SE453133B - Sett att anbringa ett skikt av finfordelade partiklar av en organisk jonbytarmassa pa en vetskegenomslepplig stodmatris i ett filterelement - Google Patents

Description

453 135 2 Vid anbringande av skikt av jonbytarmassa i ett jonbytarfilter användes normalt en blandning av pulverformig katjonbytarmassa och pulverformig anjonbytarmassa i form av en suspension i vatten. Vanligen utföres blandningen av katjonbytarmassan och anjonbytarmassan samtidigt som suspensionen i vatten åstadkommas under användning av en tank, som är försedd med en roterbar omrörare, t ex en turbinomrörare. Denna process är tidsödande och ger ett resultat som är svårt eller i det närmaste omöjligt att reproducera. Anledningen till detta är främst den tendens till hopklumpning av partiklar som förekommer och som beror på partiklarnas stora elektrostatiska laddning. När suspensionen sedan tillföres till cirkulerande vatten i en cirkulationskrets, i vilken jonbytarfiltret är anordnat, sker en utspädning av suspensionen som kan leda till att partiklarna av jonbytarmassan inte blir homogent fördelade i den utspädda produkten och som en följd härav till att beläggningsskiktet av partik- larna på stödmatrisen inte blir jämnt. Även om man vid framställningen av suspensionen utgår från en blandprodukt av jonbytarmassorna föreligger samma svårigheter att åstadkomma beläggningsskikt på stödmatrisen med reproducerbara egenskaper.

Enligt den föreliggande uppfinningen har det visat sig möjligt att lösa de föreliggande problemen och att applicera skikten av jonbytarmassan i filtret så att filtret får förutbestämda och reproducerbara egenskaper.

Enligt uppfinningen åstadkommas detta genom att den slutliga blandningen av jonbytarmassan och vatten, innan denna användes för applicering i beläggningsskikten, utföres i en särskild blandare. som tillsammans med filtret anordnas i en vätskecirkulationskrets och som utformas som ett rör med stationära blandningselement.

Närmare bestämt avser den föreliggande uppfinningen ett sätt att anbringa ett skikt av finfördelade partiklar av en organisk jonbytarmassa på en vätskegenomslåpplig stödmatris hos ett filterelement, vilket är anordnat i ett jonbytarfilter för filtrering av vätskor innehållande radioaktiva beståndsdelar, varvid filtret anordnas i en cirkulationskrets för vatten och en suspension av jonbytarmassan tillföras vattnet under det att vattnet cirkuleras i cirkulationskretsen, kännetecknat därav, att i cirkulationskretsen anordnas en blandare bestående av ett rör med ett antal stationära blandningselement, vilka är anordnade efter varandra i rörets längsriktning och med vilka en i rörets inloppsända tillförd materialström delas upp i ett antal delströmmar, innehållande olika delar 3 453 135 av den ursprungliga materialströmmen och delströmmarna återförenas till en materialström, innan de når rörets utloppsända samt att den suspenderade jonbytarmassan tillföras rörets inloppsända för det cirkulerande vattnet.

Enligt en utföringsform av uppfinningen består blandarens blandnings- element av spiralgående bandformade element och är två på varandra följande blandningselement vridna i förhållande till varandra omkring rörets axel. Företrädesvis har därvid två efter varandra anordnade blandningselement spiralformer med motsatt vridning, dvs på ett bland- ningselement med högervriden spiralform följer ett plandningselement med vänstervriden spiralform. _ Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen tillföres suspenderad anjonbytarmassa och suspenderad katjonbytarmassa var för sig till blanda- rens inloppsända. Därvid åstadkommas tillsammans med det vatten som sam- tidigt tillföres inloppsändan efter passagen av blandaren en suspension med synnerligen reproducerbara egenskaper. Det är emellertid även möjligt att tillföra en blandning av suspenderad anjonbytarmassa och katjonbytar- massa till blandarens inloppsända.

Den organiska jonbytarmassan är företrädesvis av polymertyp, varvid anjon- bytaren kan bestå av med divinylbensen tvärbunden styren med kvartära ammoniumgrupper, och katjonbytaren av en sulfonerad, med divinylbensen tvärbunden polystyren. Partiklarna av jonbytarna har företrädesvis en medelkornstorlek av lO>10O pm. Jonbytarmassorna förvaras företrädesvis i form av suspensioner i vatten med en torrsubstanshalt av 5-20 viktprocent, innan de underkastas någon blandning eller utspädning med vatten för att bereda den produkt som användes vid bildandet av skiktet på filterelemen- tens stödmatriser och som därvid bringas i kontakt med dessa. I nämnda utspädda produkt uppgår torrsubstanshalten företrädesvis till 100-500 ppm.

Den vattengenomsläppliga matrisen kan vara rörformad men även ha annan form. Den kan t ex bestå av ett perforerat rör av metall såsom rostfritt stål eller ett poröst rör av keramiskt material såsom aluminiumoxid, eller ett rör av ett fibröst material såsom ett rör av papper. Stödmatrisen omfattar eventuellt en beläggning på röret resp på underlaget med annan form av t ex aktivt kol, kiseloxid, eller ett fibröst material såsom en polymer, t ex polypropen, eller cellulosa i form av korta fibrer eller i 453 133 '* form av en tràdomlindning. Stödmatrisen har en sådan porositet att den medger uppbyggnad av skikt av jonbytarmassan som ger ett helt klart filtrat.

Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av ett utförings- exempel under hänvisning till bifogade ritning, i vilken fig 1 och 2 schematiskt visar jonbytarfilter anordnade i cirkulationskretsar inne- hållande en blandare för utförande av sättet enligt den föreliggande uppfinningen, fig 3 schematiskt i större skala en blandare ingående i anordningarna enligt fig 1 och 2 samt fig Ä och 5 ett tvärsnitt genom blandaren sedda från två motsatta riktningar A resp B.

Jonbytarfiltret 1 i anordningarna enligt fig 1 och 2 består av ett cylind- riskt tryckkärl med kupade gavlar 2 och 3, varav gaveln 2 har formen av ett löstagbart lock. Tryckkärlet är uppdelat i en övre kammare 5 och en undre kammare 6. Tryckkärlet innehåller ett stort antal vätskegenomsläpp- liga rörformade filterelement 7, varav endast fyra visas i figuren. Varje filterelement består i det exemplifierade fallet av ett perforerat stål- rör, som på utsidan är försett med en omlindning av polypropenfibrer.

Filterelementens ingångssida för det medium, som skall filtreras är vänd mot kammaren 5, som i sin tur är försedd med ett inlopp 8 för nämnda medium, medan filterelementens utgångssida kommunicerar med kammaren 6 som i sin tur är försedd med ett utlopp 9 för det medium som passerat filter- elementens väggar. Filtret 1 är vid anbringandet av skikten av jonbytar- massa på filterelementen i enlighet med fig 1 och 2 anordnade i en cirku- lationskrets 10, som i övrigt innehåller en blandare ll i form av ett rör med stationära blandningselement. vilken beskrives närmare i ett följande avsnitt, samt en pump 12 som ombesörjer vätskecirkulation i kretsen. Ett kärl 13 innehållande katjonbytarmassa lßa är via en ledning lä med ventil 15 och ett kärl 16 innehållande anjonbytarmassa 16b via en ledning 17 med ventil 18 anslutna till blandarens inloppsända lla för den cirkulerande vätskanr Katjonbytarmassan består av sulfonerad, med 8 Z divinylbensen tvärbunden polystyren, vars summaformel är C8'16H8'16(S03)0,92 och mol- vikt 180. Anjonbytarmassan består av en med 8 Z divinylbensen tvärbunden polystyren med kvartära ammoniumgrupper vars summaformel är Cl0'92Hl6'44(N0)O,92 och molvikt 175. Partiklarna hos katjonbytarmassan liksom partiklarna av anjonbytarmassan har en medelkornstorlek av 35 pm.

Torrrsubstanshalten hos den suspenderade katjonbytarmassan i kärlet 13 uppgår till 10 viktprocent och torrsubstanshalten hos den suspenderade ÅY/ 5 453 133 anjonbytarmassan i kärlet 16 också till 10 viktprocent. Katjonbytarmassa och anjonbytarmassa tillföres blandarens 11 inloppsända lla i viktpropor- tionerna 2:1 och blandas med i kretsen 10 cirkulerande vatten så att blandningen får en total koncentration av katjon- och anjonbytarmassa av' H00 ppm. Beläggningsförloppet avbrytas när den på filterelementen 7 erhållna beläggningens tjocklek uppgår till 7 mm.

I det i fig 2 illustrerade modifierade beläggningssättet blandas katjon- bytarmassan och anjonbytarmassan i ett separat blandningskärl 19 innan den så erhållna blandningen via ledningen 20 med ventilen 21 tillföres blanda- rens 11 inloppsända lla. Blandaren 19 kan vara av samma slag som blandaren ll men även av annat slag, såsom i form av en tank med roterbar omrörare.

Blandaren 11 består i enlighet med fig 3-5 av ett rör med inloppsändan lle och utloppsändan llb. Blandaren innehåller ett antal blandningselement llc, lld, lle, llf, llg och llh anordnade efter varandra i rörets längs- riktning. Vart och ett av blandningselementen består av i rörets längs- riktning spiralgàende bandformade element. Elementen llc, lle och llg har högervriden spiralform och är inbördes orienterade på samma sätt i röret.

Elementen lld, llb och llh har vänstervriden spiralform och är inbördes orienterade på samma sätt i röret. Elementen lld, llf och llh har således en i förhållande till elementen llc, lle och lig spegelvänd form. Elemen- ten lld, llf och llh är vidare vridna 900 omkring rörets axel i för- hållande till elementen llc, lle och llg. Samtliga element sträcker sig över rörets hela tvärsnitt. Intill varandra vända kanter på elementen är förbundna genom att kanterna 23 i elementen llc, lle och lig är försedda med spàr 24, i vilka kanterna 25 på elementen lld, llf och llh är in- skjutna. En materialström 22 som tillföras rörets inlopp 11a uppdelas av elementet llc i tva delströmmar 22a och 22b. Av dessa delströmmar bildas av elementet lld två nya delströmmar 22c och 22d. Av delströmmarna 22c och 22d bildas av elementet lle två nya delströmmar 22e och 22f. Av delström- marna 22e och 22f bildas av elementet llf två nya delströmmar 22g och 22h.

Av delströmmarna 22g och 22h bildas av elementet llg tvâ nya delströmmar 22i och 22j. Av delströmmarna 22i och 22j bildas av elementet llh två nya delströmmar 22k och 221. Dessa delströmmar återförenas till en material- ström 22m vid rörets utlopp llb.

Claims (5)

453 133 6 PATENTKRAV

1. Sätt att anbringa ett skikt av finfördelade partiklar av en organisk jonbytarmassa på en vätskegenomsläpplig stödmatris hos ett filterelement (7), vilket är anordnat i en kammare (5) i ett jonbytarfilter (1) för filtrering av vätskor innehållande radioaktiva beståndsdelar, varvid filtret anordnas i en cirkulationskrets (10) för vatten och en suspension av jonbytarmassan (13a,16a) tillföres vattnet under det att vattnet cirkuleras i cirkulationskretsen, k ä n n e t e c k n a t därav, att i cirkulationskretsen anordnas en blandare (ll) bestående av ett rör med ett antal stationära blandningselement (llc-llh), vilka är anordnade efter varandra i rörets längsriktning och med vilka en i rörets inloppsända (lla) tillförd materialström (22) successivt delas upp i ett antal del- strömmar (22a-221) innehållande olika delar av den ursprungliga material- strömmen och delströmmarna återförenas till en materialström (22m), innan de när rörets utloppsända (llb) samt att den suspenderade jonbytarmassan tillföres rörets inloppsända för det cirkulerande vattnet.

2. Sätt enligt patentkrav 1. k ä n n e t e c k n a t därav, att blandarens blandningselement (llc-llh) består av spriralgående bandformade element (llc-llh) och att tvâ på varandra följande blandningselement är vridna i förhållande till varandra omkring rörets axel.

3. Sätt enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att två på varandra spiralgàende, bandformade element (llc-lld) har spiralformer med motsatt vridningsriktning. Ä.

4. Sätt enligt något av patentkraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t därav, att suspenderad anjonbytarmassa (16a) och suspenderad katjon- bytarmassa (13a) tillföres blandarens (11) inloppsända (lla) var för sig.

5. Sätt enligt något av patentkraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t därav, att en suspenderad blandning av anjonbytarmassa (16a) och katjonbytarmassa (l3a) tillföres blandarens (ll) inloppsända (lla). 4)