Regenerationsverfahren für Kationentauscher
Die vorliegende Anmeldung betrifft die Regeneration von Kationentauschern die zur Enthärtung von Wasser eingesetzt werden.
Der Einsatz von Kationenaustauscherharzen zur Enthärtung von Wasser bzw. Trinkwasser ist Stand der Technik. Bei diesem Verfahren werden im Betrieb die Härtebildner Calcium- und Magnesiumionen durch Natriumionen ersetzt. Nach Erschöpfung des Kationentauschers findet eine Regeneration mit NaCl statt. Hierbei werden die Calcium- und Magnesiumionen durch Natriumionen im Kationentauscher ersetzt. Die dabei entstehenden Chloride werden ins Abwasser geleitet. Sowohl Calcium- als auch Magnesiumchlorid sind sehr gut wasserlöslich, wodurch eine zunehmende Versalzung der Gewässer stattfindet. Auf Grund der hohen Löslichkeit von Calcium bzw. Magnesiumchlorid besteht keine Möglichkeit der Abtrennung durch Verfahren wie Fällung, Biologie, Oxidation etc. Eluate aus der Regeneration von Kationentauschern, insbesondere von Enthärtungsanlagen, werden nach dem Stand der Technik mittels Ver- dampfung bzw. Vakuumverdampfung eingedickt bzw. bis zur Trockensubstanz verdampft, wobei der Sumpf bzw. die Trockensubstanz getrennt entsorgt werden müssen. Eine weitere Massnahme zur Verringerung der Problematik ist eine effizientere Nutzung der Regeneriersole. Hierbei werden die Enthärtungsanla- gen mit weniger Sole regeneriert, so dass der TDS im Eluat sinkt. Sämtliche Massnahmen zur Verringerung der Salzfracht im Abwasser sind jedoch deshalb nicht erfolgreich, weil die Regeneration mit NaCl bzw. KCl durchgeführt wird. Vor allem in den USA wurde dieses Problem erkannt und daraus resultie-
rend wurde ein Erlass zum Verbot von Enthärtungsanlagen herausgegeben. Mit diesem Erlass kann seit dem Januar 2003 das Einsatzverbot von Enthärtungsanlagen in Städten und Bezirken von der jeweils zuständigen Behörde ausgesprochen werden. Erste Gemeinden, wie zum Beispiel Santa Clarita (Kalifornien) haben den Softener Ban (SB 1006) zum Zeitpunkt der Einreichung der vorliegenden Anmeldung schon realisiert. Industriell eingesetzte Enthärtungsanlagen sind vor allem in den USA abwasserlimitiert bzw. besteht eine Entsorgungspflicht für das anfallende Regenerationseluat .
Es ergibt sich der Bedarf an einer verbesserten Regeneration von zur Wasserenthärtung eingesetzten Kationentauschern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zur Regeneration eines zur Enthärtung von Wasser eingesetzten Kationentauschers ein Alkalimetallsalz, ausgewählt aus Nat- riumacetat, Kaliumacetat, Natriumdihydrogenphosphat, Kalium- dihydrogenphosphat, Natriumformiat, Kaliumformiat, Mono-, Di- , Trinatriumcitrat, Mono-, Di-, Trikaliumcitrat, Mononatrium- monokaliumcitrat, Dinatriummonokaliumcitrat, Mononatriumdikaliumcitrat und den Mischungen davon, verwendet wird, und dass zu dieser Regeneration der Kationentauscher mit einer wässerigen Lösung, die ein aus Natriu acetat, Kaliumacetat, Natriumdihydrogenphosphat, Kaliumdihydrogenphosphat, Natriumfor- miat, Kaliumformiat, Mono-, Di-, Trinatriumcitrat, Mono-, Di- , Trikaliumcitrat, Mononatriummonokaliumcitrat, Dinatriummonokaliumcitrat, Mononatriumdikaliumcitrat und den Mischungen davon ausgewähltes Alkalimetallsalz u fasst, in Kontakt gebracht wird.
Es wurde auch überraschenderweise gefunden, dass die Austauschvorgänge Ca2+ oder Mg2+ gegen Alkalimetallkation beim Ersatz von Chlorid durch Acetat, Dihydrogenphosphat, Formiat oder Citrat als Gegenion nicht wesentlich beeinflusst werden. Es wurde des Weiteren gefunden, dass bei der erfindungsgemäs- sen Regeneration mit Alkalimetallsalz, ausgewählt aus Nat- riumacetat, Kaliumacetat, Natriumdihydrogenphosphat, Kalium- dihydrogenphosphat, Natriumformiat, Kaliumformiat, Mono-, Di- , Trinatriumcitrat, Mono-, Di-, Trikaliumcitrat, Mononatrium- monokaliumcitrat, Dinatriummonokaliumcitrat, Mononatriumdikaliumcitrat und den Mischungen davon, höhere Mengen an Weichwasser aus dem selben Kationentauscher erhalten werden können als bei der vorbekannten Regeneration mit Natriumchlorid.
Nach Kenntnis der Anmelderin können alle in der Technik der Wasserenthärtung vorbekannten Kationentauscher mittels eines Alkalimetallsalzes, das aus Natriumacetat, Kaliumacetat, Natriumdihydrogenphosphat, Kaliu dihydrogenphosphat, Natriumformiat, Kaliumformiat, Mono-, Di-, Trinatriumcitrat, Mono-, Di-, Trikaliumcitrat, Mononatriummonokaliumcitrat, Di- natriummonokaliumcitrat, Mononatriumdikaliumcitrat und den
Mischungen davon ausgewählt ist, anstelle von Natriumchlorid regeneriert werden. Dies sind insbesondere stark saure (im fachüblichen Sinne) Kationentauscher auf Polystyrolbasis, insbesondere solche mit Sulfonat als ionentauschende Gruppen. Eine andere Klasse von Kationentauschern, die mittels des er- findungsgemässen Verfahrens regeneriert werden können, sind schwach saure (im fachüblichen Sinne) Kationentauscher mit Carboxylaten als ionentauschenden Gruppen.
Die Kationentauscher können in der Enthärtung aller Ar- ten von Wasser erschöpft worden sein, so in der Enthärtung
von Trinkwasser oder von Brauchwasser. Als "Brauchwasser" wird hier ein Wasser verstanden, das in industriellen Prozessen eingesetzt wird, z.B. zur Kühlung, Heizung oder Reinigung von Geräten, oder das in privaten Haushalten etwa zur WC-Spü- lung eingesetzt werden kann, und das von den Reinheitskriterien und/oder den bakteriologischen Eigenschaften her geringere Anforderungen als Trinkwasser erfüllen muss.
"Erschöpft" ist ein Kationentauscher, wenn er mit Mg2+ und Ca2+ soweit beladen ist, dass die Konzentration an diesen Kationen im durch diesen Kationentauscher enthärteten, elu- ierten Wasser über einen frei wählbaren, aber der Verwendung des enthärteten Wasser bestimmten Durchbruchsgrenzwert ansteigt. Das Überschreiten dieses Durchbruchsgrenzwertes im Eluat zeigt an, dass im Wesentlichen alle ionentauschenden Gruppen des Kationentauschers mit Mg2+ oder Ca2+ abgesättigt sind, dass das Eluat ab diesem Zeitpunkt für die fragliche Verwendung nicht mehr tauglich ist und dass der Kationentauscher regeneriert werden sollte.
Die erfindungsgemässe Regeneration kann, neben der oben erwähnten Methode der Feststellung der Erschöpfung des Kationentauschers über den Durchbruch, auch in bestimmten zeitlichen Abständen, also etwa unter Steuerung mit einer Zeitschaltuhr, oder nachdem ein bestimmtes Volumen Rohwasser enthärtet wurde, also etwa unter Steuerung mittels eines Wasser- messers, manuell oder automatisch ausgelöst werden. Alle diese Steuerungstechniken sind in der Technik vorbekannt und beschrieben.
Die Grundzüge eines erfindungsgemässen Regenerationsverfahrens können analog zum entsprechenden vorbekannten Re-
generationsverfahren sein, ausser dass anstelle von NaCl bzw. KC1 ein Alkalimetallsalz, ausgewählt aus Natriumacetat, Kaliumacetat, Natriumdihydrogenphosphat, Kaliumdihydro- genphosphat, Natriumformiat, Kaliumformiat, Mono-, Di-, Tri- natriumcitrat, Mono-, Di-, Trikaliumcitrat, Mononatriummonokaliumcitrat, Dinatriummonokaliumcitrat, Mononatriumdikaliumcitrat und den Mischungen davon, eingesetzt wird.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Regenerationsverfahrens wird der erschöpfte Kationentauscher durch Suspension oder Aufschlämmung mit der wässerigen Regenerationslösung, enthaltend ein aus Natriumacetat, Kaliumacetat, Natriumdihydrogenphosphat, Kaliumdihydrogenphosphat, Natriumformiat, Kaliumformiat, Mono-, Di-, Trinatriumcitrat, Mono-, Di-, Trikaliumcitrat, Mononatriummonokaliumcitrat, Dinatrium- monokaliumcitrat, Mononatriumdikaliumcitrat und den Mischungen davon ausgewähltes Alkalimetallsalz, in Kontakt gebracht. Nach einiger Zeit, z.B. wenn das thermodynamische Austauschgleichgewicht zwischen den am Kationentauscher angelagerten Kationen und den sich in der Regenerationslösung befindenden Kationen eingestellt ist, kann der Überstand an Regenerationslösung abdekantiert oder die Regenerationslösung abfiltriert werden. Gewünschtenfalls wird der Zyklus von Suspendieren oder Aufschlämmen in frischer Regenerationslösung und Einstellenlassen des Gleichgewichtes beliebig oft wiederholt, so etwa bis die Konzentration an Ca2+ und/oder Mg2+ im Überstand der Regenerationslösung unter einen bestimmten Grenzwert gesunken ist (z.B. unter die Nachweisgrenze mit einem komplexometrischen Indikator) oder bis der Überstand eine unter einen bestimmten Grenzwert gesunkene Wasserhärte auf- weist. Das Volumen an wässeriger Regenerationslösung für ei¬ nen Zyklus sowie die darin enthaltene Konzentration an Alka-
limetallsalz, das aus Natriumacetat, Kaliumacetat, Natriumdihydrogenphosphat, Kaliu dihydrogenphosphat, Natriumformiat, Kaliumformiat, Mono-, Di-, Trinatriumcitrat, Mono-, Di-, Trikaliumcitrat, Mononatriummonokaliumcitrat, Dinatriummonokali- umcitrat, Mononatriumdikaliumcitrat und den Mischungen davon ausgewählt ist, können bevorzugt so gewählt werden, dass das Molverhältnis ionentauschende Gruppen im Kationentauscher zu Summe aus Acetat, Dihydrogenphosphat, Formiat und Citrat im Bereich von 1 : 1 bis etwa 1 : 10 liegt, wobei bei Überschüs- sen an Acetat und/oder Dihydrogenphosphat und/oder Formiat und/oder Citrat die Zahl der Zyklen geringer gewählt werden kann. Das Volumenverhältnis wässerige Regenerationslösung zu Harzvolumen des zu regenerierenden Kationentauschers kann bei jedem Zyklus bevorzugt im Bereich von etwa 1 : 1 bis etwa 5 : 1 liegen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge- mässen Verfahrens liegt der zu regenerierende Kationentauscher in Form eines Bettes, z.B. in einer zylindrischen Säule eingebettet, vor. In dieser Form würde der Kationentauscher typisch in Enthärtungsanlagen auch zur Enthärtung des Wassers eingesetzt. Das Inkontaktbringen des zu regenerierenden Kationentauschers kann hier wie folgt durchgeführt werden: Die Regenerationslösung wird aus einem geeigneten Vorratsbehälter über eine Leitung mittels einer Pumpe oder alleine durch hyd- rostatischen Druck (wenn der Vorratsbehälter höher angeordnet ist als die Säule) oder mittels eines Injektors in das Bett des Kationentauschers eingeleitet. Die Menge des an Natriumacetat, Kaliumacetat, Natriumdihydrogenphosphat, Kaliumdihydrogenphosphat, Natriumformiat, Kaliumformiat, Mono-, Di-, Trinatriumcitrat, Mono-, Di-, Trikaliumcitrat, Mononatriummonokaliumcitrat, Dinatriummonokaliumcitrat, Mononatriumdikali-
umcitrat und den Mischungen davon ausgewählten Alkalimetallsalzes in der wässerigen Regenerationslösung wird bevorzugt im Bereich von etwa 70% bis 100% der Sättigungskonzentration, eher bevorzugt im Bereich von etwa 90% bis 99%, besonders bevorzugt etwa 97 bis 99% der Sättigungskonzentration gewählt. Die Regenerierlösung wird durch das Bett des Kationentauschers perkoliert, wobei dieselben Durchflussgeschwindigkeiten gewählt werden können wie bei der herkömmlichen Regenerierung mit Natriumchloridlösung. Ein erfindungsgemäss verwendbarer Bereich von Durchflussgeschwindigkeiten geht von etwa 0,25 bis etwa 1 m/h. Das benötigte Volumen wässeriger Regenerationslösung ist primär durch ihre Konzentration des aus Natriumacetat, Kaliumacetat, Natriumdihydrogenphosphat, Kaliumdihydrogenphosphat, Natriumformiat, Kaliumformiat, Mono-, Di-, Trinatriumcitrat, Mono-, Di-, Trikaliumcitrat,
Mononatriummonokaliumcitrat, Dinatriummonokaliumcitrat, Mononatriumdikaliumcitrat und den Mischungen davon ausgewählten Alkalimetallsalzes einerseits und die Molzahl der zu regenerierenden ionentauschenden Gruppen des Kationentauschers andererseits bestimmt. Dem Bett des Kationentauschers wird ein perkoliertes Regenerationseluat entnommen, das an ausgetauschtem Ca2+ oder Mg+ angereichert ist. Zweckmässig wird das Perkolieren mit Regenerationslösung abgebrochen, wenn die Konzentrationen an Ca2+ und/oder Mg2+ im perkolierten Regene- rationseluat unter einen bestimmten Grenzwert, der von der
Verwendung des enthärteten Wassers bestimmt sein kann, gesunken ist. Sobald dieser Grenzwert erreicht ist, kann die Per- kolation von Regerationslösung abgebrochen werden und es kann wieder mit der Enthärtung von Wasser an dem nun regenerierten Kationentauscher begonnen werden. Die konstruktiven Details solcher Kationentauschersäulen, die gleichzeitig technische Mittel zur Regeneration des erschöpften Kationentauschers
aufweisen, sowie allfällige Verfahren zur Steuerung solcher Anlagen, sind in der Technik bekannt und können für diese Ausführungsform erfindungsgemässe Regenerierungsverfahren ebenfalls verwendet werden.
Erfindungsgemäss bevorzugt können die Abwässer des er- findungsgemässen Regenerationsverfahrens, also die abdekantierte oder abfiltrierte Regenerationslösung, bzw. bei der Regeneration eines Kationentauscherbettes das perkolierte Re- generationseluat, einer acetat- und/oder dihydrogenphosphat- und/oder formiat- und/oder citratverringernden Nachbehandlung unterzogen werden.
Zur Verringerung von Acetat und/oder Formiat und/oder Citrat können solche Nachbehandlungen insbesondere sein:
a) Behandlung mit chemischen Oxidationsmitteln. Als
Oxidationsmittel sind Ozon, höher konzentrierte Lösungen aus Wasserstoffperoxid oder aber Persulfate bevorzugt. Bei der Regenerierung eines Bettes des Kationentauschers können die Oxidationsmittel mittels einer Dosierpumpe in das Regenerati- onseluat eingebracht werden. Die Oxidation bewirkt eine Umsetzung dieser organischen Anionen zu C02 und teilweise zu flüchtigen Kohlenwasser wie etwa Ethangas. Eine weitere Aus- führungsform ist eine Nassoxidation, d.h. eine Kombination aus UV-Technik und Wasserstoffperoxiddosierung. Bei die die- sem Verfahren werden bei der Zersetzung von Wasserstoffperoxid im UV-Licht sehr reaktionsfreudige OH-Radikale gebildet, welche wiederum eine Oxidation dieser organischen Anionen bewirken.
b) Behandlung mit Mikroorganismen, die solche organi-
sehen Anionen oxidativ abbauen. Bei dieser Ausführungsform kann das Abwasser direkt als Substrat für die zum Beispiel in einer Kompaktbiologie immobilisierten Mikroorganismen dienen. Im Falle des Acetates sind Beispiele für solche Mikroorga- nismen methanogene acetatabbauende Bakterien, die Acetat unter anaeroben Bedingungen nach der Reaktion CH3COO" + H+ -> CH4 + C02 abbauen, also etwa Methanosarcina spp. und Metha- nothrix spp. Citrat kann von verschiedenen Pilzen oder Bakterien abgebaut werden, Beispiele hierfür sind z.B. verschie- dene Gattungen der Enterobacteriaceae (Darmbakterien) wie
Citrobacter, Enterobacter, Klebsiella, Providencia, Serratia, Vibrio und Salmonella oder auch Spezies der Gattungen Pseu- domonas und Aeromonas, sowie Acinetobacter und Alcaligenes. Andere Organismengruppen, die Citrate abbauen, sind die Lac- tobacteriaceae (Milchsäurebakterien) und einige Hefen (z. B. Saccharomyces) und Pilze. Formiat kann ebenfalls ein Substrat für viele Bakterien sein. Es kann einerseits oxidativ durch Bakterien wie etwa methylotrophe und methanotrophe Bakterien (z. B. Vertreter der Gattungen Pseudomonas, Hyphomicrobium) abgebaut werden, oder es kann anaerob zu C02 und H2 in Verbindung mit der Bildung von Methan durch methanogene Bakterien (Methanococcus, Methanobacterium) , abgebaut werden. Für einen anaeroben Abbau der organischen Anionen kann es bevorzugt sein, das Abwasser der erfindungsge ässen Regeneration vor der Behandlung mit solchen Bakterien einer Entfernung des Sauerstoffs, z.B. durch Evakuieren oder durch Ausblasen mit Stickstoff, zu unterziehen.
c) Anodische Oxidation. Das Abwasser kann hierzu durch eine geeignete Elektrolysezelle geleitet werden. Wenn zwischen Kathode und Anode der Elektrolysezelle ein genügend grosses Potenzial angelegt wird, werden Acetat oder Citrat an
der Anode oxidativ unter Bildung von C02 decarboxyliert; Formiat wird direkt zu C02 oxidiert . An der Kathode wird Wasser zu OH" reduziert. In der Summe wird elektrolytisch Ca(OH)2 oder Mg (OH) 2 erhalten. Im Falle des Ca- oder Mg-Acetates lau- fen beispielsweise die folgenden Reaktionen ab:
Anode: 2 CH3COO~ -> 2 C02 + C2H6 + 2 e"
Kathode: 2 H20 + 2 e" -> H2 + 2 OH"
Im Abwasser: Ca2+ / Mg2+ + 2 OH" -> Ca(OH)2 / Mg(OH)2
Zur Verringerung von Dihydrogenphosphat kann eine er- findungsgemäss verwendbare Nachbehandlung darin bestehen, dass das Abwasser mit MgO, CaO (beispielsweise auch als Kalkmilch) , Natriumcarbonat oder Natriumhydroxid in Kontakt gebracht wird, insbesondere bevorzugt über eine Schüttung aus festem MgO und/oder festem CaO geleitet wird. Dabei wird im Abwasser vorhandenes Ca(H2P04)2 und Mg(H2P04)2 zu schlecht löslichem Ca(HP04) und Mg(HP04) und/oder zu noch schlechter löslichem Ca3(P04)2 und Mg3 (P04) 2 ungewandelt und so gefällt.
Falls die wässerige Regenerationslösung eine Mischung von AIkalimetallacetat/Alkalimetallformiat/AIkalimetallcitrat und Alkalimetalldihydrogenphosphat enthielt, kann es erfindungsgemäss bevorzugt sein, wenn das Abwasser sowohl einer acetat-/formiat-/citratentfernenden als auch einer dihydro- genphosphatentfernenden Nachbehandlung in beliebiger Reihenfolge unterzogen wird.
Bei der Regenerierung eines Bettes des Kationentauschers wird besonders bevorzugt wird nur der Teil des Regene- rationseluates mit der höchsten Konzentration aus dem Gesamt- ström ausgeschleust und der Nachbehandlung zugeführt. Erfindungsgemäss kann die Ausschleusung für die Nachbehandlung
beispielsweise ab dann erfolgen, wenn die Leitfähigkeit im Abwasser grösser als 1 mS/cm ist, und es kann das Abwasser ab dann direkt entsorgt werden, wenn dessen Leitfähigkeit auf 1 mS/cm oder weniger gesunken ist.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäs- sen Regenerationsverfahrens kann ein Gemisch von einem aus Natriumchlorid und Kaliumchlorid ausgewählten Alkalimetallha- logenid mit dem aus Natriumacetat, Kaliumacetat, Natriumdihydrogenphosphat, Kaliumdihydrogenphosphat, Natriumformiat, Kaliumformiat, Mono-, Di-, Trinatriumcitrat, Mono-, Di-, Trikaliumcitrat, Mononatriummonokaliumcitrat, Dinatriummonokaliumcitrat, Mononatriumdikaliumcitrat und den Mischungen davon ausgewählten Alkalimetallsalz verwendet werden. Das Molverhältnis von Alkalimetallhalogenid zu der Summe von aus Natriumacetat, Kaliumacetat, Natriumdihydrogenphosphat, Kaliumdihydrogenphosphat, Natriumformiat, Kaliumformiat, Mono-, Di-, Trinatriumcitrat, Mono-, Di-, Trikaliumcitrat, Mononatriummonokaliumcitrat, Dinatriummonokaliumcitrat, Mononatriumdikaliumcitrat und den Mischungen davon ausgewähltem Alkalimetallsalz kann sich hier im Bereich von etwa 0 bis etwa 50%, bevorzugt im Bereich von etwa 10 bis etwa 30% bewegen. Je nach Einstellung der Zusammensetzung der Regenerationslösung kann somit der Chloridanteil im Abwasser je nach Anforderung eingestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäs- sen Regenerationsverfahrens kann ein Eisenionen-sequestrie- rendes Agens wie etwa Gluconat mitverwendet werden. Eisenhaltige Ablagerungen (insbesondere Fe3+-Carbonate oder -Hydroxide) stellen eine Hauptursache für die allmählich abnehmende Aktivität (trotz Regenerierung) von in der Wasserenthärtung
eingesetzten Kationentauschern dar. Die Menge an zusätzlichem sequestrierendem Agens kann bevorzugt im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 2 Gewichtsprozenten, bezogen auf das aus Natriumacetat, Kaliumacetat, Natriumdihydrogenphosphat, Kaliumdi- hydrogenphosphat und den Mischungen davon ausgewählte Alkalimetallsalz, liegen. Das erfindungsge äss ebenfalls zur Regenerierung einsetzbare Citrat ist eisenkomplexierend und kann daher gleichzeitig die Funktion eines eisensequestrierenden Agens übernehmen.
Natrium-/Kaliumacetat, -formiat, und -citrat werden während des erfindungsgemässen Regenerierungsverfahrens zu Calcium-/Magnesiumacetat, -formiat und -citrat umgesetzt, und Natrium- und/oder Kaliumdihydrogenphosphat werden zu Ca(H2Pθ4)2 und Mg(H2P04)2 umgesetzt. Diese Salze sind alle gut wasserlöslich. Die Löslichkeit von Calciumacetat beispielsweise beträgt 1330 g/1 bei 20 °C und diejenige von Magnesium- acetat beträgt 1200 g/1 bei 15 °C, so dass es während der Regeneration zu keiner Verblockung im Ionenaustauscherkorn kommen kann. Die Löslichkeit von Natriumacetat beträgt ca. 500 g/1; im Liter einer gesättigten wässerigen NaAc-Regenera- tionslösung sind also ca. 140 g Natrium gelöst. Im Vergleich dazu beträgt der Natriumanteil bei einer herkömmlichen gesättigten NaCl-Regenerationslösung nur ca. 100 g/1. Dies bedeutet, dass die Saugleistung des Injektors zur Ansaugung der Regenerationslösung im Falle des Natriumacetats um den Faktor 1,4 verringert werden kann. Bleibt die Saugleistung gegenüber der NaCl-Regenerierung unverändert, so erhält man zwar die gleichen Weichwassermengen, es lassen sich dann aber grössere Volumina desselben Kationentauschers regenerieren. Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung ist jedoch die Tatsache, dass die bei der Regenerierung mit Natriumacetat, Kaliumace-
tat , Natriumformiat, Kaliumformiat, Mono-, Di-, Trinatriumcitrat, Mono-, Di-, Trikaliumcitrat entstehenden Salze Cal- cium-/-Magnesiumacetat, Calcium-/Magnesiumformiat und Calcium-/Magnesiumeitrat im Gegensatz zu Calcium- bzw. Mag- nesiumchlorid biologisch sehr gut abbaubar sind. Sie sind weniger toxisch für Fische, Plankton und auch weniger korrosiv für Metalle. Auch durch Bodenbakterien können sie letztendlich zu Bicarbonat abgebaut werden.
Die Erfindung wird nun durch die nachfolgenden Bei- spiele veranschaulicht. Diese dienen nur zur Illustration, nicht aber zur Beschränkung des Schutzumfangs der anhängenden Ansprüche. In den Beispielen wird die Wasserhärte nach der deutschen Härteskala (°d) angegeben. Des Weiteren wurde in den Beispielen ein handelsüblicher Kationentauscher (Bayer SlOO) mit einer mittleren Volumenaustauschkapazität von 1 mol/1 Harz eingesetzt.
Vergleichsbeispiel 1. Herkömmliche Regeneration eines Enthärters mit NaCl
Ein Kationentauscher mit einem Bettvolumen von 6 1 wurde nach der Erschöpfung mit wässeriger Natriumchloridlösung regeneriert. Zur Regeneration wurden 370 g NaCl als 1,5 1 gesättigte NaCl-Lösung eingesetzt. Die Perkolations- geschwindigkeit betrug.0,5 m/h. Mit einem jeweils so regenerierten Kationentauscher wurden mehrere Arten von Rohwasser unterschiedlicher Härte enthärtet. Der Durchbruch wurde bei 1 °d festgelegt. Es wurden in Abhängigkeit von der Rohwasserhärte die in Tabelle 1 aufgeführten Weichwassermengen erzielt.
Tabelle 1
Beispiel 1. Erfindungsgemässe Regeneration mit Natrium- acetat
Der Kationentauscher aus Vergleichsbeispiel 1 (6 1 Bettvolumen) wurde jeweils mit einer Natriumacetatlösung regeneriert. Entsprechend 370 g/1 NaCl (Molmasse von Natriumacetat 82 g/mol, Molmasse von NaCl 58,4 g/mol) wurden zur Regenerierung 520 g Natriumacetat als 1,2 1 nahezu gesättigte NaAc-Lösung eingesetzt (Löslichkeit von Natriumacetat 500 g/1). Die Perkolationsgeschwindigkeit betrug.0,5 m/h. Mit einem jeweils so regenerierten Kationentauscher wurden dieselben Arten von Rohwasser wie im Vergleichsbeispiel 1 enthärtet. Der Durchbruch wurde ebenfalls mit 1 °d festgelegt. Es wurden in Abhängigkeit von der Rohwasserhärte die in Tabelle 2 aufgeführten Weichwassermengen erzielt.
Tabelle 2
Die Ergebnisse zeigen, dass die Regeneration mit Natriumacetat ca. 10 % mehr Weichwasser liefert, als die Regeneration mit Natriumchlorid. Grund hierfür ist die bessere Bindung des Calcium an Acetat als an Chlorid. Somit wird die Rückdiffusion von Calcium bei der Regenerierung mittels einer Natriumacetatlösung stärker unterbunden als bei der Regenerierung mit NaCl.