AT394542B

AT394542B - Verfahren und vorrichtung zur entsalzung von mit salzionen beladenen fluessigkeiten

Info

Publication number: AT394542B
Application number: AT1490A
Authority: AT
Original assignee: Schrems Emil
Priority date: 1990-01-03
Filing date: 1990-01-03
Publication date: 1992-04-27
Also published as: ATA1490A

Description

AT 394 542 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur Entsalzung von mit Salzionen beladenen Flüssigkeiten, bei welchem ein in einem Behälter befindliches Adsorptionsmittel bei der Adsorption und somit Entsalzung von unten nach oben von der Flüssigkeit durchströmt wird, während der Regenerierung Flüssigkeit von oben nach unten strömt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Adsorptionsmittels beim Entsalzungsvorgang der Flüssigkeit in einem geschlossenen Behälter ein Vakuum erzeugt wird, welches vorzugsweise nur geringfügig über dem Dampfdruck der zu entsalzenden Flüssigkeit liegt und bei der Regenerierung des Adsorptionsmittels Atmosphärendruck oder höherer Druck angelegt wird.

Nach dem heutigen Stande der Technik werden Flüssigkeiten von gelösten Salzen wie folgt getrennt:

Umkehrosmose: Auf eine Lösung von Salzionen in Flüssigkeiten wird ein Druck ausgeübt, der höher ist, als der osmotische Druck dieser Lösung. Es treten dann Flüssigkeitsmoleküle aus der konzentrierten Lösung durch eine Membrane und solcherart wird eine Abtrennung der Salze von der Flüssigkeit erzielt.

Eine weitere Möglichkeit und zwar zur Teilentsalzung von Flüssigkeiten besteht durch den Einsatz von sogenannten Ionenaustauschern, in welchen eine Austauschmischung eine Umwandlung der Salze so durchführt, daß sie zum Teil der Flüssigkeit entzogen werden können.

Weiters die Destillation, bei welcher durch Sieden-Verdampfen-Kondensieren der Flüssigkeit die Salze entzogen werden können.

Diese Verfahren können allgemein für die Trennung von Flüssigkeiten und Salzen Verwendung finden, im Besonderen aber auch zur Abtrennung von Nitrationen aus Flüssigkeiten, dieses Verfahren wird auch als Denitrifikation bezeichnet

Als ein weiteres, in neuester Zeit entwickeltes Verfahren wäre noch die Denitrifikation in biologisch arbeitenden Aktivkohlefiltem zu nennen.

Vorstehende Verfahren haben jedoch gemeinsam, daß sie einerseits sehr energieaufwendig sind, anderseits die zu entsalzende Flüssigkeit durch diese Prozesse eine so starke Veränderung erfährt, daß meist eine chemische und hygienische Nachbehandlung erforderlich wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat nun den Vorteil, daß es wesentlich energiesparender arbeitet und die natürliche Beschaffenheit der Flüssigkeit nach Abtrennung der Salze weitgehenst erhalten bleibt, da es vorwiegend auf rein physikalischen Prozessen beruht

Erfindungsgemäß wird dies nun wie folgt gelöst:

Durch ein Adsorptionsmittel werden anziehende Kräfte auf die in Ionen aufgespaltenen Salze in Flüssigkeiten ausgeübt, wodurch diese Ionen an das Adsorptionsmittel gebunden werden, während auf die Flüssigkeitsmoleküle diese anziehenden Kräfte nicht ausgeübt weiden.

Durch die Unterschiedlichkeit der Bindungskräfte auf die Salzionen und auf die Flüssigkeitsmoleküle kann die Flüssigkeit abgesaugt werden, während die Salzionen größtenteils am Adsorptionsmittel haften bleiben.

Vor Erreichen des Adsorptionsgleichgewichtes, also dann, wenn die Beladbaikeit des Adsorptionsmittels fast erschöpft ist, wird dieses regeneriert, d. h., die Ionen werden aus dem Adsorptionsmittel größtenteils wieder entfernt.

Diese Vorgänge geschehen auf folgende Art Das Adsorptionsmittel besteht in der Regel aus stark porösem Material, - so z. B. aus Aktivkohle -, welches mit zahlreichen Spalten durchsetzt ist. Während des Entsalzungsvorganges, also des Beladevorganges des Adsorptionsmittels mit Ionen wird auf die zu entsalzende Flüssigkeit und auf das Adsorptionsmittel selbst ein Unterdrück ausgeübt, der vorzugsweise nur geringfügig über dem Dampfdruck der zu entsalzenden Flüssigkeit liegt. Hiedurch werden die Spalten des Adsorptionsmittels weit geöffnet, sodaß sich in diesen möglichst viele Ionen ansiedeln können und die Flüssigkeit möglichst ionenfrei abgezogen werden kann. Während der Regeneration des mit Ionen stark beladenen Adsorptionsmittels wird auf dieses ein erhöhter Druck, - z. B. Atmosphärendruck oder darüber liegend -, ausgeübt, die Spalten schließen sich und ein Großteil der Ionen wird zusammen mit der verbliebenen Flüssigkeit aus den Spalten des Adsorptionsmittels herausgedrückt. Diese nun stark mit Ionen beladene Flüssigkeit kann gesondert von der vorher entsalzten Flüssigkeit abgeführt werden. Das Adsorptionsmittel ist solcherart wieder für weitere Ionen aufnahmefähig und es kann die Entsalzung weiterer Flüssigkeit erfolgen.

Damit die Entsalzung der Flüssigkeit möglichst kontinuierlich durchgeführt werden kann, sind zwei oder mehrere Anlagen so zu betreiben, daß wechselweise Entsalzung und Regenerierung durchgeführt wird.

Die Erfindung wird nachstehend sowohl das Verfahren, als auch die Vorrichtungen betreffend an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Figuren 1 u. 2 erläutert.

In den geschlossenen Behältern (1) befinden sich die Adsorptionsmittel (2). Die Behälter (1) besitzen am Boden die Zuleitungsrohre (3) für die Einspeisung der salzhaltigen Flüssigkeit. Weiters sind die Zuleitungsrohre (3) mit Sperrventilen (4) und Rückflußverhinderem (5) versehen. An den Behälterböden sind weiters Entleerungsrohre (6) mit Rückflußverhinderem (7) vorgesehen, über diese Leitungen erfolgt der Abfluß der stark mit Salzionen angereicherten Flüssigkeit während des Regenerierungsvorganges. Die Deckel der Behälter (1) besitzen Entlüftungsventile (8) und die Ableitungsrohre (9), sowie motorisch steuerbare Ventile (10). Die Ableitungsrohre (9) werden saugseitig an eine Vakuumpumpe (11) angeschlossen. Druckseitig ist die Vakuumpumpe (11) an einen Abscheidetopf (12) angeschlossen, in welchem die während des Entsalzungsvorganges sich ausscheidenden Gase von der entsalzten Flüssigkeit getrennt werden. Über das Abflußrohr (13) -2-

Claims

AT 394 542 B kann die entsalzte Flüssigkeit entnommen werden. In Figur 2 wird stark vergrößert das öffnen und Schließen der Spalten des Adsorptionsmittels in Abhängigkeit zum jeweils vorherrschenden Druck und der sich daraus ergebende Ionenfluß dargestellt und zwar Bild A; Spalten weit geöffnet während eines Unterdruckes pj, der vorzugsweise nur geringfügig über dem Dampfdruck der zu entsalzenden Flüssigkeit liegt, Ionen (I) siedeln sich in den Spalten an. Bild B; Spalten in Schließstellung während eines Überdruckes P2> vorzugsweise Atmosphärendruck oder darüber liegend, Ionen (I) werden aus den Spalten herausgedrückt und mit Restflüssigkeit äbgeführt. Die Funktion ist nun folgende: Entsalzungsvorgang: Über die Leitung (3), geöffnetem Rückflußverhinderer (5), geöffnetes Ventil (4) wird salzhaltige Flüssigkeit mittels der Vakuumpumpe (11) in den Behälter (1) eingesaugt. Das dort befindliche Adsorptionsmittel (2) hält nun einen Großteil der Salzionen zurück, welche sich durch die bereits erwähnten, anziehenden Kräfte in den Spalten des Adsorptionsmittels ansiedeln. Während dieses Vorganges herrscht im Behälter (1) ein Unterdrück pj in bereits erwähnter Größe vor, wodurch die Spalten des Adsorptionsmittels weit geöffnet sind. Die Flüssigkeit selbst, auf welche keine anziehenden Kräfte durch das Adsorptionsmittel wirksam sind, wird zum Großteil über das geöffnete Ventil (10), die Leitung (9) mittels der Vakuumpumpe (11) in in den Abscheidetopf (12) geleitet, die beim Unterdrück pj sich ausscheidenden Gase können dort nach oben abstreichen, während die entsalzte Flüssigkeit über die Leitung (13) entnommen werden kann. Regenerierung des Adsorptionsmittels: Kurz vor der vollständigen Beladung des Adsorptionsmittels (2) mit Salzionen wird der Entsalzungsvorgang eingestellt, die Vakuumpumpe (11) wird abgeschalten, das Ventil (10) wird geschlossen, Belüftungsventil (8) und Rückflußverhinderer (7) öffnen sich, im Behälter (1) steigt der Druck von p^ auf P2 an, wodurch sich die Spalten des Adsorptionsmittels (2) stark verkleinern. Die im Behälter (1) verbliebene Restflüssigkeit strömt über das Rohr (6) ab und nimmt die aus den stark verkleinerten Spalten des Adsoiptionsmittels herausgedrückten Salzionen mit. Rückflußverhinderer (5) verhindert ein Abströmen dieser Flüssigkeit über die Leitung (3). Die Regenerierung des Adsorptionsmittels (2) ist hiemit abgeschlossen und es kann wieder mit dem Entsalzungsvorgang begonnen werden. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Entsalzung von mit Salzionen beladenen Flüssigkeiten, bei welchem ein in einem geschlossenen Behälter befindliches Adsorptionsmittel bei der Adsorption von unten nach oben von der Flüssigkeit durchströmt wird, während der Regenerierung Flüssigkeit von oben nach unten strömt, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Adsorptionsmittels beim Entsalzungsvorgang der Flüssigkeit im geschlossenen Behälter ein Vakuum erzeugt wird, welches vorzugsweise nur geringfügig über dem Dampfdruck der zu entsalzenden Flüssigkeit liegt und bei der Regenerierung des Adsorptionsmittels Atmosphärendruck oder höherer Druck angelegt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus mindestens zwei Adsorptionsmittel enthaltenden Behältern, wobei wechselweise jeweils ein Behälter dem Entsalzungsvorgang zugeordnet ist und in dem anderen Behälter die Regenerierung des Adsorptionsmittels durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Adsorptionsmittels (2) eine Vakuum erzeugende Quelle, wie beispielsweise Vakuumpumpe (11) oder Wasserstrahlpumpe, angeordnet wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Vakuumpumpe (11) druckseitig ein Abscheidetopf (12) angeschlossen ist, in welchem beim Entsalzungsvorgang, - insbesondere bei der Denitrifikation -, sich ausscheidende Gase sammeln und von der entsalzten Flüssigkeit getrennt werden können. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -3-