DE2031513C3 - Verfahren zur Entionisierung von Frischwasser - Google Patents
Verfahren zur Entionisierung von FrischwasserInfo
- Publication number
- DE2031513C3 DE2031513C3 DE2031513A DE2031513A DE2031513C3 DE 2031513 C3 DE2031513 C3 DE 2031513C3 DE 2031513 A DE2031513 A DE 2031513A DE 2031513 A DE2031513 A DE 2031513A DE 2031513 C3 DE2031513 C3 DE 2031513C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- resin
- ions
- water
- silica
- basic anion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J39/00—Cation exchange; Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
- B01J39/04—Processes using organic exchangers
- B01J39/05—Processes using organic exchangers in the strongly acidic form
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entionisierung von Frischwasser, das verschiedene Mineralionen
enthält, bei welchem das zu behandelnde Wasser mit einem stark sauren Kationenaustauscher, anschließend
mit einem schwach basischen Anionenaustauscher und dann mit einem stark basischen Anionenaustauscher mit
funktioneilen Trialkylammoniumgruppen in Kontakt gebracht wird, wobei der Ablauf aus dem Kationenaustauscher
in einen Hauptteil und in einen kleineren Teil aufgeteilt wird, der Hauptteil mit dem schwach
basischen Harz kontaktiert und anschließend mit dem stark basischen Anionenaustauscher behandelt wird.
Aus der US-PS 31 97 401, »Ion Exchange Technology«
von F.C. N ach ο d und J. Schubert, 1956, Seite 112, Fig.5 und 14, sowie aus K. Dorfner
»Ionenaustauscher«, 1963, Seite 149 ist es bekannt, bei der Entsalzung von Rohwasser erst einen stark sauren
Kationenaustauscher, dann einen schwach basischen Anionenaustauscher und anschließend einen stark
basischen Anionenaustauscher einzusetzen.
In der AT-PS 2 32 927 wird eine Wasseraufbereitungsvorrichtung beschrieben, die in der Weise arbeitet,
daß der gesamte Ablauf aus dem Kationenaustauscher durch einen schwach basischen Austauscher geschickt
wird, wobei der Abstrom aus dem schwach basichen Austauscher geschickt wird, wobei der Abstrom aus
dem schwach basischen Austauscher in drei Ströme aufgeteilt wird, von denen einer durch den stark sauren
Austauscher geschickt wird, einer durch den stark basischen Austauscher geleitet wird und einer durch
eine Kalkeinheit strömt, worauf die Ströme anschließend vereinigt werden.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Entionisierung von Frischwasser zu
schaffen, bei dessen Durchführung eine erhebliche Menge des Anicnenaustnuscherharzvolumens, das für
eine gegebene Wassermenge erforderlich ist, eingespart wird. Außerdem soll die Menge an Regenerierungsmittel,
das für das Harz erforderlich ist, gegenüber dem bekannten Verfahren gesenkt werden.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs geschilderten Gattung dadurch gelöst, daß der
kleinere Teilstrom direkt auf den stark basischen Anionenaustauscher geleitet wird, wobei das Verhältnis
der als CaCCh-Äquivalente ausgedrückten Gewichtsteile
der Kieselsäure zu den als CaCOj-Äquivalente ausgedrückten Gewichtsteilen der Mineralsäureionen in
der Wasse; mischung, die mit dem stark basischen
2) Anionenaustauscherharz kontaktiert wird, zwischen 6/4
und 9,8/0,2 liegt
Bei der Durchführung dieser Verfahrensweise wird eine Einsparung von wenigstens ungefähr 10% des
Anionemustauscherharzvolumens, das für eine gegeberie
Wassermenge erforderlich ist, erzielt. Außerdem wird eine entsprechende Einsparung an Regenerierungsmittel
erreicht, das für das Harz notwendig ist.
In einem typischen Wasserentionisierungssystem, beispielweise in dem System, welches durch das
i> Fließbild von Fig. 2 wiedergegeben wird, wobei dieses
Fließbild eine Dreibettvorrichtung zeigt, wird Frischwasser zuerst (vgl. die Bezugszahl 10) durch einen stark
sauren Kationenaustauscher 12 zur Entfernung von bestimmten Kationen geschickt, beispielsweise zur
Entfernung von Kalzium-, Magnesium- und Natriumionen. Diese Ionen liegen im allgemeinen in Frischwasser
vor. Es erfolgt ein Austausch gegen Wasserstoff. Die Salze diese; Kationen werden auf diese Weise in ihre
entsprechenden Säuren umgewandelt. Silikate im
4» Wasser werden in Kieselsäure überführt. Durch
Durchschicken dieser Produkte durch Anionenaustauscher 14 und 16 werden diese verschiedenen Säuren
entfernt, wie nachstehend noch näher erläutert werden wird.
ν» Der Abstrom aus der Kationenaustauscherbehandlungsstation
enthält ferner Kohlensäure, die in ähnlicher Weise entfernt wird. Geschieht dies durch eine
mechanische Belüftung, dann werden die anschließenden Anionenaustauscher von der Belastung befreit, die
5") eine derartige zufließende weitere Säurebelastung
verursachen würde. Es werden daher vorzugsweise eine Ejitgasungs- oder Kohlensäurebeseitigungseinrichtung
18 verwendet, und zwar entweder vor der schwach basischen Anionenaustauscherharzeinheit 14 (wie in der
Zeichnung gezeigt wird) oder zwischen dieser Einheit und der sich anschließenden Einheit mit einem stark
basischen Anionenaustauscherharz. Da das schwach basische Anionenaustauscherharz keine merklichen
Mengen an CO2 oder Kohlensäure adsorbiert, hat man
hi die Wahl, ob man die Einrichtung zur Entfernung von
Kohlensäure in dem System vor oder nach der schwach basischen Einheit anbringen soll. Wichtig ist nur, daß
diese Einrichtung vor dem stark basischen Anionenaus-
tauscher vorgesehen wird. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die lonenaustauscherkapazität des
zuletzt genannten Ionenaustauschers nicht in irgendeinem merklichen Ausmaß zur Entfernung von Kohlensäure
verwendet wird, so daß folglich die Noi wendigkeit entfällt, die Mengen an Natriumhydroxyd zu steigern,
die für die Regeneration erforderlich ist
Der Abstrom aus der Kationenaustauschereinheit gelangt als nächstes in den schwach basischen
Anionenaustauscher, und zwar unabhängig davon, ob er bereits durch eine Entgasungseinrichtung geschickt
worden ist. In diesem schwach basischen Anionenaustauscher werden Chloride und Sulfate aus dem Wasser
entfernt Der Abstrom strömt dann durch die stark basische Anionenaustauschereinheit, in welcher die
Kieselsäure und Spuren an CO2 adsorbiert werden. Die
zuletzt erwähnte Einheit kann vollständig aus stark basischen Anionenaustauscherharzen bestehen. Ferner
kann diese Einheit gegebenenfalls aus einem Mischbett aus stark basischen Anionen- und sauren Kc tionenaustauscherharzen
bestehen.
Der Kationenaustauscher, der in typischer Weise ein sulfoniertes Harz sein kann, wird mit einer Mineralsäure
regeneriert (vergleiche die Bezugszahl 22 in der Zeichnung). Gegebenenfalls kann der Kationenaustauscher
eine in Reihe geschaltete Zweibetteinheit sein, wobei das erste Ben aus einem carbonsäureartigen
Harz besteht. Diesem Bett kann sich ein zweite s Bett
aus einem sulfonierten Harz anschließen. Der schwach basische Anionenaustauscher, der in typischer Weise ein
polyaminartiges Harz sein kann, kann unter Verwendung von Natriumcarbonat regeneriert werden. Der
stark basische Anionenaustauscher, der nachstehend als stark basisches Anionenaustauscherharz des Typs I
bezeichnet wird, besitzt funktioneile Trialkylammoniumgruppen, beispielsweise Trimethylammonium-, Dimethyläthylenammonium-
oder Triäthylammonium-Gruppen.
Die Regenerierung des stark basischen Anionenaustauscherharzes erfolgt unter Verwendung von Natriumhydroxyd
(vergleiche die Bezugszahl 24). Die Regenerierung des schwach basischen Anionenaustauscherharzes
wird unter Verwendung von Natriumcarbonat durchgeführt (vergleiche die Bezugszahl 26).
Das beschriebene bekannte System der Entionisierung und Harzregenerierung war insofern zufriedenstellend,
als es dieses System ermöglicht hat, Kesselbeschickungswasser oder dergleichen in wirtschaftlicher
Weise zu behandeln. Bei Anwendung dieses Systems wird die Wasserhärte auf ein Minimum reduziert. Die
Bicarbonat- oder Carbonatalkalinität wird dabei auf ein Minimum vermindert. Der Kohlendioxydgehalt des
Stroms wird ebenfalls reduziert, so daß eine Korrosion des Kondensatsystems verhindert wird. Außerdem wird
ein Austragen aus dem Boiler verhindert. Die Menge an
Kieselsäure wird ebenfalls vermindert, so daß eine Bildung eines Kieselsäure-Zunders in dem Boiler
vermieden wird. Diese zuletzt genannte Wirkung ist im Falle von Wasserdampfturbinen von besonderer Bedeutung.
Es hardelt sich dabei um ein sehr kritisches Problem bein Betrieb von Kraftwerken, da derartige
Ablagerungen den Wirkungsgrad der Turbinen herabsetzen und es erforderlich machen, die Turbinen zur
Beseitigung der Ablagerungen stillzulegen.
Stillegungen von Kraftwerken sind deshalb teuer, da die Anlagen ihre Kapazität einbüßen, oder die
Verwendung von Ersatzanlagen erforderlich ist. Eine Verhinderung von Kieselerde-Ablagerungen in den
Turbinen laßt sich nur in der Weise erreichen, daß die Menge an Kieselerde in dem Wasserdampf, welcher die
Turbinen antreibt, vermindert wird. Dies erfordert seinerseits die Einstellung von geringen Konzentratio-
-, nen an Kieselerde in den konzentrierten Kesselbeschikkungen, und zwar insofern, als Kieselerde in dem
Wasserdampf eine direkte Funktion der Kieselerde in den Kesselbeschickungen ist. Derartig niedrige Konzentrationen
können teilweise in der Weise erzielt werden,
κι daß die Kessel in erhöhtem Maße entspannt werden. In
vielen Fällen kann das Frischbeschickungswasser derartig hohe Mengen an Kieselerde enthalten, daß ein
übermäßiges Ablassen erforderlich ist. Dann wird die Behandlung des Beschickungswassers zur Herabseti
zung seines Kieselerde-Gehaltes notwendig.
Es sind wenigstens drei Methoden zur Entfernung von Kieselerde bekannt Sie werden in der US-Patentschrift
28 07 582 beschrieben. Eine dieser Methoden besteht in der Entionisierungs- oder Entmineralisierungsbehandlung,
wie sie vorstehend beschrieben wird. Die zweite Methode ist eine Behandlung mit heißem
Kalk und Zeolith. Die dritte Methode wird in einer Anlage durchgeführt, und zwar unter Verwendung eines
auf kaltem Wege abgespaltenen Wasserstoffs sowie von
j> Natriumzeolith. Dieser Behandlung schließt sich eine
Entgasungsbehandlung sowie anschließend eine Behandlung unter Verwendung von Anionenaustauschereinheiten
in der Hydroxydform an. Diese Einheiten werden teilweise mit Säure neutralisiert, um den pH des
in Wassers zu steuern, bevor das Wasser in einen Kessel
gelangt. Eine andere Methode zur Entfernung von Kieselerde ist Gegenstand der US-Patentschrift
3197 401. Diese Methode besteht darin, das als Regenerierungsmittel dienende Natriumhydroxyd mit
ii einem Teil des ursprünglichen entionisierten Frischwassers
oder mit einem sauren weichgemachten Wasser zu verdünnen und anschließend das verdünnte Regenerierungsmittel
in den schwach basischen Anionenaustauscher einzuleiten.
4Ii Wenn auch die vorstehend beschriebenen bekannten
Methoden ihren beabsichtigten Verwendungszwecken genügen, so stellt dennoch die vorliegende Erfindung
eine merkliche Verbesserung gegenüber allen diesen Methoden insofern dar, als sie es ermöglicht, daß eine
kleinere Menge des schwach basischen Anionenaustauscherharzes verwendet werden kann, um Wasser zu
entionisieren, das einen gegebenen Kieselerde-Gehalt aufweist. Dies hat natürlich ferner zur Folge, daß eine
kleinere Menge des Regenerierungsmittels verwendet
i» werden kann, das für das schwach basische Harz
erforderlich ist. Ferner ist die Konzentration der restlichen Kieselsäure in dem fertigen entionisierten
Wasserabstrom aus dem System gemäß vorliegender Erfindung erheblich geringer als die Konzentration, die
μ man bei der Anwendung des üblichen Dreibettsysteins
zur Wasserentionisierung findet.
Die Erfindung beruht auf der Tatsache, daß stark basische Anionenaustauscherharze des Typs I (OH )
dazu in der Lage sind, Kieselsäure-Ionen im Wasser in
Wi sehr wirksamer Weise zu adsorbieren. Derartige Harze
besitzen eine außergewöhnlich hohe Kapazität für Kieselerde-Ionen.
Dies geht aus F i g. 1 hervor. Diese Figur zeigt die
Ausnutzung der lonenaustauscherkapazität eines typi-
n"i sehen Harzes des Typs I. Unter dem Begriff »Ausnützung
der lonenaustauscherkapazität« soll die Durchbruchskapazität pro Volumeneinheit des Harzes des
Typs 1 (Milliäquivalente/1 des Harzes) geteilt durch die
Menge an Hydroxydionenaustauschergruppen pro Volumeneinheit (Milliäquivalente/I) des Harzes in der
regenerierten (Hydroxydform) Form verstanden werden. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß, falls alle
Hydroxydionen-Austauschergruppen in dem Harz durch eine äquivalente Menge der Ionen erschöpft sind,
die Kapazitätsausnutzung 1 beträgt.
Die Erfindung beruht ferner auf der Tatsache, daß eine maximale Kapazitätsausnutzung des Harzes erzielt
wird (vergleiche die Fig. 1), wenn das Prozenlverhältnis von Kieselsäure zu den gesamten Anionen in dem
zufließenden Wasser zwischen ungefähr 80 und 90% liegt. Diese Erscheinung isi der Tatsache zuzuschreiben,
daß eine Ionenaustauschergruppe des Harzes des Typs 1 dazu in der Lage ist, mehr als 1 Kieselsäure-Ion zu
adsorbieren. Ein anderer Grund für diese Erscheinung ist die Tatsache, daß, falls die lonenaustauschergruppen,
die mit Kieselsäure-Ionen erschöpft worden sind, in Kontakt mit Chloridionen gelangen, Kieselsäure-Ionen
durch Chloridionen ersetzt werden, wobei die meisten der auf diese Weise in Freiheit gesetzten Kieselsäure-Ionen
innerhalb der Harzteilchen verbleiben. Nur ein kleiner Teil der freigesetzten Kieselsäure-Ionen diffundiert
aus den Harzteilchen heraus. Es wurde ferner festgestellt, daß, falls das Harz des Typs I, das mit
nichtvereinigter Kieselsäure imprägniert ist, regeneriert wird, die nichtvereinigte Kieselsäure sehr leicht durch
eine Alkalilösung eluiert wird. Auf diese Weise ist die erforderliche Menge des Regenerierungsmittels zur
Erzielung einer gegebenen Menge an Hydroxydgruppen in dem Harz des Typs I praktisch die gleiche, und
zwar unabhängig von der Tatsache, ob das Harz nicht gebundene Kieselerde enthält.
Die vorstehend beschriebenen Erscheinungen werden nur bei Verwendung von Harzen des Typs I
festgestellt. Andere stark basische Harze, wie beispielsweise Harze des Typs II, die funktionell Alkyloxyalkylammonium-Gruppen
aufweisen, beispielsweise Dimethyl-2-oxyäthylammonium-Gruppen,
weisen geringere Kapazitäten für eine Kieselsäure-Adsorption als die Harze des Typs I auf. Derartige Harze sind im Handel
erhältlich. Diese Harze besitzen geringere Basizitäten.
In dem üblichen Dreibett-Wasserentionisierungssystem,
welches vorstehend beschrieben worden ist, machen Kieselsäure-Ionen praktisch 100% der Anionen
aus, die durch das stark basische Anionenaustauscherharz adsorbiert werden. In diesem Falle ist die
Ausnutzung auch dann, wenn ein Harz des Typs I verwendet wird, nur 13, wie aus F i g. 1 hervorgeht. Die
Ausnutzung der Kapazität ist noch geringer als dieser
Wert, wenn ein Harz des Typs Ii eingesetzt wird. Diese Tatsachen zeigen deutlich, daß, falls ein übliches
Dreibett-Wasserentionisierungssystem eingesetzt wird, man keinen Vorteil von dem vorstehend beschriebenen
speziellen Merkmal des Harzes des Typs 1 ziehen kann. Demgegenüber ermöglicht es das erfindungsgemäße
Dreibettsystem, daß eine merkliche Verbesserung bei der Durchführung des Entionisierungsverfahrens erzielt
werden kann, wie nachstehend noch näher erläutert werden wird.
Beispielsweise wird ein Frischwasser 10, das entionisiert werden soll, verwendet. Dieses Wasser enthält
einwertige Kationen, wie beispielweise Natrium- und Kaliumionen, zweiwertige Kationen, wie beispielsweise
Magnesium- und Calciumionen, Mineralsäureanionen, wie beispielsweise Chlorid- und Sulfationen, Bicarbonationen
sowie Kieselsäure-Ionen. Ein derartiges Frischwasser wird zuerst durch eine Säule 12 geleitet.
die mit dem stark sauren Kationenaustauscherharz beschickt ist, um Wasserstoffionen in dem Harz durch
Kationen in dem Frischwasser zu ersetzen. Gegebenenfalls oder erforderlichenfalls wird der Abfluß 32 aus der
Säule 12 durch eine Entgasungseinrichtung 18 zur Entfernung von Kohlendioxyd geleitet.
Ein Hauptteil (d. h. wenigstens die Hälfte) des sauren weichgemachten Wassers 32 (oder 41, falls eine
Entgasung durchgeführt wird), welches Kieselsäure-Ionen und Mineralsäure-Ionen enthält, wird durch eine
Kolonne 14 mit einem schwach basischen Anionenaustauscherharz (vergleiche die Bezugszahl 41a in Fig. 1)
geschickt, das zuvor mit einer Alkalilösung zur Entfernung von Mineralsäure-Ionen regeneriert worden
ist. Der Rest des sauren weichgemachten Wassers 32 oder 41 wird (vergleiche 4\b) der Kolonne 16 mit
einem stark basischen Anionenaustauscherharz zugeführt. Auf seinem Weg wird der Wasserstrom 41 £j mit
dem Abfluß 42 aus dem schwach basischen Austauscher 14 vermischt. Auf diese Weise wird ein gemischter
Strom 50 gebildet, der durch den stark basischen Anionenaustauscher 16 geschickt wird.
Durch Steuerung der Menge an saurem weichgemachtem Wasser 41a, die durch die Kolonne 14
geschickt wird, und der Menge des Stroms 416 des gleichen Wassers, das durch die Säule 16 geleitet wird,
wird das Verhältnis von Kieselsäure-Ionen zu den Mineralsäure-Ionen in dem gemischten Wasserstrom 50
auf einen Bereich von 6/4 bis 9,8/0,2 eingestellt. Vorzugsweise erfolgt eine solche Einstellung, daß das
Verhältnis zwischen 8,0/2,0 und 9,5/0,5 schwankt. Der Abfluß, welcher aus der Kolonne It austritt, ist ein stark
gereinigtes entionisiertes Wasser.
Wird das Wasserentionisierungsverfahren in der vorstehend beschriebenen Weise durchgeführt, so daß
das Verhältnis von Kieselsäure-Ionen zu den Mineralsäure-Ionen in dem Zufluß zu der Kolonne 16
beispielsweise 9/1 (vergleiche F i g. 1) wird, dann beträgt die Ausnützung der lonenaustauscherkapazität des
Harzes 1,8. Diese Kapazitätsausnutzung ist sehr hoch, insbesondere im Vergleich mit einem Kapazitätsausnützungswert
von 1,3, der dann erzielt wird, wenn die anionischen Bestandteile des Zuflusses praktisch aus
100% Kieselsäure-Ionen bestehen, so wie dies normalerweise in dem üblichen Dreibetl-Wasserentionisierungssystem
der Fall ist. Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber der bekannten
Methode besteht in der Menge der Kieselsäure-Ionen, die pro Einheit der Austauscherkapazität des Harzes
des Typs I adsorbiert werden.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß die vorliegende Erfindung gegenüber den üblichen Verfahren den
Vorteil hat, daß sie eine Verminderung der Menge des schwach basischen Anionenaustauscherharzes ermöglicht,
wobei diese Menge, bezogen auf ihr Volumen, der Wassermenge mit einem gegebenen Kieselerdegehalt
entspricht, welche an dem Harz vorbeigeleitet wird und direkt in die Kolonne mit dem stark basischen
Anionenaustauscherharz eingeführt wird. Ferner ist weniger Harz des Typs I erforderlich, wobei gleichzeitig
die Menge des benötigten Regenerierungsmittels vermindert wird, und zwar trotz der Tatsache, daß der
Wirkungsgrad des Regenerierungsmittel: des Harzes des Typs I niedrig ist im Vergleich zu dem Wirkungsgrad,
der bei dem üblichen Verfahren erzielt wird, wobei dies auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß erfindungsgemäß
ein Teil der Mineralsäure-Ionen von dem Harz adsorbiert werden.
Diese erfindungsgemäßen Vorteile sind in der Tabelle I zusammengefaßt. Diese Werte zeigen die
Ergebnisse, die unter Verwendung eines Harzes des
Typs I, wobei dieses Harz mit 250 g NaOH/! Harz regeneriert worden ist, erhalten werden.
Neues Dreibettsystem Übliches Dreibettsystem
Verhältnis von Kieselsäurcionen /u den
Miiicralsäurcioncn in dem Zustrom
Harz, das in die Hydroxydform bei der Regenerierung umgewandelt worden ist
Kapazitätsausnutzung (vergleiche die Figur I) 1,8 Durchbruchskapazität
Verhältnis der Anioncnkonzentration des Zuflusses
Verhältnis des erforderlichen Harzvolumens
9/1 !,04 Äquivalente/1
9/0
1,17 Äquivalente/1 Harz
1,3
93,5 g als CaCO, pro 1 Harz 76,0 g als CaCO, pro 1 Harz
1,0 0,9
1,0 0,9
V 93,5/ V 76,0 J
Rest-Kiesclsäurekonzcntration des Abflusses 0,03 ppm als SiO2
0,06 ppm als SiO2
Wie aus der Tabelle 1 zu ersehen ist, ermöglicht bei der Erzeugung einer gegebenen Menge an entionisiertem
Wasser das neue Dreibettsystem eine ungefähr 10°/oige Einsparung an dem Harzvolumen, das erforderlich
ist. Daher wird eine äquivalente Einsparung an dem Regenerierungsmittel erzielt, das für dieses Harz
benötigt wird. Ferner läßt sich das neue System in vorteilhafter Weise mit dem üblichen System vergleichen,
und zwar bezüglich der Reinheit des fertigen Abflusses. Die Herabsetzung des erzielten Harzvolumens
hat eine Verminderung des Spülwasserbedarfs zur Folge, was seinerseits zu einer Erhöhung der Harzersparnis
beiträgt (d. h. Verminderung des erforderlichen Harzes), und zwar sowohl des schwach basischen
Harzes als auch des Harzes des Typs I sowie des stark sauren Harzes.
Eine andere durch die Erfindung ermöglichte Verbesserung besteht darin, daß bei der Erzeugung
eines entionisierten Wassers mit einer gegebenen Rest-Kieselsäurekonzentration das neue System eine
Verminderung des Regenerierungsgrades des Harzes des Typs I bis zu einem Punkt ermöglicht, der wesentlich
niedriger ist als dies bei dem üblichen System möglich ist. Diese Tatsache geht aus der Tabelle Il hervor. Zur
Erzielung der in dieser Tabelle aufgeführten Ergebnisse wird das Harz des Typs I zur Erzeugung eines
entionisierten Wassers verwendet, das eine Kieselerdekonzentration von 0,05 ppm als SiO2 aufweist.
Neues Drcibettsystem Übliches Drcibcttsyslem
Verhältnis von Kieselsäureionen zu den Mineralsäureionen in dem Zufluß
Regenerierungsgrad, der zur Erzielung eines entionisierten Wassers erforderlich ist, das
0,05 ppm SiO2 enthält
Harz, das in die Hydroxydform bei der Regenerierung bei dem oben erwähnten Grad
umgewandelt wird
Kapazitätsausnutzung (vergleiche Figur 1) Durchbruchskapazität
Verhältnis der Anionenkonzentration des Zuflusses
Verhältnis des erforderlichen Harzvolumens
9/1
16OgNaOH pro 1 Harz
0,95 Äquivalente/1 Harz
1,8 84,0 g als CaCO., pro 1 Harz
1,0 GtS)
9/0
28OgNaOH pro 1 Harz
1,15 Äquivalente/1 Harz
1,3
75,0 g als CaCO, pro 1 Harz
0,9
S)
Wie aus den Werten der Tabelle II hervorgeht,
ermöglicht es das neue erfindungsgemäße Dreibettsystem, den Regenerierungsgrad (d. h. den Bedarf an
Chemikalien für die Regenerierung) des stark basischen Anionenaustauscherharzes des Typs I um mehr als 40%
im Vergleich zu dem üblichen Dreibeltsystem herabzu-
809 627/104
setzen. Ferner ist das für das neue System erforderliche Harzvolumen merklich geringer als in dem üblichen
System.
Die Einzelheiten der Durchführung der vorliegenden Erfindung lassen sich unter Bezugnahme auf das durch
F i g. 2 wiedergegebene Fließbild erläutern. Die folgenden Beispiele zeigen (bezugnehmend auf das durch die
F i g. 2 gezeigte Siystem) die Ausführung der vorliegenden Erfindung.
10
Das Bett 12 enthält ein stark saures Kationenaustauscherharz. Das Bett 14 wird mit schwach basischem
Anionenaustauscherharz (freie Baseform) gefüllt. Das Bett 16 wird mit stark basischem Anionenaustauscherharz
(OH -) beschickt. Das Volumen sowie der Regenerierungsgrad eines jeden Harzes sind wie folgt:
Harzvolumen
Handelsüblicher stark saurer Kationenaustauscher (sulfoniertes Harz)
Handelsüblicher schwach basischer Anionenaustauscher (polyaminartiges Harz)
Handelsüblicher schwach basischer Anionenaustauscher (polyaminartiges Harz)
Handelsüblicher stark basischer Anionenaustauscher (mit funktionellen Trialkylammoniumgruppen)
40,0 1 (Na-Form) 12,5 1 (freie Baseform) 6,61 (Cr-Form)
Regenerierungsgrad
350 g von 33% HCI/I Harz
Abfallregenerierungsmitlei
25Og vonNaOH/1 Harz
Abfallregenerierungsmitlei
25Og vonNaOH/1 Harz
Ein Frischwasser 10, das folgende Verunreinigungen enthält, wird durch das Dreibett-Ionenaustauschersy- 2>
stern mit einer Fließgeschwindigkeit von 4001 pro Stunde geschickt. Das Wasser strömt zuerst in
Abwärtsrichtung durch die Kolonne 12 und anschließend (vgl. die Bezugszah! 32) durch die Entgasungseinrichtung
18. m
Gesamte Kationen
Bicarbonationen
Mineralsäureionen
Kieselsäureionen
Bicarbonationen
Mineralsäureionen
Kieselsäureionen
220 ppm als CaCO3
140 ppm als CaCO3
80 ppm als CaCO3
55 ppm als CaCO3
Die Umrechnung der ermittelten ppm-Werte der Kationen und Anionen in als CaCO3-Äquivalente
ausgedrückte Gewichtsteile erfolgt in bekannter Weise (vgl.zum Beispiel Samuel P. Applebaum, Academic
Press, New York and London, 1968 »Demineralization by Ion Exchange«, Seiten 11 bis 15.
Die Umrechnung der einzelnen Anionen in CaCO3
erfolgt gemäß dem vorstehenden Beispiel in der folgenden Weise:
Die Teile in Millionen (ppm) eines jeden Anions (oder Kations) werden als CaCOrÄquivaient durch Multiplizieren
der ppm-Werte mit dem Verhältnis der Äquivalentgewichte des jeweiligen Ions sowie von
CaCO3 ausgedrückt. Beispielweise kann diese Berechtigung
wie folgt durchgeführt werden:
CaCO1
50
35j~
35j~
= 1,41
(Äquivalentgewicht CI-=35,5; Äquivalentgewicht
CaCO3 = 50).
Um die Cl--Werte in CaCO3-Äquivalente umzurech- «>
nen, wird wie folgt verfahren:
ppm Cl χ 1,41 = ppM Cl (als CaCO3).
β. so; = 1,04,
HCO3 = 0,82.
Bezüglich der SO.t = -lonen wird der Äquivalentgewichtswert
von 1,04 eingesetzt. In bezug auf die HCO3--Ionen kommt der Äquivalentgewichtswert 0,82
zur Anwendung. Die S1O2-Werte werden unter Anwendung
eines besonderen Wertes ermittelt, der sich zu 0,83 errechnet (Äquivalentgewicht von SiO2 = 60), wobei bei
der Division von 50 durch 60 der Wert von 0,83 erhalten wird.
Diese Methode beruht also im wesentlichen darauf, daß zuerst die ppm-Werte (Ionen) in Äquivalent/1 (oder
mÄq/ml oder mVal/ml) umgewandelt werden, worauf
das Ergebnis mit dem Äquivalentgewichl von CaCO3
(50) ermittelt wird.
Zur Berechnung auf der Basis von mVal wird ein Äquivalentgewicht von S1O2 von 60 zugrunde gelegt.
Ungefähr 92,4% des auf diese Weise entgasten, sauren und weichgemachten Wassers 41 werden durch
die Kolonne 14 zur Entfernung von Mineralsäureionen (vgl. die Bezugszahl 41 abgeschickt. Der Abfluß 42 ist ein
Wasser, das noch Kieselerde enthält. Diesem Wasser werden (vgl. die Bezugszahl 4ib)d\e restlichen 7,6% des
entgasten, sauren und weichgemachten Wassers zugesetzt, das an der Kolonne 14 vorbeigeführt worden ist.
Der auf diese Weise erzeugte gemischte Strom 50 weist eine Konzentration an Kieselsäureionen und Mineralsäureionen
von 55 ppm als CaCO3 bzw. 6,1 ppm als CaCO3 auf (dies bedeutet, daß das Verhältnis von
Kieselsäureionen zu Mineralsäureionen 9/1 beträgt). Der gemischte Wasserstrom 50 wird anschließend
durch die Kolonne 16 so lange geleitet, bis die Kieselerdeauslaugung in dem Abfluß, welcher die
Kolonne 16 verläßt, einen Gehalt von 0,1 ppm als SiO2
erreicht Das Ergebnis dieser Behandlung besteht darin, bis zu diesem Punkt der Kieselsäureauslaugung 10 m3
entionisiertes Wasser zu erhalten. Die durchschnittliche restliche Kieselsäurekonzentration des behandelten
Wassers beträgt 0,03 ppm, als SiO2. Zu Vergleichszwekken
wird ein Frischwasser mit der gleichen Zusammansetzung,
wie sie vorstehend angegeben worden ist, ebenfalls mit einer Fließgeschwindigkeit von 4001 pro
Stunde durch ein übliches Dreibettaustauschersystem geschickt, wobei folgende Harzvolumina und Regenerierungsgrade
eingehalten werden (es erfolgt ebenfalls eine Entgasung gemäß der vorstehend beschriebenen
Behandlung):
llaiYvoliimcn
Rcgcncricriingsgracl
Handelsüblicher stark saurer Kationenaustauscher (suH'oniertes Harz)
Handelsüblicher schwach basischer Anionenaustauscher (polyamidartiges Harz)
Handelsüblicher stark basischer Anionenaustauscher (mit funktionellen Trialkylammoniumgruppen)
40,01 (Na-Form) 13,61 (freie Baseform)
7,4 1 (CT-Form)
35Og von 33% HCl/1 Harz
Abfall regenerierung
250 g von NaOH/l Harz
Abfall regenerierung
250 g von NaOH/l Harz
Das Ergebnis dieser Behandlung ist die Erzeugung von 10 m3 eines entionisierten Wassers zu dem
Zeitpunkt, wenn die Kieselerdeauslaugung in dem fertigen Abfluß aus der Kolonne 16 einen Gehalt von
0,1 ppm als SiO2 erreicht hat. Die durchsehnittliche restliche Kieselsäurekonzentration des behandelten
Wassers beträgt 0,06 ppm als SiO2.
Die vorstehenden Vergleichsergebnisse zeigen, daß, falls das Harz des Typs I auf einen Grad von 250 g
NaOH/l Harz regeneriert wird, in beiden Fällen das neue erfindungsgemäße Dreibettsystem dazu in der
Lage ist, eine gegebene Menge an entionisiertem Wasser zu liefern, wobei ein Harzvolumen eingespart
wird, das, im Vergleich zu dem üblichen Dreibettsystem, 1,1 I (8,1%) im Falle des schwach basischen Anionenaustauscherharzes
und 0,8 1 (10,8%) im Falle des stark basischen Anionenaustauscherharzes des Typs I beträgt.
Dies bedeutet, daß das erfindungsgemäße Dreibettsystem dazu in der Lage ist, eine Ersparnis an
als Regenerierungsmittel dienendem Natriumhydroxyd von 10,8% im Vergleich zu den Natriumhydroxydmengen,
die im Falle des üblichen Dreibettsystems erforderlich sind, zu erzielen. Ferner ermöglicht das
neue Dreibettsystem eine geringere Konzentration an restlichen Kieselsäureionen in dem fertigen abfließenden
Wasser, und zwar in der Größenordnung von 0,03 ppm SiO2, und zwar im Vergleich zu der Konzentration,
die bei Verwendung des Dreibettsystems ermittelt wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnunuen
Claims (2)
1. Verfahren zur Entionisierung von Frischwasser, das verschiedene Mineralionen enthält, bei welchem -,
das zu behandelnde Wasser mit einem stark sauren Kationenaustauscher, anschließend mit einem
schwach basischen Anionenaustauscher und dann mit einem stark basischen Anionenaustauscher mit
funktioneilen Trialkylammoniumgruppen in Kon- m
takt gebracht wird, wobei der Ablauf aus dem Kationenaustauscher in einen Hauptteil und in einen
kleineren Teil aufgeteilt wird, der Hauptteii mit dem
schwach basischen Harz kontaktiert und anschließend mit dem stark basischen Anionenaustauscher ι -,
behandelt wird, dadurch gekennzeichnet.
daß der kleinere Teilstrom direkt auf den stark basischen Anionenaustauscher geleitet wird, wobei
das Verhältnis der als CaCCh-Äquivalente ausgedrückten
Gewichtsteile der Kieselsäure zu den als CaCOa-Äquivalente ausgedrückten Gewichtsteilen
der Mineralsäureionen in der Wassermischung, die mit dem stark basischen Anionenaustauscherharz
kontaktiert wird, zwischen 6/4 und 9,8/0,2 liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Kieselsäureionen zu
den Mineralsäureionen zwischen 8,0/2,0 und 9,5/0,5 liegt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5426069 | 1969-07-09 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2031513A1 DE2031513A1 (de) | 1971-01-28 |
DE2031513B2 DE2031513B2 (de) | 1977-11-10 |
DE2031513C3 true DE2031513C3 (de) | 1978-07-06 |
Family
ID=12965574
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2031513A Expired DE2031513C3 (de) | 1969-07-09 | 1970-06-25 | Verfahren zur Entionisierung von Frischwasser |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
BR (1) | BR7020382D0 (de) |
CH (1) | CH529070A (de) |
DE (1) | DE2031513C3 (de) |
ES (1) | ES382136A1 (de) |
FR (1) | FR2051632B1 (de) |
GB (1) | GB1321058A (de) |
IL (1) | IL34888A (de) |
NL (1) | NL167938C (de) |
SE (1) | SE370063B (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4445044A1 (de) * | 1994-12-08 | 1996-06-13 | Schering Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von entmineralisierten, sterilen, wässrigen Phasen |
DE102006009522A1 (de) | 2006-02-28 | 2007-09-06 | Lanxess Deutschland Gmbh | Kombinationsverfahren zur Demineralisation von Wasser |
-
1970
- 1970-06-25 DE DE2031513A patent/DE2031513C3/de not_active Expired
- 1970-07-03 NL NL7009922A patent/NL167938C/xx not_active IP Right Cessation
- 1970-07-08 FR FR707025393A patent/FR2051632B1/fr not_active Expired
- 1970-07-08 BR BR220382/70A patent/BR7020382D0/pt unknown
- 1970-07-08 ES ES382136A patent/ES382136A1/es not_active Expired
- 1970-07-09 IL IL34888A patent/IL34888A/en unknown
- 1970-07-09 SE SE09570/70A patent/SE370063B/xx unknown
- 1970-07-09 CH CH1040070A patent/CH529070A/fr not_active IP Right Cessation
- 1970-07-09 GB GB3341670A patent/GB1321058A/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL7009922A (de) | 1971-01-12 |
FR2051632A1 (de) | 1971-04-09 |
ES382136A1 (es) | 1973-04-01 |
DE2031513B2 (de) | 1977-11-10 |
NL167938B (nl) | 1981-09-16 |
BR7020382D0 (pt) | 1973-02-08 |
FR2051632B1 (de) | 1973-04-27 |
IL34888A0 (en) | 1970-09-17 |
NL167938C (nl) | 1982-02-16 |
GB1321058A (en) | 1973-06-20 |
IL34888A (en) | 1973-06-29 |
SE370063B (de) | 1974-09-30 |
CH529070A (fr) | 1972-10-15 |
DE2031513A1 (de) | 1971-01-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0056850B1 (de) | Verfahren zur Teilentsalzung von Wässern mit einer Kombination von schwach saurem und basischem Ionenaustauschermaterial und anschliessender Regeneration des Ionenaustauschermaterials | |
EP4036067A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von trinkwasser mit hohem silikatgehalt | |
DE1521896A1 (de) | Verfahren zur Aufrechterhaltung eines korrosionsfreien Mediums in Wassersystemen | |
DE2210450A1 (de) | Verfahren zum Regenerieren von Ionen austauschern | |
DE2031513C3 (de) | Verfahren zur Entionisierung von Frischwasser | |
DE2034361A1 (de) | Verfahren zur Entionisierung von Salzwasserlosungen | |
EP0164670B1 (de) | Verfahren zur Herabsetzung des Waschwasser-Bedarfs von schwachbasischen Anionenaustauschern | |
DE2822280A1 (de) | Verfahren zur behandlung einer salzhaltigen waessrigen fluessigkeit zur entfernung der salze | |
EP0286698B1 (de) | Verfahren zur Entfernung von Schwermetall- und/oder Alkalimetall-Kationen aus wässrigen Lösungen mit Ionenaustauschermaterial | |
DE1006402B (de) | Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxydloesungen mit hohem elektrischem Widerstand | |
EP0065687B1 (de) | Verfahren zur Durchführung katalytischer Reaktionen in wässrigen Medien | |
DE2723297C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von vollentsalztem Prozeßwasser | |
CH643754A5 (en) | Process for converting a strongly basic ion exchanger resin into the bicarbonate form, and use of the ion exchanger resin regenerated according to this process | |
DE2851135C2 (de) | Verfahren zum Regenerieren von zur Entfernung von Anionen starker Säuren aus Rohwässern verwendeten Anionenaustauschern in Hydrogenkarbonatform | |
DE3515299C2 (de) | Verfahren zum Entfernen von Nitraten aus Trinkwasser | |
DE3243147A1 (de) | Verfahren zur meerwasseraufbereitung | |
DE102023118084B3 (de) | Anlage und Verfahren zur Gewinnung von Lithium aus Lithium-haltigen Fluiden unter Verwendung eines ersten Sorbens und eines zweiten Sorbens | |
CH660692A5 (de) | Verfahren zur regenerierung von ionenaustauschern. | |
DE3046361C2 (de) | ||
DE1521896C3 (de) | Verfahren zum selektiven Entfernen von Chromaten aus Industriewassersystemen | |
DE2454672A1 (de) | Verfahren zur wiedergewinnung von chromsaeureloesungen aus chromationen enthaltenden abwaessern | |
DE971482C (de) | Verfahren zur Herstellung technisch reiner Phosphorsaeure | |
AT299831B (de) | Verfahren zur entsalzung waesseriger loesungen unter verwendung von ionenaustauschern | |
DE19542421B4 (de) | Verfahren zur selektiven Verringerung der Konzentration eines in einer Lösung vorhandenen Ions | |
DE1285956B (de) | Verfahren zur Entkieselung von Wasser |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |