DE1498508A1 - Verfahren und Geraet zur Messung der Haerte im Wasser - Google Patents

Description

• Vorfahren und Gerät zur Messung der Ratte im Die Erfndung bezicht sich auf ein Verfharen und ein G rät zur messung und Überwachung der Häerte (Magnesium-und Kalziumharte, gegebenenfalls andere Erdalkalien) i@ QWasser in Verbindung mit einem Alkoli-Ionen abgebannden Ionenaustauscher. Zur enthartung des Wassers mit Eilfe von Ionenaustauschern wird im allgemeinen das Wasser durch einen Behälter hindurochgeführt, in dem das Ionenaustauschmaterial angeordnet ist. An diesem Ionenaustauschnatorial sind Natriumionen gebunden.
• Die im Wassr bofindlichen Kalzium- und Magnseiumionen und auch Eisen- und ähnliche Ionen werden von dem Ionenaustauschmaterial aufgenommen, das die Aquivalente Menge natriumionen abgibt. Wihrend bei don bekannten Verfahren die Konzentratoin der Magnesium- udn Kalziumionen unmittelbar gemessen wurde, teilweise durch Titration und Messung des Farbumschlagas oder dergleichen, besteht die Erfindung darin, nicht die Konzentration der die Härte bildenden Ionen zu messen, sondern die Konzentration der abgegebenen Natriumionen. Die Erfindung hat den besonderen Vorteil, daß nicht nur die Härte des Wassers bestimmt werden kenn, sondern darüberhinaus auch der Zustand des Ionenaustauschmaterials kontrolliert werdne kann und daß ferner auch der Regenerationsprozeß ß und der nachfolgende Spülvorgang genau gemessen und mit Hilfe dieser Messung gestauert werden kann.
• Wenn das Ionenaustauschmaterial alle Matriumionen abgegebe hat und die äquivalento Menge Magnesium- und Kalziumionen aufgenommen hat, so sinkt die Konzentration der natriumionen auf den natriumgchalt des Rohwassers.
• Dieser Naßpunkt kann dazu benutzt werden, um die Regenerieurng des IOnenaustauschmaterials einzuleiten. Diese Rogenerierung wird in allgemeinen dadurch vorgenomman, daß das Ionenaustauschmaterial mit eienr kochnalzlösung behandelt wird, wobei dio Kalzium- und Nagnesiumionen von dem Ionenaustauschmaterial wieder abgegeben und durch Natriumoinen ersetzt werden. Dann wird das Ionenaustauschmaterial gespült, so daß die überschüssigen, nicht an dem Ionenaustauschmaterial festhaftenden Natriumionen wieder entfernt werden. Sind alle überschüesigen Natriumionen entfernt, so wird das Ionenaustauschmaterial wieder in die Frischasserleitung eingeschaltet und es dient von neuem zur Enthärtug des Wassers.
• Wird das Ionenaustauschmaterial, gegebenenfalls durch selbsttätige Steuerung durch ein Meßinstrument, mit einer Natriumionen enthaltenden Flüssigkeit durchspült, so zeigt ein Instrument, das nur auf natriumionen anspricht, eine stets steigende Natriumionen-Konzentration an. Bei einer Ausführungsform der erfindung wird, wenn das Instrument einen Meßwert anzeigt, der der zur Regenerierung verwendeten natriumionen-Konzentraiotn, z.B. einer 10 %igen Kochsalzlösung, entspricht, ein gegebenefalls zweiter Stauerbefehl ausgelöst, der die Ventile des Gerätes wieder so umstellt, daß Spülwasser durch das Ionenaustauschmaterial hindurchgeleitet wird. das Meßinstrument wird hierauf eine mit der Zeit abnchmenda Natriukionen-Konzentration anzeigen. Wenn nun die Natriumionen-Konzentratino einen Wert anzeigt, der nur noch etwas höher ist als diejenige Natriumionen-Konzentration, die beim Einschalten des Ionenaustauschmaterials in die Frisch- oder Rohwasserleitung hinter dem Ionenaustauscher gemessen wird, so wird ein weiterer Steuerbefehl ausgelöst, der die Ventile des Gerätes so umschaltet, daß das Ioinenaustauschmaterial wiederum in die FrischwAsserleitung ewingeschaltet wird.
• Bei einer Abart des erfindungsgemäßen Verfharens wird im Gegensatz zu dem eben beschriebenen Verfahren mit der Regenerierung des Ionenaustauschmaterials nicht so lange gewartet, bis die Natriuminonen-Konzentratoin praktisch hinter dem Ionsustauschmaterial auf/Null absinkt, sondern die Steuerung ist so eingerichtet, daß des Ionenaustauschamterial bereits dann aus der Frischwasserleitung herausgeschaltet und die Regenerierung eingeleitet wird, wenn die Natriumionen-Konzentration unter einen eingestellten reich absinkt, innerhalb dem die Härte des Wassers erfahrungsgemäß schwanken kann.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht an ein bestimmtee Gerät gebunden. Die Natriumionen-Konzentration kann auf jede mögliche Art und Weise bestimmt werdne. z.B. flammenphotometrisch bzw. durch Spektralanalyse, durch bekannte Fällungsreaktionen doer aber, bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch Potentialmessung. ziels Potentialmessung kann besonders vorteilhaft durch sogenannte Glaselektroden gegenüber einer Kalomelelektrode vorgenommen werden, wobei Glaselektroden mit hohem Alkalifehler verwendet werden.
• Das erfindungagemäße Verfharne der Bestimmung der Wasserhärte durch Messung der Natriumionen-Konzentratoin kann völlig unabhängig davon durchgeführt werden, wie die Regenerierung des Ionenaustauschmaterials erfolgt.
• Die Regenerierung dss-Ionenaustaugehmateriala kann beispieliweise auch, wie bereits bekannt, durch eine Schaltuhr gesteuert. sein, die auf diejenige Zeit ei,ngestellt ist, in der die Regenierung normalerweise beendet ist. auch der Spülvorgang kann durch eine derartige Schaltuhr gesteuert sein, die auf de erfahrungswert eingestellt wird. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform der Erfindung, bei der, wie oben awngegeben, die Regenerieurng des Ionenaustauschmaterials durhc die Natrium-Ionen-Konzentration gesteuert wird.
• Die Erfindung ist nicht auf die bloße Enthärtung des Wassers beschränkt. Vielmehr kann die Erfindung auch bei anderen Ionenaustauschverfahrne mit Vorteilangewandt werden, wobei stets diejenigen Ionen gemessen werdne, d'ie, da Ionenaustauschmaterial abgibt. Denn in allen. diese Fällen ergibt sich der Vorteil, daß die Regenerlerung des Ionenaustauschmaterials durch die gleiche Meßanordnung asteuert werden kann.
• Die Erfindung besieht sich weiter auf ein Gerät zur Durchführung des Verfharens. Die Potentialmessung kann hinter dem Behälter durchgeführt werden, in dem das Ionenaustauschmaterial angeordnet ist. In diesem Falle tritt, wann das Ionenaustauschmaterial erschöpft ist, hartes Wasser durch den Behälter so lange hindurch und in das Röhrensystem ein das dem weichen Wasser vorbehalten ist, bis die Steueranordnung die Leitung abgestellt und den Behälter mit dem Ionenaustauschmaterial aus der Leitung ausgeschaltet und den Regeneriervorgang eingeleitet hat. Soll dieses Eintreten von nicht enthäretetem Wasser bei erschöpftem Ioneaustauschmaterial in jedem Falle verhindert werden, kann das erfindungsgemäße Gerät so ausgebildet sein, daß die Potentialmessung etwa in dem in Durchflußrichtung des Wasserstromes durch deh Behälter gesehen letzten Drittel des das Ionensustauschmaterial enthaltenden Behälters vorgenommen wird. Es hat sich herausgestellt, daß in einem in einer richtung durchströmten Behälter sich nicht die geßewte Oberfläche des Ionenaustausobmaterials gleichzeitig mit ausgetauschten Ionen belädt, sondern daß die Ersohöpfung des Ionenaustauschmaterisis in Richtung des Wasserstromes fortschrietet. Wenn nun die Messung irgendwe. im letzten Dritel des das Ionenaustauschmaterial enthaltenden Behälters vorgsnommen wird, so wird dort bereits ein erschöpftes Ionennustauschneterial gemessen, wenn noch Schichten mit nicht erschöfpter Ioenaustauschmaterial am hinteron Ende des.
• Behälrters voprhanden sind. In diesem Falle tritt moach wie vor enthärtetes Wasser aus dem Behälter aus, der Regeneriervorgang kann jedoch bereits eingeloitet werden, weil die vorriückande Grenze, die das erschöpfte Material von dem noch nicht erschöpften Ionenaustauschmawterial tronnt, bereits biz zur Meßztelle vorgedrungen ist.
• Bei einigen Ausführungsforman der erfindung sinß @@@@ Zwecke der guten Regelung die Schaltpunke vorhältnismäßig nah beieinander. Es wird daher in diesem Falls vorausgesetzt, daß die Härte des wassers Keinen allzugroßen Schwankungen unterwerfen ist. Sind jedoch größere Schwankungen der Härte des Wassers vorauszuschen, so ist es zweokmäßig, den Ausschlag des, Meßinstrumentes durch eine Steuerung zu kompensieren, die wiederum von der Härte des Friachwassers oder Rohwassers abhängt.
• Bei einer Ausf2hrungsform des erfindungsgemäßen Gerätes wird zu diesem Zweck die Leitfähigkeit des rohwassers gemessen. härteschwankunen des Wassers ergeben Schwankungen der Leitfahigkeit. Diese Schwankungen der Leitfähigkeit den Rohwassers dienen zur Kompensation der Schwankungen der Anzeige, die durch die durch die schwankende Wsserhärte erzeugte schwankende Natriumionen-Konzentration erzeugt wird. Die Messung der Natriumionen-konzentratoin dient in diesem Falle lediglich zur Feststollung, wann das Ionensustauschmaterial erschöpft ist oder zur Erschöpfung neigt und zum Abgeben eines Steuerbefchles, der di. Regenerierung des Ionenaustauschmateroials einleitet.
• Selbztverständlich können in diesem Falle, in dem die Messung nur dazu dient, um die Regenerieurng des Ionenaustauschmaterials rechtzeitig einzuleiten, auch andere Verfharen angewandt werden, um schwankungen der Härte des Rohwassers zu elimineren.
• In Fig. 1 ist schematisch eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
• Fig. 2 zeigt eine Einzelheit einer anderen Ausführungsform.
• Der das Ionenaustauschmaterial enthaltende Behälter 1 ist über ein Ventil 2 mit der Roh- oder FrischwAsserleitung 3 verbunden. Der Ausgang des Behälters 1 ist über eine Leitung 4 und über ein Ventil 5 mit dem Leitungsnetz verbunden, dem nur weiches Wasser zugeführt werden soll. An die Rohwasserleitung 3 ist zwischen dem Ventil 2 und dem Eingang des Behälters 1 eine Leitung 6 angeschlosse, die über ein Ventil 7 zu einem Behälter 8 8 für die Regenerierlösung, 8. 3 10 %ige Kochsalzlösung, führt, Bieser Behälter 8 ist über eine Leitung 9 und ein Ventil 10 mit der Rohwasserleitung 3 verbunden. An die Leitung 4 ist noch ein zu einem Ablauf führendes Leitungsstück 11 angeschlossen, in das ein Ventil 12 eingeschaltet ist.
• In dem Behälter 1 sind zur Potentialmessung zwei Elektroden 15 angeordnet, vorzugsweise in dem dem auslauf benaöhbarten Drittel des Basenaustauschers. Eine der Klektroden ist eine an sich bekannte Glaselektrode, die einen verhältnismäßig großen Alkalifehler aufweist und für Natriumionen empfindlich ist, die andere Elektrode ist eine Kalomelelektrode. Die Elektroden 15 sind lit einem Meßinstrument 16 verbunden, das einstellbare Schaltpunkte aufweist. Die Schaltpunkte sind in eine Steuerschaltung 17 eingeschaltet, die die Ventile 2, 5, 7, 10 und 12 schaltet.
• Bei Normalbetribeb sind die Ventile 7, 10 und 12 geschlossen und die Ventile 2 und 5 geöffnet. Das Rohwasser durcohströmt das OIonenauztauschmaterial in dem Behälter 1 und tritt über die Leitung 4 in das dem Weichwasser vorbehaltenen Leitungssystem ein. tat das Ionenaustauschmaterila in dem Behälter 1 nahezu erschöfpt, 10 zeigt das Meßoinstrument 16 nur noch wenig Natiumionen an. Hierdurch wird ein Steuerbefehl an Schaltung 17 abgegeben, die die Ventile 2 und 5 schließt und die Ventile 10, 7 und 12 öffnet. Dadurch wird die Rewgenerierlösung aus dem Behälter 8 in den Behälter 1 mit dme Ionenaustauschmaterial gedrückt und über die Leitung 1:' in den Auslauf geführt. Wenn die Elektroden 15 anzeigen, daß die Natriumionen-Konzentration am Ausgang des Ban@@naustauschers der Konzentratoin der Beg@!@@@@@@@@arlözung entspricht, so gibt das Instrument 16 einem weiteren Stouerbefchl an die Schaltung 17 ab, die die Ventile 10 und 97 schließt, das Ventil 2 jedoch @ffist.
• Dadurch tritt Rohwagner durch den Behälter 1 hindurch und spllt des Ionenaustaurchnaterial, des Sp.2lsasser gcht üger die Leitung 11 und das Vontil 12 in don Ableuf.
• Wird mit den Elektroden 15 num@hr eine Natriumiones-Koznentratoin genessne, die der härte des Rohwasserz etwa eptspricht oder die nur noch wnig größer als die Hürte des Rohwassers ist, so gibt das instrument 16 einon weiteren Steuerbefehl an die Schnltung 17, die das Ventil 12 schließt und das Ventil 5 öffnet. Danit ist die Rogensrierung und Spülung des Ionenaustauschantorials boonfet und dieses Mateiral wieder zwischen die @@@@@@@@@@@@@@@ und die Weichwasserleitung für den normalon Betriab eingeschaltet.
• Bei der in Fig. 2 dargestellten Ansführungsform der Erfidung weist der Behälter 1, der mit I@@@@@@@@@@@@@@@@@ tarial 13 gefüllt ist, in der Nähe seinen unteren @@@@@ eine Absweigleitung 18 auf, die übert ein Gefäß 19 mit einer ansaugdüse 20 verbunden ist, die in die Rohwasserleitung 3 su dem Behälter 1 eingeschlossen ist. zu beiden Seiten des Gefäßes 19 sind Absperrventile 21 und 22 eingeschaltet. In dem Gefäß 19 sind die Elektroden 15 angeordnet. die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsfomr unterscheidet eisk von der. in Figo 1 dargestellten Ausführungsform mir dadurch,, daß bie elektroden 15 nicht unmittelbar in der Säule des Ionenaustauschmaterials angerodnet sind, sondorn an einer beotiminten Stelle Wasser zwischen dem Ion austauschmaterial herausgesaugt wird und diesel herausgesaugte Wasser dann untersucht wird.
• Der Zeitpunkt, in dem die Regenerierlösung abgeschaltet und der Spülvorgang eingeschaltet wird, kann auch gegenber dem Zeitpunkt, in dem das Meßinstrument 16 8en entsprechenden Meßwert anzeigt, etwas verzögert sein, um zu gewährleisten, daß auch das unterhalb der Elektroden 15 im Behälter angeordnete Ionenaustauschmaterial vollständig regeneriert wird.
• Auf die beschriebene Weise können auch andere Verfharen gesteuert werdne, bei denne eine Ionenart mit Hilfe eines Ionenaustauschmateirals gewonnen wird.

Claims (10)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e : 1) Verfharen zum Messen des Härte im Wasser in Verbindung fit einem Alakali-Ionen abgebonden Ionenaustauscher, dadurch gekenzneichnet, daß zum Messen der Wasserhärte die Konzentration der Ionenart gemessen wird, die der OIonenaustauscher bei der Aufnahme der die Wasserhärte bildenden Ionen abgibt.
2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß die Konzentration der vom Ionenaustauscher abgegebenen Ionen, durch Potentialmessung gemessen wird.
3. 3) Verfharen naoh Anspruch 1, oder 2, daduroh gekenzneichnet, daß die Messung der Konzentraiotn der in Normalbetrieb von dem Ionenaustauscher abgegebenen Ionenart zur leitung und/oder Steuerung des Regenerierungsverfharens dient,
4. 4) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenzneichne,t daß, die Messung der Konzentration der im Normalbetrieb von dem Ionenaustauscher abgegebenen Ionenart zur inlei"cung und/oder Steueurng des, Spülvorganges dient.
5. 5) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da. dureh gakenzneichnet, daß durch Schwankungen der Wasserhörte bedingte Schwankungen der Konzentration der vom Ionenaustauscher abgegebenen Ionenart und dadurch bedingte Schwankungen des Meßwerkes durch auf das Meßwerk einwirkende Einflüsse kompensiert werden, dis ebenfalls vom Wert der Wasserhärte abhängen.
6. 6) Verfharen nach Anspruch 5, dadurch gekenzneichnet, daß zur Kompensatoin des Meßwerkes die Werte einer selbsttätigen Leitfähigkeitamessung des Wassers verwendet Sindb
7. 7) Verfahren nach eine. der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung innerhalb des Ionenaustauschmaterials in Richtung des Wasserstromes geshcne etwa beim letzten drittel der Materialsäule erfolgt.
8. 8) Gerät zur Durchführung des Verfharens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei des ein an toh bekannter, Natriumionen abgebender Ionenaustauscher verwendet ist, aaduroh gekennzeichnet, daß zur Potentialmessung eine au sich bekannte Glaselektrode m,it starken Alkalifchler Und eine Kalomelelektrode verwendet ist.
9. 9) Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekenzneichnet, daß die Elektroden in dem Ionenaustauschmawterial in Richtung des Wasserstromes geschen etwa im letzten Drittel der Säule des Ionenaustauschmaterials angeordnet sind.
10. 10) Gerät zur Durchführung des Verfharens nach, Anspruch 7, dadurch gekenzneichnet, daß etwe im letzten Drittel der Materialsäule des Ionenaustauschmawterials der Behälter eine Abzweigung (18) aufweist, die, durch eine Leitung mit einer in den Wasserstrom eingeschlatetenSaugdüse (20) verbunfden sit, und daß in diese Leitung die Elektroden (15) zur Potentialmessung eingeschaltet sind.