeitsdicht gelagert sind. Diese Walzen 5 haben die Aufgabe, die Aus.-tauscherschicht zusammenzudrücken, so daß Flüssigkeit nicht in unerwünschter Richtung durch die Austauscherschicht, z. B. von 10 über 9 nach 12 oder von g über. 8 nach I3, strömen kann.In the same plane as the partition walls 6 are rollers in the housing 5 rotatably arranged, the z. B. od by springs not shown. Dgb firmly the exchange layer are pressed and by suitable, known construction elements are stored in the housing in a liquid-tight manner. These rollers 5 have the task of Aus.-exchanger layer to compress so that liquid is not in undesirable Direction through the exchange layer, e.g. B. from 10 over 9 to 12 or from g over. 8 to I3, can flow.

Die zu behandelnde Flüssigkeit tritt beispiels.-weise bei 8' in den äußeren Raum 8 des Gehäuses 3 ein, durchströmt die Austauscherschicht I und gelangt in den Raum I3, aus .dem sie bei 7 abgezogen werden kann. In gleicher Weise können z.B. von 11' nach 14 und von 9' nach I2 Spül- oder W.aschflüssigkeiten geleitet werden, während man bei spielswteis!e von I0' nach 15 oder auch in umgekehrter Richtung von 15 nach I0' eine Regenerierflüssigkeit durch die Austauscherschicht führen kann. Den Kammern I2, I4 und I5 können diese Flüssigkeiten durch die Öffnungen 12', I4 und I5' zugeführt bzw. entnommen werden. For example, the liquid to be treated enters the at 8 ' outer space 8 of the housing 3, flows through the exchanger layer I and arrives into room I3, from which it can be withdrawn at 7. In the same way you can E.g. from 11 'to 14 and from 9' to I2 rinsing or washing liquids are routed while in spielswteis! e from I0 'to 15 or vice versa from 15 to 10 'a regenerating liquid can pass through the exchange layer. The chambers I2, I4 and I5 can these liquids through the openings 12 ', I4 and I5 'are supplied and removed, respectively.

B.eim Durchtritt der zu behandelnden Flüssigkeit durch die Austauscherschicht werden die aus.-zutauschenden Ionen von der Austauscherschicht festgehalten und gegen die an deren Stelle in Lösung gehenden Ionen ausgetauscht. Die Austauscherschicht blelädt sich dadurch mit !den aus der Flüssigkeit zu entfernenden Ionen und nimmt infolgnedSessen in ihrer Austauschfähigkeit ab. Bewegt man die Schicht I, indem man die Welle 4 mit an sich bekannten Antriebsmitteln dreht - z. B. in Abb. I im Sinne des Uhrzeigers -, dann gelangt ständig der unwirksam gewordene Teil der Aus.-tauscherschicht in die Zone Ir/I4, in der der Austauscher gespült werden kann. Der in der Zone II/I4 gespülte Austauscher durchläuft darauf die Zone 1 o/ 1 5, in der durch ein geeignetes Regeneriermittel die zuvor aus der zu. behandelnden Flüssigkeit aufgenommenen Ionen gegen Ionen ausgetauscht werden, die später an die zu behandelnde Flüssigkeit ausgetauscht werden sollen. Die regenerierte Austauscherschicht wird durch die Drebhbewegung weiter in die Zone 9/I2 gebracht, in der z. B. überschüssige Regeneriermittel, die sich noch in der Schicht befinden, herausgewaschen werden können. Aus dieser Zone gelangt der Awstauscher wieder in arbeitsfähigem Zustande in die Behandlungszone 8/I3. B. when the liquid to be treated passes through the exchanger layer the ions to be exchanged are retained by the exchange layer and exchanged for the ions going into solution in their place. The exchange layer This loads itself with the ions to be removed from the liquid and takes in consequence of their interchangeability. Moving layer I by adding the shaft 4 is rotated with drive means known per se - e.g. B. in Fig. I im Clockwise sense - then the part of the exchanger layer that has become ineffective constantly comes into play into zone Ir / I4, in which the exchanger can be rinsed. The one in Zone II / I4 rinsed exchanger then passes through zone 1 o / 1 5, in which by a suitable Regenerants previously from the to. treated liquid absorbed ions are exchanged for ions, which are later exchanged to the liquid to be treated should be. The regenerated exchange layer is created by the rotating movement brought further into zone 9 / I2, in which z. B. excess regenerants that are still in the layer, can be washed out. From this zone the Awstauscher arrives back in working condition in the treatment zone 8 / I3.

Biei der Anordnung nach Abb. 3 und 4 werden kegelmantelförmige Austauscherschichten 27 verwendet. Die Spitze der Kegelmäntel 27 liegt in der Achse der Welle 24, an der ähnlich wie in Abb. I und 2 die Austauscherschichten in einem Gehäuse 21 drehbar angeordnet sind. Mit ihren Rändern erstrecken sich die Austauscherschichten 27 bis zum Gehäusle2I, gegen dessen Innenwand sie sich möglichst flüssigkeitsdicht anlegen. Den Austauscherschichten wird die erforderliche Festigkeit durch kegelförmige Siebelemente, Lochplatten od. dgl. 26 gegeben, die mindestens auf derJeinen Seite jeder Austauscherschicht vorgesehen sind und die ebenfalls auf der Welle 24 befestigt sind. Das Gehäuse 21 ist durch feststehende radiale Zwischenwände 28 in verschiedene Kammern unterteilt. In den Ebenen der Zwischenwände 28 sind kegelförmige Walzen 22 angeordnet, die fest auf die Austauscherschichten drücken und diese so weit zusammenpressen, daß keine Flüssigkeiten aus den durch die Trennwände 28 gebildeten Kammern des Gehäuses in andere Kammern desselben .strömen können. In the arrangement according to Figs. 3 and 4, cone-shaped exchanger layers are formed 27 used. The tip of the conical shells 27 lies in the axis of the shaft 24 the exchange layers in a housing 21 can be rotated in a manner similar to that in FIGS are arranged. The exchange layers 27 to extend with their edges to the housing 2I, against the inner wall of which they are placed as liquid-tight as possible. The exchanger layers are given the required strength by means of conical sieve elements, Perforated plates or the like 26 given, at least on one side of each exchanger layer are provided and which are also attached to the shaft 24. The housing 21 is divided into different chambers by fixed radial partition walls 28. In the planes of the partition walls 28, conical rollers 22 are arranged, which are fixed Press on the exchanger layers and compress them so far that none Liquids from the chambers of the housing formed by the partition walls 28 in other chambers of the same. can flow.

Die einzelnen durch die Trennwände 28 gebildeten kreissektorförmigen Kammern 29 bis 32 besitzen auf den beiden Stirnseiten des Gehäuses Ein- bzw.The individual sectors of a circle formed by the partition walls 28 Chambers 29 to 32 have one or more openings on the two end faces of the housing.

Austrittsstutzen, z. B. 29', 321, 33', 34', 35', 36' usw., für die anzuwendenden Flüssigkeiten. Die kegelförmigen Walzen 22 sind bei 23 im Gehäuse und bei 25 in feststehenden, um die Welle 24 gelegten Ringen gelagert. Diese Ringe können z. B. an den Trennwänden 28 befestigt sein.Outlet nozzle, e.g. B. 29 ', 321, 33', 34 ', 35', 36 'etc., for the liquids to be used. The conical rollers 22 are at 23 in the housing and at 25 in fixed rings placed around the shaft 24. These rings can e.g. B. be attached to the partition walls 28.

Die Kegelform der Austauscherschichten 27 und der Siebboden 26 sowie d;er Walzen 22 werden zweckmäßig so gewählt, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen und der Austauscherschichten einander an allen Stellen gleich ist, daß also keine Gleitbewegung zwischen den Walzen 22 und den Austauschers chichten 27 auftritt. The conical shape of the exchanger layers 27 and the sieve bottom 26 as well d; he rollers 22 will be expediently chosen so that the peripheral speed of the rollers and the exchanger layers is identical to one another at all points, that so no sliding movement between the rollers 22 and the exchanger layers 27 occurs.

Die Konizität der kegelförmigen Austauscherschichten sowie ihre Schichtstärken können in ziemlich weiten Grenzen variieren, wodurch sich die Vorrichtung den jeweils gegebenen Arbeitsverhältnissen stets in bester Weise anpassen läßt. Es sind z. B. Schichtstärken von nur wenigen Millimetern bis zu Dicken von I m und mehr möglich. Der Winkel an der Spitze des von den Austauscherschichten gebildeten Kegels kann zwiscllen - etwa go und 1 8o0 variiert werden. Im allgemeinen wird der Durchmesser der Walzen 22 im Vergleich zur Austauscherschicht verllältnismäßig klein gehalten. The conicity of the conical exchanger layers and their layer thicknesses can vary within fairly wide limits, making the device the particular can always be adjusted in the best possible way. There are z. B. Layer thicknesses of just a few millimeters up to a thickness of 1 m and more are possible. The angle at the tip of the cone formed by the exchanger layers can between - about go and 1 8o0 can be varied. In general, the diameter the rollers 22 are kept relatively small compared to the exchanger layer.

Entsprechend wird der Winkel des von den Austauscherschichten gebildeten Kegels vorteilhaft von 150 bis 1800 bemessen.Correspondingly, the angle of that formed by the exchanger layers becomes Cones advantageously sized from 150 to 1800.

Die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Flüssigkeiten gelangen an.alog der in Abb. I und 2 beschriebenen Weise durch die Austauscherschichten, die mit Hilfe der Welle 24 und an sich bekannter Antriebsmittel so bewegt werden, daß sie im Kreislau:f durch die verschiedenen Bsehandlungszonen wandern. The fluids required to carry out the procedure reach.alog of the manner described in Fig. I and 2 through the exchange layers, which are moved with the help of the shaft 24 and known drive means, that they wander in a circle through the various action zones.

Bei der Anordnung nach Abb. 5 ist das in seinem Querschnitt z. B. rechteckige Gehäuse 41 durch Trennwände 42 in verschiedene Kammern unterteilt, von denen jede je einen Anschlußstutzen zur Zuführung und zur Abführung von Flüssigkeiten besitzt. Das endlose Austauscherband 49 wird in jeder Kammer mehrfach über Umlenkrollen 50 umgelerzkt. Jeder Rolle 50 ist eine Quetschwalze 5I zugeordnet. Durch die paarweise Anordnung !der Rollen 50 und 51 wird die Austauscherschicht an den Umlenk- und Übertrittsstellen zusammengedrückt, so daß die Flüssigkeiten nur auf dem vorgesehenen Wege durch die Austauscherschicht bindurchgehen können. Eine oder mehrere dieser Rollenpaare 50 bzw. 51 können mit Hilfe bekannter Antriebsmittel angetrieben werden und dadurch das Austauscherband im Kreislauf in der gezeichneben Bahn bewegen. Im Querschnitt wird die Anordnung so getroffen, daß das Austauscherband von einer Behälterwand bis zur anderen reicht, so daß auch hier keine Flüssigkeit um das Austauscherband herum vom Eintritts- zum Austrittsstutzen gelangen kann. In the arrangement according to Fig. 5, in its cross-section, for. B. rectangular housing 41 divided into different chambers by partition walls 42, of each of which has a connecting piece for the supply and discharge of liquids owns. The endless exchanger belt 49 is in each chamber several times over pulleys 50 redirected. A squeeze roller 5I is assigned to each roller 50. By the pair The arrangement of the rollers 50 and 51 is the exchange layer at the deflection and transition points compressed so that the liquids only on the intended path through the Exchanger layer can pass through. One or more of these pairs of rollers 50 or 51 can be driven with the aid of known drive means and thereby move the exchanger belt in the circuit in the trajectory shown. In cross section the arrangement is made so that the exchanger belt from a container wall extends to the other so that there is no liquid around the exchanger belt here either can get around from the inlet to the outlet nozzle.

Die zu behandelnde Flüssigkeit wird beispielsweise durch den Stutzen 43 in die Vorrichtung ,eingeführt, strömt nacheinander durch die verschiedenen aufeinanderfolgenden Lagen des mehrfach umgeienkten Austaus-cherbandes 49 und verläßt die Vorrichtung bei 44. Das Austauscherband bewegt sich in Richtung der in Abb. 5 !eingCzeiChneten Pfeile, so daß ständig der dem Stutzen 43 am nächsten gelegene Teil des Austauscherbandes 49 unter der Trennwand 42 vorbei in die rechte obere Kammer wandert, die von 47 nach 48 z. B. von einer Regenetierflüssigkeit durchströmt wird. In gleicher Weise wandert das dem Stutzen 47 am nächsten gelegene Trumm des Bandes in die rechte untere Kammer, die beispielsweise von 45 nach 46 von einer Waschflüssigkeit durchflossen wird. Aus dieser Kammer - gelangt das Band kontinuierlich und im Kreislauf wieder in die Behandlungszone 52. The liquid to be treated is, for example, through the nozzle 43, inserted into the device, flows successively through the various successive ones Laying of the repeatedly folded exchanger tape 49 and leaves the device at 44. The exchanger belt moves in the direction of the lines shown in Fig. 5 Arrows, so that the part of the exchanger belt which is closest to the nozzle 43 is always 49 migrates under the partition 42 into the right upper chamber, which from 47 after 48 z. B. is traversed by a regeneration liquid. In the same way the strand of the band closest to the nozzle 47 migrates to the lower right Chamber through which a washing liquid flows, for example from 45 to 46 will. From this chamber - the tape comes back continuously and in a cycle into treatment zone 52.

Bei der durch Pfeile angedeuteten Bewegungsrichtung de.s Austauscherbandes wird der Austauscher in seiner Hauptbewegungsrichtulng im G.egenstrom zu den verschiedenen Flüssigkeiten ge führt. Es ist aber auch möglich, Austausch,er.pnd Flüssigkeiten oder einen Teil derselben im Gleich strom zu führen, indem z. B. die Waschflüssigkeit blei 46 zugegeben und bei 45 aus der Kammer abgezogen wird oder indem die Bewegungsrichtung des Austauscherbandes umgekehrt wird.With the direction of movement of the exchanger belt indicated by arrows the exchanger becomes in its main direction of movement in a countercurrent to the various Liquids led. But it is also possible to exchange, er.pnd liquids or to lead part of the same in direct current by z. B. the washing liquid lead 46 is added and withdrawn from the chamber at 45 or by changing the direction of movement of the exchange band is reversed.

In der Vorrichtung nach Abb. 6 kann z. B. ein lonenaustauscher verwendet werden, der aus einem gegebenenfalls dicken endlosen, z. B. schwammartigen Bande besteht. Oder es kann lein Austauscher angewendet werden, der aus einem zu einem endlosen Schlauch verarbeiteten Glewebe besteht, das mit faserförmigen, körnigen oder schwammartigen Austauschersubstanzen gefüllt ist. In the device according to Fig. 6, for. B. used an ion exchanger are made of an optionally thick endless, z. B. spongy band consists. Or a one-to-one exchanger can be used Endless tube is made of processed Glewebe, which with fibrous, granular or sponge-like exchange substances is filled.

Dler Querschnitt des Austauscherschlauchles und -der Kammern der Vorrichtung wird so gewählt, daß der Schlauch die Kammern quer zur Bewegungsrichtung möglichst vollständig ausfüllt. Das Gehäuse 6I und das Austauscherband 62 können z. B. einen rechteckigen Querschnitt haben. Oder es kann auch beispielsweise ein Austauscherband mit kreisförmigem Querschnitt verwendet werden, wobei dann das Gehäuse insgesamt im Querschnitt, z.B. achtförmig, ausgebildet sein kann.The cross-section of the exchanger hose and the chambers of the device is chosen so that the hose crosses the chambers to the direction of movement as possible completely filled out. The housing 6I and the exchanger tape 62 can e.g. B. a have a rectangular cross-section. Or, for example, it can also be an exchange band with a circular cross-section can be used, in which case the housing as a whole in cross-section, e.g., eight-shaped.

Das Austauscherband wird durch Umlenk- und Andrückwalzenpaare 63 hindurchgeführt, die in der gleichen Weise wirksam sind wie die Walzen 5, z2, 50 und 5I der Vorrichtungen nach Abb. I bis 5. The exchanger belt is driven by pairs of deflection and pressure rollers 63 passed through, which are effective in the same way as the rollers 5, z2, 50 and 5I of the devices according to Figs. I to 5.

Die zu behandelnde Flüssigkeit durchströmt bei beispielsweise die linke Behäberkammer von 64 nach 65, während der Austauscher in Richtung der eingezeichneten Pfeile bewegt wird. Von 67 nach 66 kann lein Regeneriermittel durch die Austauscherschicht geleitet werden, während in Richtung von 69 nach 68 ,eine Waschflüssigkeit angewendet werden kann. An den Stutzen 67 und 68 sind Sieb einbauten 70 angeordnet, die den Austauscher zwischen die Walzen 63 führen und die Zu- bzw. Abfuhr der Flüssigkeiten regeln.The liquid to be treated flows through, for example, the left container chamber from 64 to 65, while the exchanger in the direction of the drawn Arrows is moved. From 67 to 66, no regenerant can pass through the exchange layer while in the direction of 69 to 68, a washing liquid is applied can be. At the nozzle 67 and 68 built-in sieve 70 are arranged, the Lead exchangers between the rollers 63 and the supply and discharge of the liquids rules.

In einer gleichen Anordnung kann man auch Austauscher anwenden, die als lange endlose Ge webebänder hergestellt sind. Um eine Mnreidhdnd große Austauschermenge in jeder Zone auf die Flüssigkeiten einwirken zu lassen, kann man so verfahren, daß die Gewebebänder nicht straff um die Rollen 63 geführt sind, sondern in geordneter oder ungeordneter Schichtung die Kammern der Vorrichtung hinreichend ausfüllen. Dabei werden zweckmäßig sämtliche Walzen 63 oder wenigstens eine von jedem Walzenpaar angetrieben, damit stets jede Kammer so viel an Austauschergeweben an der einen Stelle zugeführt wird, wie an der anderen Stelle aus derselben abgezogen und in die nächste geleitet wird. In the same arrangement, you can also use exchangers that are made as long endless fabric tapes. A large amount of exchangers to allow the liquids to act in each zone, one can proceed as follows: that the fabric tapes are not guided tightly around the rollers 63, but in an orderly manner or disorderly stratification sufficiently fill the chambers of the device. In this case, all rollers 63 or at least one of each roller pair are expediently driven, so that there is always so much exchange tissue on one chamber in each chamber Place is fed, as withdrawn from the same place at the other place and in the next is directed.

Eine geordnete Anordnung des Anstauscherbandes in den einzelnen kammern ist z. B. dadurch möglich, daß die Walzen 63 paarweise mit periodisch veränderlicher Geschwindigkeit angetrichen werden, und zwar so, daß einmal die äußere und zum anderen Male die innere Walze jedes Paares die größere Geschwindigkeit der anderen Walze gegenüber besitzt. Dadurch wird das Austauscherband einmal mehr nach rechts und zum anderen Male mehr nach links geführt, so. daß es in den einzelnn Behandlungszonen in mehrere Lagen geordnet übereinandergelegt wird. Für den Antrieb der Walzenpaare lassen sich hierbei z. B. vorteilhaft unrunde Zahnräder od. dgl. verwenden, durch die die terforderliche eben beschriebene Bewegungsart in einfachster Weise ermöglicht wird. An orderly arrangement of the accumulator belt in the individual chambers is z. B. possible in that the rollers 63 in pairs with periodically variable Speed can be adjusted in such a way that once the outer and the other Draw the inner roller of each pair the greater speed of the other roller opposite owns. This moves the exchanger belt to the right and once more the other time led more to the left, like that. that it is in the individual treatment zones is laid on top of each other in several layers. For driving the roller pairs can be z. B. advantageous non-circular gears od. Like. Use by which enables the required type of movement just described in the simplest way will.

Der in Abb. 7 darhgiestellte schematische Ausschnitt zeigt, wie man zwei verschiedene, urs,besor4-dere verschiedenartig wirksame Austauscherb änder 8I bzw. 82 mit Hilfe von Uml.enkrollen 83 so führen kann, daß eine z. B. von oben nach unten oder von unten nach oblen strömende Flüssigkeit abwechselnd und mehrfach nacheinander durch die verslchi,edenen Austaus chers chichten, z. B. Kationenaustauscherschichten 8I und Anionenaustauscherschichten 82, geführt werden kann. The schematic section shown in Fig. 7 shows how to two different, urs, special, differently effective exchange bands 8I or 82 with the help of pulleys 83 can lead so that a z. B. from above downward or downward flowing fluid alternately and repeatedly one after the other through the different layers of exchangers, e. B. Cation exchange layers 8I and anion exchange layers 82 can be performed.

Abb. 8 zeigt den Aufbau einer Anlage, bei der zwei verschieden wirksame, in der gleichen Weise wie nach Abb. 7 geführte Austauscherbänder 98 und 99 gleichzeitig mit der zu behandelnden Flüssigkeit in Berührung treten, aber getrennt voneinander in verschiedenen Kammern Regenerierbehandlungen und gegebeneIlfalls Waschbehandlungen unterworfen werden können. Die zu behandelnde Flüssigkeit wird beispielsweise von IOI durch die mittlere Kammer 93 des Behälters 91 geführt, in der sie nacheinander mehrmals abwechselnd durch die Austauscherschichten 98 und 99 fließt. Bei 102 verläßt die behandelte Flüssigkeit die Kammer 93. Die Austauscherbänder bewegen sich in Richtung der eingezeichneten Pfeile durch die Vorrichtung, so daß aus der Kammer 93 das eine Band 99 in die Kammer 94 und das andere Band 98 in die Kammer 96 weiterläuft. In den Kammern 94 und 96 können die lonenaustauscherbänder mit von IO3 nach IO4 bzw. von 107 nach 108 fließenden Regeneriermitteln behandelt werden. In gleicher Weise wandem die Austauscherbänder in die Kammern 95 bzw. 97 weiter, in denen von IO5 nach 106 bzw. von IO9 nach IIO Waschflüssigkeiten fließen, die die Austauscherbänder reinigen. Durch Walzen IOO werden die Austauscherbänder angetriebfen, und es wird durch diese Walzen auch eine bessere Abdichtung der einzelnen Kammern gegeneinander an den Durchtrittsstellen für die Austauscherbänder gewährleistet, wobei die Anordnung der Walzen, Bandführungen und Abdichtungen im einzelnen beispielsweise etwa dileselbe sein kann wie bei den Vorrichtungen nach Abb. I, 2, 4 und 5. Fig. 8 shows the structure of a system in which two differently effective, Exchanger bands 98 and 99 guided in the same way as in Fig. 7 simultaneously come into contact with the liquid to be treated, but separately from each other Regeneration treatments and, if necessary, washing treatments in different chambers can be subjected. The liquid to be treated is, for example, from IOI passed through the middle chamber 93 of the container 91, in which they one after the other alternately flows through the exchanger layers 98 and 99 several times. Leaves at 102 the treated liquid the chamber 93. The exchanger belts move in Direction of the arrows drawn through the device, so that out of the chamber 93 the one belt 99 continues into the chamber 94 and the other belt 98 into the chamber 96. In the chambers 94 and 96, the ion exchange bands can move from IO3 to IO4 or from 107 to 108 flowing regenerants. In the same Way migrate the exchanger bands in the chambers 95 and 97, in which of Wash liquids flow from IO5 to 106 or from IO9 to IIO, which the exchanger bands clean. The exchanger belts are driven by rollers IOO, and it becomes these rollers also provide a better seal between the individual chambers guaranteed at the points of passage for the exchanger strips, the arrangement the rollers, tape guides and seals in detail, for example, about the same can be as with the devices according to Fig. I, 2, 4 and 5.

PATENTANSPRSCHE: I. Verfahren zur Durchführung von Ionenaustauschprozessen mit Ionenaustauschern in Form von zusammenhängenden, elastischen, flüssigkeitsdurchlässigen Schichten, z. B. von Bändern, welche nacheinander durch die zu behandelnde Flüssigkeit, durch die Regenerierflüssigkeit und gegebenenfalls die Waschflüssigkeit kontinuierlich oder schrittweise im Kreislauf bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschluß zwischen den einzelnen von der Schicht nacheinander durchlaufenen Flüssigkeitsb ehältern durch Organe bewirkt wird, zwischen denen die lonenaustauscherschicht unter Einschnürung ihres Querschnitts hindurchgeführt wird. PATENT CLAIMS: I. Method for carrying out ion exchange processes with ion exchangers in the form of coherent, elastic, liquid-permeable Layers, e.g. B. of tapes, which one after the other through the liquid to be treated, continuously through the regeneration liquid and optionally the washing liquid or be moved gradually in a cycle, characterized in that the conclusion between the individual liquids traversed by the layer one after the other is effected by organs, between which the ion exchange layer is below Constriction of their cross-section is passed through.

Claims

2. The method according to claim 1, characterized in that the exchanger layer undergoes multiple cross-sectional constrictions within individual treatment zones.

3. The method according to claim 1, characterized in that the ion exchange layer consists of sponge-like or porous, liquid-permeable elastic materials.

4. The method according to claim 1, characterized in that the liquid permeable exchange layer made of fibers in the form of cotton wool strands, braids, Threads, woven fabrics, spun threads, knitted fabrics.

5. The method according to claim I to 4, characterized gelnennaeichnet that the ion-exchanging substances are used in the form of endless hoses, those with fibrous and / or spongy and / or granular ion exchangers are filled.

6. The method according to claim I to 5, characterized in that the Appropriately lumbar hoses made of liquid-permeable, for those in the hoses The ion exchanger is made of impermeable tissues that do not have any possess ion-exchanging properties.

7. The method according to claim I to 6, characterized in that the Ion exchange layer or several optionally different and / or in differently effective ion exchange layers several times from the different ones fluids required to carry out the process are flowed through, whereby the exchange material completely covers the cross-section of the individual treatment zones fills out.

8. The method according to claim I to 7, characterized in that the Exchange layer is deflected one or more times within the individual zones.

9. The method according to claim I to 8, characterized in that the exchangeable filter layer in one or more of the treatment zones so performed that they are in their main direction of movement in countercurrent to the or to the liquids wanders.

10. The method according to claim I to 9, characterized in that different or differently effective exchangers, e.g. B. anion and cation exchangers, as separate filter layers so with those to be treated liquids be brought into interaction that the liquids one after the other, optionally alternately or in a different order, through the layers of the various effective exchanger flow.

II. The method according to claim 10, characterized in that the various effective filter layers according to their action on the liquid to be treated Regenerated in different ways separately from each other in separate processing zones will.

12. The method according to claim I to 11, characterized in that the exchangeable filter layer or filter layers the individual treatment zones or parts thereof in a disordered manner extending over the entire cross-section Fill in the stratification.

13. The method according to claim I to 12, characterized in that the liquid to be treated before, during or after the action of the ion exchange layers Undergoes additional treatments without the action of the ion exchanger.

14. The method according to claim I to I3, characterized in that if the amount and / or concentration of the liquid to be treated varies the ion-exchanging layer or layers moves at a constant speed will.

15. The method according to claim I to 13, characterized in that if the amount and / or concentration of the liquid to be treated varies the speed at which the ion-exchanging layer or layers moves the amount or the concentration or the amount and the concentration adapted to be exchanged ions in the liquid to be treated, z. B. relative giicb is held.

16. The method according to claim I to 15, characterized in that the amount and / or concentration of the regenerant or regenerants the amount or the concentration of the liquid to be treated or the amount adapted to the ions to be exchanged in the liquid to be treated, e.g. B. proportional is held.

17. Apparatus for performing the method according to claim I to I6, characterized by a lying or standing, preferably cylindrical Container, rotatable centrally in the container by a preferably cylindrical one arranged liquid-permeable insert on which the cohesive, elastic, liquid-permeable, ion-exchanging wadding, fabric, sponge layer or Like. Is attached by partitions in the container outside and inside the movable exchange layer, by rollers, which are preferably in the planes of the partition walls, through inlet and outlet nozzles for the liquids in or from each housing chamber formed by the partition walls as well as from one per se known drive device for the rotatable exchanger layer.

I8. Device for carrying out the method according to claim t to I6, characterized by a preferably cylindrical standing or lying Container, by one or more flat or conical, liquid-permeable, Sieve internals mounted on one or more rotatable axes, on which the cohesive, elastic, liquid-permeable, wadding, fabric or sponge-like ion-exchanging layer is attached, preferably by radially extending Partitions (28) in the container and through nozzles for supplying and removing the Liquids in or out of the container, by cylindrical or conical, preferably radially arranged rollers, which are expediently in the same plane as the partition walls (28) are arranged, and by a known drive for the exchange layer moving axis.

19. Apparatus for performing the method according to claim I to I6, characterized by one or more preferably rectangular or nearly Right-cldge container, by means of several rollers arranged in the container for locking of the individual fluid spaces against each other and for guiding and redirecting the cohesive, elastic, moisture-permeable wadding, fabric or sponge-like Exchange layer, through inlet and outlet connections to each container or to each chamber of the container and by one or more drive means known per se for driving one or more of the rollers.

20. Apparatus according to claim 19, characterized in that at least two of the rollers with preferably periodically variable speed, e.g. B. driven by non-circular gears.

Publications considered: German Patent No. 448 Io8; French Patent Nos. 1 007 1 8o, 908 632; U.S. Patents No. I 608 661, 1 740 199, 2415936, 2528099, 2563006; Chlemical Engineering Progress, Vol. 47, 195t, p. 529, and Vol. 49, 1953, p. 404; Industrial and Engineering Chemistry, Vol. 44, p. 2188.