DE2303203A1

DE2303203A1 - Klassifizierung von gemischtem ionenaustauscherharz

Info

Publication number: DE2303203A1
Application number: DE2303203A
Authority: DE
Inventors: Joseph E Conway; William A Keilbaugh
Original assignee: Crane Co
Current assignee: Crane Co
Priority date: 1971-12-29
Filing date: 1973-01-23
Publication date: 1974-08-01
Also published as: GB1383734A; BE795237A; JPS5327704B2; FR2217060B1; CA960382A; DE2303203B2; NL7300767A; JPS49102576A; DE2303203C3; FR2217060A1

Description

Klassifizierung von gemischtem Ionenaustauscherharz Bei der Reinigung von Wasser oder anderen FlUssigkeiten werden kationische und anionische Austauscherharze häufig im Gemisch miteinander verwendet, um aufgelöste und suspendierte Materie zu entfernen. Die Verwendung von mischten Harz"-Betten erwies sich gegenüber der Verwendung getrennter Betten aus Anionen- und Kationenaustauscherharzen, als wesentlich vorteilhafter. Dieses Gemisch erlaubt, dass beide Austauschprozesse gleichzeitig bei benachbarten Perlen erfolgen. Die als Ergebnis dieser Verfahren in Freiheit gesetzten (H+) und (OH-) Ionen reagieren miteinander augenblicklich, so dass die Lösung neutral bleibt. Dieses fördert das günstige Gleichgewicht für den Kationen- und Anionenaustausch innerhalb der Säule, was zu einer besseren Ausnutzung des Harzes und zu einem Produkt höherer Qualität führt.
Das gemischte Harzbett-Verfahren weist Jedoch einen sehr unvorteilhaften Nachteil auf. Diese Schwierigkeit tritt auf dem Gebiet der Tonenaustauschharztrennung vor der Re.
generierung auf. Nach der Erschöpfung des Ionenaustauschharzes ist es üblich, die Harze zu "regenerieren", um sie in einem Reinigungssystem für die Wiederverwendung zu befähigen. Da die Kationenaustauschharze normalerweise durch Kontakt mit einer sauren Lösung und die Anionenaustauschharze durch Kontakt mit einer basischen Lösung regeneriert werden, ist es erforderlich, die gemischten Harzbetten vor der Regenerierung in die Kationenaustauscherharz- und Anionenaustauscherharz-Komponenten aufzutrennen.
Die Klassifizierung oder Trennung der teilchenförmigen Ionenaustauschharzbetten hat in einigen Systemen , insbesondere in solchen, die das Fliessbettkonzept verwenden, zu ernsthaften Schwierigkeiten geführt. Üblicherweise wird das sogenannte hydraulische Klas si fi zi erungsverfahren angewandt, indem eine Flüssigkeit, d.h. Wasser mit sorgfältig geregelter Geschwindigkeit durch das gemischte Harzbett nach oben geführt wird, wodurch eine Schichtung des teilchenförmigen Harzes bewirkt wird. Die leichteren Harzteilchen (normalerweise das Anionenaustauscherharz) bewegen sich zu der Spitze, während die schwereren Harzteilchen (normalerweise das Kationenaustauscherharz) in dem unteren Teil des Bettes verbleiben. Es resultieren zwei gut getrennte Harzschichten, die entweder an Ort und Stelle regeneriert oder in getrennte Regenerierungsgefässe übergeführt werden können.
Dieses hydraulische Klassifizierungsverfahren erfordert Jedoch bis zur Vollendung eine erhebliche Zeitspanne. Die für im wesentlichen vollständige Klassifizierung und Trennung eines gesamten Bettes erforderliche Zeit beträgt Ublicherweise 30 Minuten oder mehr. Dieses herkömmliche Verfahren ist mit wechselnden Erfolgen zur Trennung von Harzbett - mengen auf einer mehr oder weniger kontinuierlichen Grundlage modifiziert worden. Der volumetrische Durchsatz pro Einheitsgrösse unter Verwendung dieser modifizierten Verfahren lässt sehr viel zu wünschen übrig. Auch die Ausstattung mit Instrumenten für die Messung und Regelung der Harzhöhen innerhalb der Einheit hat-sieh als schwierig erwiesen.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Trennung eines teilchenförmigen,gemisch ten Ionenaustauscherharzbettes zur Verfügung zu stellen, das die Nachteile der herkömmlichen Verfahren nicht aufweist.
Die Erfindung ist auf ein Verfahren zur Klassifizierung teilchenförmigen gemischten Ionenaustauschharzes in im wesentlichen getrennte Kationenaustauscherharz- und Anionenaustauscherharzfraktionen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das gemischte Harz in die Spitze einer vertikalen säulenförmigen flüssigen Zone eingeführt wird, in der sich das Kationen- und Anionenaustauscherharz mit unterschiedlichen Fallgeschwindigkeiten absetzen und sich hierdurch in im wesentlichen getrennte Fraktionen auftrennen, gerichtet.
Die Erfindung ist auch auf ein Verfahren gerichtet, in dem die vorstehend beschriebene Klassifizierung durch Aufrechterhaltung eines Laminarflusses der Flüssigkeit in der vertikalen säulenförmigen flüssigen Zone in der gleichen Richtung wie der Fluss des teilchenförmigen Harzes, d.h.
abwärts, begünstigt wird.
Die Erfindung ist insbesondere auf ein Verfahren gerichtet, in dem die vorstehend beschriebene Klassifizierung dadurch begünstigt wird, dass eine gemischte Ionenaustauschharzrückstau- und lagerzone von der vertikalen säulenförmigen flüssigen Zone getrennt und unterschieden, Jedoch in Verbindung hiermit, gehalten wird.
Die Erfindung ist auch auf ein Verfahren gerichtet, in dem der Auftrieb eines dieser teilchenfdrmigen,gemischten Ionenaustauschharze in der Vertikalen,säulenförmigen, flüssigen Zone durch das Halten von Luftblasen in dieser Zone vergrössert und das teilchenförmige Harz mit einem hydrophoben, aerophilen Flotationsmittel in Berührung gebracht wird, welches die Harzteilchen selektiv an die Aufblasen anhaftet.
Das Verfahren der Erfindung greift hauptsächlich auf das Prinzip zurück, dass die Jeweiligen Fallgeschwindigkeiten der teilchenförmigen Kationen- und Anionenaustauscherharze in einer viskosen Flüssigkeit, d.h, Wasser, sich erheblich in Abhängigkeit von ihren Unterschieden der Dichte und des Teilchendurchmessers unterscheiden. Es wurde gefunden, dass sich die Dichten und die wirksamen Teilchendurchmesser der üblicherweise verwendeten Kationen- und Anionenaustauscherharze selten in grösserem Ausmass entsprechen.
Tatsächlich wurde gefunden, dass allgemein die Kationenaustauscherharze eine grössere Dichte und einen grösseren, wirksamen Teilchendurchmesser als die üblichen Anionenaustauscherharze aufweisen. Es wurde sodann vermutet, dass, da die herkömmlichen teilchenförmigen Ionenaustauscherharze im wesentlichen rund sind, der ungefähre Unterschied ihrer entsprechenden Fallgeschwindigkeiten in einer viskosen Flüssigkeit durch Anwendung der Prinzipien des Stoke'schen Gesetzes bei Einbringung von Korrekturen für die Inhibierung von Teilchenkollisionen berechnet werden könnte.
Das Stoketsche Gesetz gibt im wesentlichen an, dass die End- oder freie Absetzgeschwindigkeit eines im wesentlichen kugelförmigen Teilchens in einer viskosen Flüssigkeit direkt durch die Dichte und den wirksamen Durchmesser des Teilchens beeinflusst wird. Es wurde dann gefunden, dass, wenn eine Menge von gemischten Kationen- und Anionenaustauscherharzteilchen in die Spitze einer vertikalen Wassersäule inJiziert wurden, eine nahezu vollständige Trennung oder Klassifizierung der zwei Harze erfolgt, bevor diese den Boden der Säule erreichen.
Nach der Klassifizierung können die Fraktionen physikalisch getrennt und in getrennten Gefässen oder an Ort und Stelle regeneriert und in das flüssige Reinigungssystem zurückgeführt werden.
Es wurde gefunden, dass die, für im wesentlichen vollständige Klassifizierung erforderliche Zeit durch das erfindungsgemässe Verfahren gegenüber der, die für das bekannte hydraulische Klassifizierungssystem erforderlich ist, beträchtlich verringert wurde.
Die Kationen- und Anionenaustauscherharzteilchen in dem gemischten Bett, das klassifiziert werden soll, sollten vorzugsweise sowohl hinsichtlich der Dichte als auch des wirksamen Teilchendurchmessers sich unterscheiden. Es wird Jedoch darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemässe Verfahren auch zur Klassifizierung gemischter Betten verwendbar ist, indem die Harze lediglich in Bezug auf eine dieser Variablen sich unterscheiden.
Tatsächlich wird Jeglicher Unterschied der Dichte dazu dienen, eine wirksame Klassifizierung zu ermöglichen. Im allgemeinen ist es jedoch bevorzugt, dass das Verhältnis der Dichte des schwereren Ionenaustauscherharzes zu der Dichte des leichteren lonenaustauscherharzes zumindest etwa 1.05: 1.0 beträgt, um eine optimale Trennung zu err eichen.
Eine wirksame Klassifizierung wird auch faktisch durch Jeden Unterschied in den jeweiligen Teilchendurchmessern erreicht. Im allgemeinen ist es jedoch bevorzugt, dass das Verhältnis der Durchmesser der grösseren Teilchen zu dem Durchmesser der kleineren Teilchen zumindest etwa 1.1 1.0 beträgt, um die Klassifizierung zu optimieren.
Darüberhinaus wird darauf hingewiesen, dass gemischte Harze, in denen die Kationen- und Anionenaustauscherharzteilchen im wesentlichen bezüglich des Teilchendurchmessers und der Dichte identisch sind, durch die Aus führungs form des erfindungsgemässen Verfahrens klassifiziert werden können, in der selektive flotationsfördernde Stoffe angewandt werden, um einem der teilchenförmigen Harze einen grösseren Auftrieb als dem anderen zu verleihen.
Das Klassifizierungsverfahren kann durch Aufrechterhaltung eines laminaren, abwärtsgerichteten Flüssigkeitsstromes in der vertikalen, säulenförmigen, flüssigen Klassifizierungszone begünstigt werden. Dieser laminare Flüssigkeitsstrom bildet den teilchenförmigen Harz fluss stromlinienförmig aus und begrenzt bis zu einem gewissen Ausmass die willkürliche vertikale Bewegung der Teilchen. Dieses führt zu einer Verringerung der Gesamtzahl der inhibierenden Teilchenzusammenstösse. DarUberhinaus beeinflusst die hydraulische Transportenergie, die aus dem abwärtsgerichteten Wasserfluss resultiert, die Fallgeschwindigkeit der Teilchen mit dem grösseren Oberflächenbereich in einem grösseren-Ausmass als Jene der kleineren Teilchen. Wasser wird vorzugsweise als Hilfsflüssigkeit verwendet. Die Geschwindigkeit des Laminarflusses der Flüssigkeit ist nicht starr festgelegt und kann eine Reynold-Zahl von annähernd 200 bis annähernd 2200 in Abhängigkeit von der Temperatur der VerfahrensflUssigkeiten aufweisen.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann weiter dadurch begünstigt werden, dass eine gemischte Ionenaustauscherharzlagerzone getrennt und unterschieden, Jedoch in Verbindung mit der vertikalen, säulenförmigen Zone gehalten wird. Die Lagerzone sollte ausreichendgross sein, um das Volumen der zu klassifizierenden gemischten Harze plus dem Raum aufzunehmen, der eine 80 %ige oder grössere Expansion Jenes Volumens des Harzes erlaubt. Die Gesamtwirksamkeit des Verfahrens wird in verschiedenen Richtungen verbessert.
Zum Ersten dient die Zone als ein Harzaufnahmegefäss und als Vorrichtung für die gleichförmige InJektion des gemischten Harzes in die vertikale, säulenförmige Klassifizierungszone. Darüberhinaus sieht die Lagerzone eine Vorrichtung zum Rückstau des gemischten Ionenaustauscherharzes vor, um Feinstoffe vor der Klassifizierung hiervon zu entfernen.
Der Durchmesser der Rückstausektion kann grösser als jener der Hauptklassifizierungssäule gemacht werden, wodurch eine Verringerung der Höhe der Gesamteinheit ermöglicht wird.
Darüberhinaus kann das gemischte Harz vorläufig gemäss den vorstehend beschriebenen bekannten Verfahren hydraulisch klassifiziert werden, bevor es in die Hauptklassifizierzone injiziert wird. Die Lagerzone weist vorzugsweise eine zylindrische Form auf.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird weiter durch Erhöhung des Auftriebs eines der teilchenförmigen Harze in der Klassifizierungszone begünstigt. Dies wird dadurch erreicht, dass man eine Luftblasendispersion in der flUssigen Klassifizierungszone erhält und das teilchenförmige Harz mit einem hydrophoben, aerophilen Flotationsmittel, das selektiv das Kationen- oder Anionenharz an die Luftblasen anhaftet und hierdurch ihren Auftrieb erhöht, in Berührung bringt. Wenn sich die Harze in der Dichte und den Teilchendurchmessern unterscheiden, wird der Förderungsstoff derart ausgewählt, dass der Auftrieb des teilchenförmigen Harzes mit der geringsten Fallgeschwindigkeit in der Klassifizierungsflüssigkeit erhöht wird. Es ist offensichtlicht, dass dies dazu beiträgt, die erforderliche Zeit für eine im wesentlichen vollständige Klassifizierung der gemischten Harze zu verkürzen.
Im allgemeinen wurde gefunden, dass die Anionenaustauscherharze die geringsten Fallgeschwindigkeiten in einer viskosen Flüssigkeit aufweisen und deshalb ihnen vorzugsweise durch die selektive Luftblasen-Flotationstechnik ein Auftrieb verliehen wird. Es wird Jedoch darauf hingewiesen, dass in Abhängigkeit von dem Jeweiligen angewandten Förderstoff der Auftrieb Jeglichen Ionenaustauscherharzes erhöht werden kann.
Unter denen für Anionenaustauscherharze spezifischen flotationsfördernden Stoffen, die erfindungsgemäss verwendet werden können, sind viele der anionischen Polyelectrolyte, die sich bei der Wasserbehandlungsindustrie heute im Allgemeinverbrauch befinden. Diese stellen wasserlösliche hochmolekulare, polymere Verbindungen, z.B. Polyamine, dar.
Weitere derartige anionische Förderungsstoffe sind Alkylsulfate, Xanthate, Dithiophosphate, Dithiocarbamate und Arylsulfonate, (arenesulfonate).
Für Kationenaustauscherharze spezifische Flotationsförderer, die erfindungsgemäss verwendet werden können, umfassen viele der sich im derzeitigen Allgemeingebrauch befindlichen kationischen Polyelectrolyte. Die wasserlöslichen Salze von Polyacrylamiden sind für diese hochmolekularen polymeren Verbindungen typisch. Andere derartige Materialien stellen primäre Amine, quarternäre Ammoniumsalze, primäre AmmoniumrAlkylpyridiniumsalze und Thiocarbanil id dar.
Derartige Förderstoffe für sowohl Kationen- und Anionenaustauscherharze sind, wie vorstehend ausgefahrt wurde, im Handel zahlreich erhältlich.
Die Haupterfordernisse für diese F6rderstoffe sind, dass diese für einen bestimmten Typus des lonenaustauscherharzes, d.h. des anionischen oder kationischen, spezifisch sind, dass sie nicht die Austauschkapazität des Ionen aus tauscherharzes stören und dass sie die Fähigkeit zur Anziehung von Luftblasen aufweisen.
Die verwendete Förderstoffmenge ist nicht übermässig kritisch. Im allgemeinen wird eine derartige Menge angewandt, die eine 1 ppm Lösung erzeugt, deren Volumen dem des getrennten Harzes äquivalent ist.
Die Luftblasen werden in der säulenförmigen, flüssigen Zone, vorzugsweise durch Einpressen von Luft in eine Wassermenge erzeugt. Nach der Lehre des Henry Gesetzes ist die sich in Wasser bei 2.81 atü (40 psig) lösende Luftmenge erheblich. Wenn das mit Luft verpresste Wasser in die Klassifizierungszone injiziert wird, die bei Atmosphärendruck gehalten wird, bewirkt der Druckabfall, dass der grösste Teil der aufgelösten Luft aus der Lösung in Form feiner Blasen heraustritt. Diese Blasen werden sodann mittels des selektiven Förderstoffs dem Ionenaustauscherharz angehaftet, dessen Auftrieb erhöht werden soll.
Das Verhältnis von Kationenaustauscherharz zu Anionenaustauscherharz hat eine geringe Wirkung, sofern überhaupt, auf die Wirksamkeit des Verfahrens. Es wurde beispielsweise festgestellt, dass äquivalente Ergebnisse erhalten werden, wenn das Gewichtsverhältnis von Kationenaustauscherharz zu Anionenaustauscherharz von 2 : 1 zu 1 : 2 variiert.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, die keine Einschränkung darstellen: In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in der Luft-, FlUssigkeit- und Flüssigkeits-Harzschlammfliesswege als durchgezogene Linien und ein abgekürzter Kontrollkreis als unterbrochet ne Linie angegeben- sind. Der Kontrollkreis kann elektrische, hydraulische oder pneumatische Mittel, bzw. Vorrichtungen oder jegliche Kombination hiervon umfassen.
Durch den hydraulisch-pneumatischen Akkumulator 1 tritt Luft durch Rohr 4, eine Druckregelvorrichtung 5 und Ventil 6 ein. Wasser, das in das Gefäss durch Rohr 7 und Ventil 8 eintritt, berührt.eine Diffusionsplatte 9, die ein beträchtliches Anwachsen des Oberflächenbereiches des eintretenden Wassers hervorruft. Das Wasser fällt durch den Luftraum 2, der sich auf einem Druck von 2.81 Atü (40 psig) befindet. Gemäss dem Henrytschen Gesetz ist in diesem Wasser eine-erhebliche Luftmenge gelöst. Die Wasserhöhe in dem unteren Teil des Gefässes 3 wird durch eine, die obere und untere Höhe regelnde Vorrichtung lOa und lOb jeweils eingestellt, die die Öffnung oder Schliessung des Ventils 8 je nach Erfordernis bewirken. Dieses Wasser, das eine hohe Konzentration an hierin aufgelöster Luft aufweist, wird zur Füllung der Haupttrennungssäule 28: der Trennungseinheit 27 für den Rückstau und als Abflusswasserquelle verwendet. Das Wasser verlässt den Akkumulator 1 über Ventil 12 und Rohr 13. Wenn das Wasser in die Trennungseinheit 27 eintritt, welche sich im wesentlichen auf Atmosphärendruck befindet, tritt ein Grossteil der aufgelösten Luft aus der Lösung unter Erzeugung einer Vielzahl sehr kleiner Blasen heraus.
Erschöpftes gemischtes Harz wird durch Rohr 38 und Ventil 37 der Rückstau-Harzinjektionssektion 29 der Trennungseinheit 27 in Schlammform zugeführt. Überschüssiges Harztransferwasser wird durch Ventil 34 und Rohr 33 abgelassen. Das Ventil 34 ist normalerweise geöffnet und wird in Betrieb gesetzt oder geschlossen, wenn der Flüssigkeitsspiegel in der Rückstausektion 29 unter den Höhenanzeiger 56 fällt, der in der vertikalen, geraden Seite der RUckstausektion 29 angebracht ist. Wenn der Harztransfer vollständig erfolgt ist, wird Ventil 37 geschlossen. Der Haupttrennsäule 28 Füllwasserfliessweg geht durch Ventil 12, das mit Akkumulator 1 durch Rohre 13 und 14~und anschliessend durch Ventil 15 verbunden ist. Dieses Ventil 15, das normalerweise offen ist, wird betätigt oder geschlossen, wenn der Wasserspiegel den Höhenanzeiger 48 berührt, der sich in der Expansionskammer 32'befindet, die wiederum auf dem Kugelventil 30-Abzugsrohr 31 befindlich ist. Die Expansionskammer 32 soll die Möglichkeit einer Fehlfunktion des Höhenanzeigers 48 infolge von Gasbindung verringern.
Der Fliessweg des Rückstauwassers geht durch Rohr 16, Ventil 17, den Scheibenradgaszähler 18, Ventil 20,und wird schliesslich in die Rückstausektion 29' durch einen umlaufenden Verteiler (circumferential distributor) 35# geführt.
Spurenmengen eines anionisch - selektiven Fördermittels werden dem RUckstauwasser durch Rohr 24#und Ventil 25>zugefügt. Das Rückstauwasser wird aus der Rückstausektion 20 durch Ventil 34 und Rohr 33 zum Abfluß abgelassen. Nach einer vorbestimmten Zeitdauer werden die Ventile 17' und 25 geschlossen und das Harz absinken gelassen.
Vor der Öffnung des Ventils 30 wird ein hydrauliæher Gegendruck auf die Auslasseite des Rohrs 43 ausgeUbt. Dies wird durch Öffnung der Ventile 40, 41 und 46 erreicht. Das zur Ausübung dieses Gegendrucks verwendete Wasser wird aus dem System durch Rohr 45 und Ventil 46 in ein Becken zur Wiederverwendung asgelassen.
Zu dieser Zeit wird,nach-dem Ventil 30 geöffnet ist, das Ventil 44 geöffnet und das Ventil 46 geschlossen. Wenn Ventil 30 geöffnet wird, fällt das Harz, das in der RUckstausektion 29 absinken gelassen worden war, in die Haupttrennsektion 28. Wenn das Harz in die Haupttrennsäule 28 eintritt, berührt es einen Verteiler 47, der in nächster Nähe der Spitze angeordnet ist, und die Verteilung des Harzes ueber den gesamten Oberflächenbereich der Säule bewirkt. Der auf das Auslassende des Rohrs 43 ausgeübte hydraulische Rtlckdruck wird derart geregelt, dass der Wasserfluss aus der Trennungseinheit 27 inhibiert, Jedoch nicht gestoppt wird. Der Abwärtsstrom des Wassers in der Trennungseinheit 27 wird in dem laminaren Flussbereich gehalten.
Wenn der Flüssigkeitsspiegel in der Rückstausektion-29 unter den Höhenanzeiger 36 fällt, wird das Ventil 34, das zuvor als normalerweise offenstehend beschrieben wurde, geschlossen, und Ventil 26, das normalerweise geschlossen ist, geöffnet. Sodann tritt ein Wasserstrom in die Rückstausektion 29 durch das Rohr 13, den Rotameter 19, und die Ventile 23 und 26Sein. Dieser Wasserstrom wird derart reguliert, dass der Flüssigkeitsspiegel in der Rückstausektion 2konstant gehalten wird.
Unter diesen Bedingungen wird das gemischte Harz inbestimmte Schnitte aufgetrennt, wenn es sich durch die Haupttrennsäule 28 nach unten bewegt. Aus den vorstehend erörterten Gründen erreicht das Kationenharz den Boden der Säule 28 zuerst-und tritt durch Rohr 43 aus. Das für die Ausübung dieses hydraulischen RUckdruckes auf das Austrittsende des Rohrs 43 verwendete Wasser wird nun dazu verwendet, das Kationenharz durch das Ventil 64 und das Rohr-49 zu einem Kationenregenerationssystei (das nicht gezeigt ist) zu befördern. Nachdem das Kationenharz die Hauptsäule 28 verlässt, wird das Ventil 40 geschlossen und das auf dem Nebenschlussrohr 22 -angeordnete Ventil 21 geöffnet. Dies erhöht den Abwärtsstrom des Wassers in der Trennungseinheit 27 erheblich, wodurch ein schneller Austritt des Anionenharzes aus dieser Einheit durch Rohr 43 bewirkt wird. Dies wird sodann durch das Ventil 44 und das Rohr 49 einem Anionenregenerationssystem (das nicht gezeigt ist) zugeführt, Da die Temperatur des Aufbereitungswasser (proeess water) einen erheblichen Einfluss auf die Harzabsinkgeschwlndigkeit besitzt, ist eine Vorrichtung zur Regulierung der Aufbereitungsströme vorgesehen worden, um diesen Einfluss auszugleichen.
Eine Temperaturmessvorrichtung 11 ist auf der vertikalen geraden Seite des Akkumulators 1 in der NShe des Wasserauslassrohrs 13 angebracht. Diese Temperaturmessvorrichtung 11 wird dazu verwendet, um die automatische Drosselung der Ventile 20, 23bund 41 zu regeln.
Beispiele Eine Folge von Versuchen wurde unter Verwendung einer pilot plant in der die Haupttrennsäule einen Durolnesser ton 10.16 cm (4 inch) und eine Höhe von 304.8 cm (10 Fuss) und alle vorstehend beschriebenen Merkmale aufwies, durchgefUhrt. Etwa 9.91 dm3 (0.35 Kubikfuss) eines gemischten Ionenaustauscherharzes wurden in die Spitzensektion eingeführt. Mit dieser Einheit wurde eine 90 sige Trennung der beiden Harze in annähernd 3 Minuten erreicht. Durch diese Versuchsfolge wurde weiter festgestellt, dass eine Veränderung des Verhältnisses von Kationen- zu Anionenharz in dem Gemisch von 2 : 1 zu 1 : 2 die Ergebnisse nicht beeinflusste. Die in der Versuchsfolge verwendeten Harze stellten handelsübliche Kationei> und Anionenharze dar, die durch lange Aussetzung in Leitungswasser mit einem Gesamtgehalt aufgelöster Feststoffe von annähernd 200 ppm erschöpft worden warenEs ist offensichtlich, dass durch Vergrösserung der Höhe der Trennungssäule über 304.8 cm hinaus die Haupttrennung messbar verbessert wird.
Eine zweite Versuchsfolge wurde durchgeführt, wobei festgestellt wurde, dass die Temperatur einen erheblichen Einfluss auf die Gesamtleistung dieses Verfahrens nimmt. Für diese Versuche wurden Wärmeaustauscher, die die Aufbereitungsflüssigkei tstemperatur regeln, hinzugefügt und eine Prüffolge über einen Bereich von 10.0 bis 32.20C (500-900F) durchgeführt. Es wurde gefunden, dass durch Regelung der Abwärtsstromkomponente es ziemlich leicht ist, den gleichen Prozentsatz an Harztrennung in gleichen Zeitabschnitten über den studierten Temperaturbereich zu reproduzieren. Für diese Versuchsfolge wurden gleicher Typus, Form, Volumen und Verhältnisse der lonenaustauscherharze, die in Beispiel 1 angegeben wurden, verwendet.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Klassifizierung von teilchenförmigen gemischtem Ionenaustauscherharz in im wesentlichen getrennte Kationen - und Anionenaustauscherharzfraktionen mit unterschiedlichen Dichten und/oder wirksamen Teilchendurchmessern, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass man das gemischte Harz in die Spitze einer vertikalen, säulenförmigen, flüssigen Zone einführt, in der die Kationen- und Anionenaustauscherharze mit unterschiedlichen Fallgeschwindigkeiten absinken und hierdurch in zwei im wesentlichen getrennte Fraktionen geteilt werden, welche getrennt gesammelt werden, wobei die Klassifizierung durch Aufrechterhaltung eines laminaren Abwärtsstroms einer Flüssigkeit in der vertikalen, säulenförmigen, flüssigen Zone begünstigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass die gesammelten Fraktionen regeneriert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass die Geschwindigkeit des laminaren Flüssigkeitsstroms eine Reynold Zahl in dem Bereich von etwa 200 bis etwa 2200 ergibt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass man die Geschwindigkeit der Flüssigkeit zum Ausgleich der Temperatur regelt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass das Verhältnis der Dichte des schwereren Ionenaustauscherharzes zu der Dichte des leichteren Ionenaustauscherharzes zumindest etwa 1.05 : 1.0 beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass das Verhältnis des wirksamen Teilchendurchmessers des schwereren Ionenaustauscherharzes zu dem wirksamen Teilchendurchmesser des leichteren Austauscherharzes zumindest etwa 1.1 : 1.0 beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass man durch Getrennt-und Unterschiedenhalten einer gemischten Ionenaustauscher* harzlager- und rückstauzone von der vertikalen, säulenförmigen, flüssigen Zone, die Jedoch verbunden sind , die Klassifizierung begünstigt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , das die Lagerzone als Aufnahmezone für das gemischte Ionenaustauscherharz und als eine Vorrichtung zur gleichförmigen Injektion des gemischten Harzes in die vertikale, säulenförmige, flüssige Zone dient.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass man das gemischte Ionenaustauscherharz in der Lagerzone zur Entfernung von Feinstoffen vor der Klassifizierung zurückstaut.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass man das gemischte Ionenaustauscherharz in der Lagerzone vor der Einführung in die vertikale, säulenförmige, flüssige Zone vorbereitend hydraulisch klassifiziert.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass man den Auftrieb eines der teilchenförmigen gemischten Ionenaustauscherharze in der vertikalen, säulenförmigen, flüssigen Zone durch Aufrechterhaltung von Luftblasen in dieser Zone erhöht und das teilchenförmige Harz mit einem hydrophoben, aerophilen Flotationsmittel in Berührung bringt, welches die Harzteilchen selektiv an die Luftblasen anhaftet.

12. Verfahren naeh Anspruch 11, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t ,dsssdas Kationenaustauscherharz und das Anionenaustauscherharz im wesentlichen äquivalente Dichten und wirksame Teilchendurchmesser aufweisen.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n -z z e i c h n e t , dass man den Auftrieb des teilchenförmigen Anionenaustauscherharzes durch Anwendung eines für das Anionenaustauscherharz selektiven Flotationsmittels erhöht.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass man als Flotationsmittel eines der synthetisch erzeugten anionischen Polyelektrolyten, die aus Polyaminen bestehen, verwendet.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass das Flotationsmittel unter der Gruppe der natürlichen oder synthetischen anionischen Flotationsförderer ausgewählt ist, die aus Dithiophosphat, Dithiocarbamat, Aryl sul fonat, Alkylsulfat und Xanthat besteht.

16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n -z e 1 c h n e t , dass man den Auftrieb des teilchenförmigen kationischen Austauscherharzes durch Anwendung eines für das kationische Austauscherharz selektiven Flotationsmittels erhöht.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass man als Flotationsmittel eines der synthetisch erzeugten , kationischen Polyelectrolyten, die aus Polyacrylamiden bestehen, verwendet.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass man das Flotationsmittel aus der Gruppe der natürlichen oder synthetischen kationischen Flotationsförderer auswählt, die aus primärem Amin, quaternärem Ammoniumsalz, primärem Ammoniumsalz, Alkylpyridiniumsalz und Thiocarbanilid besteht.

19. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch g e k e-n n -z e i c h n e t , dass in der vertikalen, säulenförmigen, flüssigen Zone Luftblasen durch Aufrechterhaltung von im wesentlichen Atmosphärendruck in dieser Zone und Anwendung einer Flüssigkeit hierin, die durch einen im wesentlichen oberhalb Atmosphärendruck liegenden Druck gelöste Luft enthält, erzeugt werden.