DEP0011257DA - Verfahren und Vorrichtung zur Regenerierung von Ionenaustauschern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur Regenerierung von Ionenaustauschern. Diese bestehen bekanntlich aus Naturstoffen von der Art der Zeolithe oder aus Kunststoffen auf anorganischer oder organischer Basis, z.B. aus Kondensationsprodukten von Aldehyden mit Phenolen oder Gerbstoffen oder mit aromatischen Aminen. Je nach ihrer sauren oder basischen Beschaffenheit können diese Stoffe zum Austausch von Kationen oder zum Austausch von Anionen verwendet werden. Beispielsweise finden solche Stoffe als Basenaustauscher weitgehende Verwendung zur Wasserreinigung.

Nach einer gewissen Betriebsdauer muss die Austauschmasse durch Entfernung der in der Masse abgefangenen Ionen regeneriert werden. Dies geschieht durch Behandlung mit Lösungen entsprechender Chemikalien, die man eine Zeit lang auf die Austauschmasse einwirken lässt, nachdem die Masse vorher durch Rückspülung gereinigt worden ist. Die Erfindung bezweckt hauptsächlich, die zur Regenerierung benötigten Chemikalien möglichst günstig auszunützen. Ausserdem bezweckt die Erfindung, das Verfahren bei der Regenerierung zu vereinfachen, insbesondere die Wahl und Einstellung der jeweils günstigsten Konzentration der Regenerierflüssigkeit zu erleichtern und Fehlerquellen auszuschliessen.

Bei dem bisher üblichen Verfahren wird die zur Anwendung gelangende Regenerierungsflüssigkeit durch die im Steigraum des Austauschbehälters über der Austauschmasse stehende Flüssigkeit in unerwünschter Weise und in einem nicht genau zu kontrollierenden Ausmass verdünnt. Auch beim Nachdrücken der letzten Anteile der Regenerierungsflüssigkeit mit Wasser wurde diese verdünnt, während es im Gegenteil günstig wäre, gegen Ende der Regenerierung die Chemikalien in hoher Konzentration zur Anwendung zu bringen, um nach dem Massenwirkungsgesetzt einen möglichst hohen Prozentsatz der auszutauschenden Ionengruppe zu ersetzen.

Diese Nachteile der bisher üblichen Regenerierungsverfahren werden erfindungsgemäss dadurch gehoben, dass die im Steigraum des Austauschbehälters über der Austauschmasse befindliche Flüssigkeit zum Teil oder nahezu vollständig abgelassen und danach die Regenerierungsflüssigkeit dem Austauschbehälter zugeführt wird. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird über der Austauschmasse stehende Flüssigkeit durch die Austauschmasse hindurch abgelassen. Um Fehlerquellen bei der Bemessung der jeweils aus dem Steigraum abzulassenden Flüssigkeitsmenge auszuschliessen und diese Menge den jeweiligen Betriebserfordernissen genau anpassen zu können, kann die abzulassende Flüssigkeitsmenge erfindungsgemäss durch geeignete Mittel selbsttätig geregelt werden, z.B. durch einen Schwimmer oder durch einen auf das jeweils gewünschte Niveau der Flüssigkeitsabsenkung einstellbaren Ueberlauf, oder durch elektrische Impulse, die bei einem bestimmten Flüssigkeitsstand ausgelöst werden.

Anschliessend an die Entleerung bezw. Teilentleerung des Steigraumes wird die Regenerierflüssigkeit in den Austauschbehälter eingefüllt. Diese wird erfindungsgemäss zunächst in dem entleerten Teil des Steigraumes gespeichert und gelangt danach aus dem Steigraum heraus unter erneuter Entleerung dieses Raumes und Verdrängung der übrigen durch die Austauschmasse ablaufenden Flüssigkeit in Berührung mit der Austauschmasse. Dabei kann das Regenerierungsmittel allein durch seine Schwere aus dem Steigraum heraus der Austauschmasse zugeführt werden. Die im

Steigraum gespeicherte Regenerierflüssigkeit kann auch durch Verdrängen durch ein mit dem Regeneriermittel nicht mischbares Medium aus dem Steigraum heraus der Austauschmasse zugeführt werden. Dabei kann ein zusätzlicher Druck auf die Regenerierflüssigkeit ausgeübt werden. Schliesslich ist es möglich, die Regenerierflüssigkeit unter Aufrechterhaltung der Entleerung des Steigraumes ungefähr in dem Masse zuzuführen, in welche die übrige Flüssigkeit durch die Austauschmasse abläuft. In manchen Fällen ist es zweckmässig, die Regenerierflüssigkeit nahe oberhalb der Schütthöhe der Austauschmasse in den Austauschbehälter einzuführen.

Weitere Vorteile können erreicht werden, wenn das Verfahren nach der Erfindung in der Weise durchgeführt wird, dass die notwendige Menge der Regenerierflüssigkeit dem Austauschbehälter in zwei oder mehr Teilen zugeführt und diese Teile nacheinander zur Einwirkung auf die Austauschmasse gebracht werden. Hierdurch ist nicht nur die Anwendung hoher Chemikalienkonzentration gegen Ende der Regenerierung gewährleistet, sondern auch die Möglichkeit geschaffen, die letzten, nur wenig verbrauchten Anteile der Regenerierflüssigkeit für die Regenerierung von Austauschmasse wiederzuverwenden.

Bei der Einwirkung der Regenerierungsflüssigkeit in zwei oder mehr Teilen nacheinander kann erfindungsgemäss der Steigraum vor dem Einlass jedes Anteils verschieden weit entleert werden, was eine einfache Möglichkeit zu verschiedener Einstellung der Konzentration ergibt. Im allgemeinen ist es zweckmässig, dass der Steigraum vor dem Einlass des oder der letzten Anteile der Regenerierflüssigkeit stärker entleert wird, als vor dem Einlass des oder der ersten Anteile. Hierdurch wird erreicht, dass die

Konzentration der Chemikalien gegen Ende der Regenerierung am höchsten sind, um diese möglichst weit zu treiben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Vorrichtungen, die zur Durchführung der Regenerierung geeignet sind.

Fig. 1 ist die schematische Darstellung der Seitenansicht eines Austauschbehälters.

Fig. 2 zeigt einen Austauscher mit Rohrleitungsschema.

In dem zylindrischen Austauschbehälter 8 ist die durch Schraffur angedeutete Austauschmasse 9 bis zu einer gewissen Höhe angeschüttet. Darüber befindet sich der von Austauschmasse freie Steigraum 10. Ein- bezw. Auslässe sind an der Decke des Steigraumes 10 und am Boden des Austauschbehälters 8 angeordnet. Ausserdem ist an der Seitenwand wenig über der Schütthöhe der Austauschmasse ein mit dem Ventil 6 ausgestatteter Zufluss für die Regenerierungsflüssigkeit angebracht.

Bei normalem Betrieb des Austauschers gelangt das zu reinigende Wasser oder die sonstige Flüssigkeit durch den geöffneten Hahn 1 oben in den Steigraum 10, rieselt im Behälter 8 durch die Austauschmasse 9 und gelangt am unteren Ende des Austauschbehälters in die Abflussleitung, deren Absperrhahn 2 geöffnet ist. Zur Rückspülung der Austauschmasse 9 werden die Hähne 1 und 2 geschlossen und dafür die Hähne 4 und 3 geöffnet. Das Spülwasser tritt dann am unteren Ende des Austauschbehälters ein und verlässt diesen oberhalb des Steigraumes.

Um den Steigraum 10 mehr oder weniger zu entleeren, kann eine entsprechende Menge Flüssigkeit durch Oeffnen des Entleerungshahnes 5 abgelassen werden, während gleichzeitig der Hahn 7 in der Entlüftungsleitung geöffnet wird. Bei einer bevorzugten Bauart ist an den Boden des Austauschbehälters 8 ein bis über die

Schütthöhe der Austauschmasse 9 steigendes Ausflussrohr 11 angeschlossen, in welchem sich der Hahn 5a befindet. Durch Oeffnung dieses Abflusshahnes wird erreicht, dass der Flüssigkeitsspiegel im Austauschbehälter sich selbsttätig auf ein bestimmtes Niveau über der Oberfläche der Austauschmasse 9 einstellt. Zweckmässig ist die Höhenlage der Mündung des Ausflussrohres 11 veränderbar und einstellbar, um den jeweils gewünschten Entleerungsgrad des Steigraumes zu gewährleisten.

Claims (13)

1.) Verfahren bei der Regenerierung von Ionenaustauschern, dadurch gekennzeichnet, dass die im Steigraum des Austauschbehälters über der Austauschmasse befindliche Flüssigkeit zum Teil oder nahezu vollständig abgelassen und danach die Regenerierflüssigkeit dem Austauschbehälter zugeführt wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die über der Austauschmasse stehende Flüssigkeit durch die Austauschmasse hindurch abgelassen wird.

3.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils aus dem Steigraum abzulassende Flüssigkeitsmenge durch geeignete Mittel selbsttätig geregelt wird.

4.) Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerierflüssigkeit in dem entleerten Teil des Steigraumes gespeichert wird und danach aus dem Steigraum heraus unter erneuter Entleerung dieses Raumes und Verdrängung der übrigen durch die Austauschmasse ablaufenden Flüssigkeit mit der Austauschmasse in Berührung kommt.

5.) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Regeneriermittel allein durch seine Schwere aus dem Steigraum heraus der Austauschmasse zugeführt wird.

6.) Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerierflüssigkeit in dem entleerten Teil des Steigraumes gespeichert wird und danach aus dem Steigraum heraus durch Verdrängen durch ein mit dem Regeneriermittel nicht mischbares Medium der Austauschmasse zugeführt wird.

7.) Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerierflüssigkeit unter Aufrechterhaltung der Entleerung des Steigraumes ungefähr in dem Masse dem Austauschbehälter zugeführt wird, in welchem die übrige Flüssigkeit durch die Austauschmasse abläuft.

8.) Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerierflüssigkeit nahe oberhalb der Schütthöhe der Austauschmasse in den Austauschbehälter eingeführt wird.

9.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die notwendige Menge der Regenerierflüssigkeit in zwei oder mehr Teilen zugeführt und diese Teile nacheinander zur Einwirkung auf die Austauschmasse gebracht werden, wobei der oder die letzten Anteile für die Regenerierung von Austauschmasse wiederverwendet werden.

10.) Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigraum vor dem jeweiligen Einlass der verschiedenen Anteile der Regenerierflüssigkeit verschieden weit entleert wird, z.B. vor Einlass des oder der letzten Anteile der Regenerierflüssigkeit weitergehend entleert wird, als vor dem Einlass des oder der ersten Anteile.

11.) Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den Boden des Austauschbehälters ein bis über die Schütthöhe der Austauschmasse steigendes Ausflussrohr angeschlossen ist, durch das der Flüssigkeitsspiegel im Austauschbehälter während des Regenerierungsvorganges selbsttätig über der Oberfläche der Austauschmasse gehalten wird.

12.) Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenlage der Mündung des Ausflussrohres veränderbar und einstellbar ist.

13.) Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Austauschbehälter ein Einlauf für die Regenerierflüssigkeit nahe oberhalb der Schütthöhe der Austauschmasse angeordnet ist.