DE2854249C2 - Verfahren zum Regenerieren eines Mischbettfilters - Google Patents

Description

Die Erfingung betrifft die Regenerierung von Mischbettfiltern, die zur Entfernung von Siliziumdioxiyd und verschiedenen Mineralsalzen aus Wasser verwendet worden sind.

Siliziumdioxyd ist in praktisch allen natürlichen Gewässern vorhanden und zwar üblicherweise in Mengen von 1 bis 200 mg/l oder mehr. Seine Gegenwart in Wasser bedingt in zahlreichen betrieblichen Anwendungen erhebliche Schwierigkeiten.

Ein Verfahren zum Entfernen von Siliziumdioxyd sowie von verschiedenen Mineralsalzen aus Wasser besteht in einem direkten Kontakt mit einer homogenen Mischung eines Anionen- und Kationenaustauscherharzes in einem Mischbettfilter, in dem die Anionen und Kationen, welche die Salze bilden, ausgetauscht werden. Dieser direkte Austausch findet statt, bis die Austauschkapazität des Harzes als erschöpft anzusehen ist. Normalerweise geschieht dies, wenn die Harze mit den aus dem Wasser aufgenommenen Ionen gesättigt werden. Dann ist es erforderlich, die Austauschkapazität durch Regenerierung wieder herzustellen.

Bei einem typischen Ionenaustauschverfahren wird eine im wesentlichen homogene Mischung aus Anionen- und Kationenaustauscherharzen in zwei ausgeprägte Schichten getrennt, bevor man die Regenerierung vornimmt. Dies wird im allgemeinen erzielt, indem man Wasser nach oben durch das Mischbettfilter strömen läßt (was man oftmals als "Rückwaschen" bezeichnet), wodurch eine Trennung aus Anionen- und Kationenaustauscherharzen in zwei Schichten aufgrund der unterschiedlichen Dichten der Anionen- und Kationenaustauscherharze bewirkt wird. Im allgemeinen nimmt das Anionenaustauscherharz die obere Schicht ein, während das schwere Kationenaustauscherharz sich in der unteren Schicht ansammelt.

Nach dem sogenannten "hydraulischen Entmischen" eines Mischbettes in der vorgenannten Weise kann die Regenerierung des Ionenaustauscherharzes durchgeführt werden, indem man zunächst eine Anionenregenerierlösung durch das Anionenaustauscherharz strömen läßt und dann eine Kationenregenerierlösung durch das Kationenaustauscherharz (s. Samuel B. Applebaum "Demineralisierung von Ionenaustauscherharzen", Academic Press, New York, 1968, und "Ionenaustauscher" von K. Dorfner, 1970, Seiten 1977 bis 180).

Die Verfahren zum Regenerieren der Anionen- und Kationenaustauscherharze sind häufig nicht ausreichend, um die Konzentration an Siliziumdioxyd im behandelten Wasser auf ultraniedrige Niveaus, d. h. auf Konzentrationen von weniger als 0,01 mg/l, berechnet als SiO[tief]2, zu vermindern. Im Hinblick auf die Vorteile, die bei einer Verminderung der Mengen an SiO[tief]2 in für Industriezwecke verwendeten Wasser vorliegen, ist es wünschenswert, eine einfache und leichte Verfahrensweise zur Verfügung zu haben, mittels derer man die Konzentration von Siliziumdioxyd auf Niveaus unterhalb der gegenwärtig erhältlichen vermindern kann.

Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß man beim Regenerieren von Anionen- und Kationenaustauscherharzen in einem Mischbett-Demineralisator in der nachfolgend beschriebenen Weise eine im wesentlichen vollständige Entfernung von Siliziumdioxyd aus Wasser bewirken kann. Dieses Ergebnis wird durch die Entdeckung ermöglicht, daß Siliziumdioxyd sowohl vom Kationenaustauscherharz als auch vom Anionenaustauscherharz entfernt wird. Übliche Mischbettionenaustausch-Regenerierverfahren, bei denen eine Anionenregenerierlösung nur in das Anionenaustauscherharz geleitet wird, genügen nicht, um ultraniedrige Niveaus an Siliziumdioxyd in dem behandelten Wasser zu erzielen, weil das Siliziumdioxyd aus dem Kationenaustauscherharz nicht entfernt wurde. In gleicher Weise wird durch das anfänglich Durchströmen der Anionenregenerierlösung durch sowohl das Anionen- und Kationenaustauscherharz lediglich das Siliziumdioxyd aus dem Anionenaustauscherharz in das Kationenaustauscherharz gewaschen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Mischbettfilter, dessen Ionenaustauscherkapazität während der Demineralisation eines Mineralsalzes und Siliciumdioxyd enthaltenden Wassers vermindert worden ist, so zu regenerieren, daß nur noch sehr geringe Mengen an Siliciumdioxyd in dem Mischbettfilter vorliegen.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß dem Patentanspruch gelöst.

Weil das in dem Anionenaustauscherharz vorhandene Siliziumdioxyd während der Anfangswaschung aus dem Harz entfernt worden war, wird bei der nachfolgenden Behandlung von sowohl dem Anionen- als auch dem Kationenaustauscherharz eine Vervollständigung der Regenerierung des Anionenaustauscherharzes bewirkt, und auch eine Entfernung des Siliziumdioxyds aus dem Kationenaustauscherharz, ohne daß eine Verunreinigung des Harzes mit dem Siliziumdioxyd aus dem Anionenaustauscherharz erfolgt. Das Kationenaustauscherharz wird dann durch Berührung mit einer Kationenregenerierlösung regeneriert werden.

Wird eine Mischbettfilteranlage mit einem Anionen- und Kationenaustauscherharz, die erfindungsgemäß regeneriert worden sind, wieder in Betrieb genommen und siliziumdioxydhaltiges Wasser durchgeleitet, so wird eine im wesentlichen vollständige Entfernung des Siliziumdioxyds aus dem Wasser bewirkt, d. h. die Konzentration an Siliziumdioxyd in dem behandelten Wasser liegt unterhalb 0,1 mg/l, berechnet als SiO[tief]2.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines typischen Ionenaustauscherverfahrens;

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ionenaustauscherregenerierverfahrens.

In den Fig. 1 und 2 sind nur solche Details angegeben, die für das Verständnis der Erfindung erforderlich sind.

In Fig. 1 wird ein Mischbett-Demineralisator 2 gezeigt, der ein Festbett 4 aus einem Anionenaustauscherharz 6 in homogener Mischung mit einem Kationenaustauscherharz 8 enthält. Eine Grenzflächenverteilungsvorrichtung 10 ist im Festbett 4 angebracht. Die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten jeweiligen Anionen- und Kationenaustauscherharze sind nicht kritisch und können im weiten Umfang variiert werden. Bevorzugt werden stark basische Anionen- und stark saure Kationenaustauscherharze. Weiterhin wird bevorzugt, daß man solche Harze verwendet, wie sie auf dem Markt erhältlich sind. Im allgemeinen hat das Anionenaustauscherharz eine geringere spezifische Dichte als das Kationenaustauscherharz. Üblicherweise liegt die Dichte der Harze im Bereich von 195 bis 293 kg/m³ und die Teilchengröße im Bereich von etwa 0,84 bis etwa 0,3 mm.

Wie in Fig. 1 gezeigt wird, wird Siliciumdioxyd und verschiedene Mineralsalze enthaltendes Wasser in einen Demineralisator 2 durch die Leitung 12 eingeleitet und nach unten über einen Freiraum 14 und dann durch ein Bett aus im wesentlichen einer homogenen Mischung eines Anionen- und Kationenaustauscherharzes geleitet, wobei dei Salze durch Direktaustausch der Anionen und Kationen aus den Salzen mit den Anionen- und Kationenanteilen aus den Austauscherharzen ausgetauscht werden. Die jeweiligen Mengen an in dem Demineralisator verwendeten Anionen- und Kationenaustauscherharzen sind nicht kritisch und hängen im allgemeinen von der Menge der in dem zu behandelnden Wasser vorhandenen Ionen ab. Mit der Entfernung der Salze aus dem Wasser mittels Ionenaustausch wird auch zumindest ein Teil des im Wasser vorhandenen Siliziumdioxyds daraus entfernt. Die genaue Art, auf welche Siliziumdioxyd aus dem Wasser entfernt wird, ist nicht mit Sicherheit bekannt. Ob das Siliziumdioxyd aus dem Wasser von den Harzen adsorbiert wird, ob es mit den Harzen ausgetauscht wird, oder ob es auf den Harzen abgelagert wird, spielt keine Rolle, weil die Harze, sofern sie gemäß der vorliegenden Erfindung regeneriert worden sind, das Siliziumdioxyd wirksam aus dem Wasser entfernen. Das sowohl von Siliziumdioxyd und Mineralsalzen befreite Wasser verläßt den Demineralisator 2 durch die Leitung 16. Gewünschtenfalls kann das Wasser auch durch den Demineralisator 2 aufwärts geführt werden.

Der normale Betrieb wird aufrecht gehalten, bis die Ionenaustauschkapazität der Harze erschöpft ist und dann müssen die Harze für die weitere Verwendung regeneriert werden.

Der jeweilige Zeitpunkt, zu dem die Harze als erschöpft gelten, hängt nicht nur von ihrer Fähigkeit (d. h. Kapazität) ab, Ionen auszutauschen, sondern auch von wirtschaftlichen Überlegungen. Es kann beispielsweise wünschenswert sein, Harze zu regenerieren, deren Ionenaustauscherkapazität nur geringfügig vermindert wurde, um einen im wesentlichen wieder frischen Ionenaustauscher zu erhalten, anstelle, daß man die Kapazität auf ein weit niedrigeres Niveau abfallen läßt, um dann erst eine Regenerierung auf eine frische Kapazität oder eine Kapazität, die darunter liegt, vorzunehmen. Der hier verwendete Ausdruck "Regenerierung" oder der Ausdruck "regeneriert" bedeutet, daß ein Ionenaustauscherharz gewonnen wird, das eine größere Ionenaustauscherkapazität hat, im Vergleich zu einem erschöpften Ionenaustauscher.

Vor der eigentlichen Regenerierung ist es erforderlich, die im wesentlichen homogene Mischung aus Anionen- und Kationenaustauscherharzen in zwei diskrete Schichten aufzutrennen. Dies kann man durch Rückspulen mit einer Flüssigkeit, üblicherweise mit dem zu behandelnden Wasser bewirken. Dies wird in Fig. 1 ersichtlich, wenn man eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser in den Demineralisator 2 durch die Leitung 16 einführt und dann nach oben durch das Mischbett 4 weiterführt und durch die Leitung 12 aus dem Demineralisator 2 ausströmen läßt. Das nach oben fließende Wasser flotiert das Mischbett so, daß die Anionen- und Kationenaustauscherharze eine Anionenaustauscherharzschicht 18 und eine Kationenauschtauscherharzschicht 20 ergeben, wie dies in Fig. 2 gezeigt wird. Die für die Trennung der Harze erforderliche Zeit kann stark variieren und hängt von zahlreichen Faktoren, wie der Menge und der Größe der Teilchen, der Wasserfließgeschwindigkeit, der Wassertemperatur und dergl. ab. Wenn man die hydraulische Entmischung für vollständig hält, wird der Fluß des Wassers in dem Demineralisator 2 gestoppt und man läßt die Anionen- und Kationenaustauscherschichten sich absetzen, und das Wasser läßt man im Tank mit den Harzen. Die Ionenaustauscherharze sind jetzt für die Regenerierung, die anhand der Fig. 2 beschrieben wird, fertig.

In Fig. 2 wird eine Anionenregenerierlösung in den Demineralisator durch die Leitung 22 und durch eine Verteilungsvorrichtung 24 geleitet und fließt nach unten nur durch die Schicht aus dem Anionenaustauscherharz 18 und verläßt den Demineralisator durch die Leitung 26, die beispielsweise zu einem Abwasserreservoir führt. Die Ventile 28 und 30 sind geöffnet, und während dieser Betriebweise sind die Ventile 32 und 34 geschlossen. Während die Anionenregenerierlösung durch das Anionenaustauscherharz 18 fließt, findet ein direkter Austausch der Anionen zwischen der Regenerierlösung und dem Austauscherharz statt. Zusätzlich wird wenigstens ein Teil des auf dem Anionenaustauscherharz vorhandene Siliziumdioxyds davon abgewaschen und aus dem Demineralisator durch die Leitung 26 abgeführt. Gewünschtenfalls kann man die Anionenregenerierlösung auch im Aufwärtsstrom anstelle eines Abwärtsstromes anwenden.

Die Anionenregenerierlösung besteht am vorteilhaftesten aus einer alkalischen Lösung, beispielsweise einer Lösung, die ein alkalisches Reagens in einer Menge von weniger als 10 Gew.-% enthält. Vorzugsweise enthält die Anionenregenerierlösung 1 bis etwa 8 Gew.-%, insbesondere etwa 2 Gew.-% alkalisches Reagens. Typische alkalische Reagenzien schließen Natriumcarbonat, NH[tief]3 und NaOH ein. NaOH wird bevorzugt.

Es ist wesentlich, daß nur etwa 30 bis etwa 80 Vol.-%, vorzugsweise etwa 60 bis 80 Vol.-%, der Anionenregenerierlösung zunächst durch die Anionenaustauscherharzschicht 18 fließen. Dies ist deshalb so, weil gefunden wurde, daß das aus dem Wasser entfernte Siliziumdioxyd auch von dem Kationenaustauscherharz entfernt wird. Daher würde das anfängliche Überleiten der Anionenregenerierlösung durch sowohl die Anionenaustauscherharzschicht 18 und die Kationenaustauscherharzschicht 20 lediglich dazu dienen, das in der Schicht 18 vorhandene Siliziumdioxyd in die Schicht 20 zu waschen und die Schicht 20 dadurch zusätzlich mit Siliziumdioxyd zu verunreinigen. In ähnlicher Weise würde aber auch das alleinige Waschen des Anionenaustauscherharzes mit der Anionenregenerierlösung das Siliziumdioxyd aus dem Kationenaustauscherharz nicht entfernen. Somit dient die erste Stufe des erfindungsgemäßen

Regenerierverfahrens zum Teil zur Regenerierung des Anionenaustauscherharzes in Schicht 18 und um das Siliziumdioxyd daraus zu waschen, wobei eine Verunreinigung der Kationenaustauscherharzschicht 20 mit Siliziumdioxyd aus der Anionenaustauscherharzschicht 18 während des anschließenden Waschens von sowohl der Anionen- als auch der Kationenaustauscherharze mit einer anionischen Regenerierlösung minimalisiert wird.

Die zum Regenerieren der Anionenaustauscherharzschicht 18 benötigte Zeit hängt in erheblichem Maße von verschiedenen technischen und wirtschaftlichen Überlegungen, wie der Größe der Schicht, der Fließgeschwindigkeit der Anionenregenerierlösung, dem Grad der Harzerschöpfung, dem Volumen der verwendeten Anionenregenerierlösung und dergl. ab. Im allgemeinen liegt diese Zeit zwischen etwa 10 und etwa 240 Min., vorzugsweise etwa 30 bis etwa 180 Min., wobei etwa 90 bis 120 Min. besonders bevorzugt werden.

Nachdem zu Beginn 30 bis 80 Vol.-% der Anionenregenerierlösung durch die Anionenaustauscherharzschicht 18 gleitet wurden, wird der restliche Teil der Anionenregenerierlösung in den Demineralisator 2 durch die Leitung 22 eingeführt und fließt dort durch sowohl die Anionenaustauscherharzschicht 18 als auch die Kationenaustauscherharzschicht 20 und verläßt den Demineralisator 2 durch die Leitung 16 und wird dann durch die Leitung 36 in ein Abwasserreservoir geleitet. Wie in Fig. 2 gezeigt wird, sind während dieses Verfahrens Ventile 28 und 34 geöffnet und Ventile 30 und 32 geschlossen. Diese Stufe dient dazu, wenigstens einen Teil des Siliziumdioxyds aus dem Kationenaustauscherharz in Schicht 20 auszuwaschen und weiterhin die Anionenaustauscherharzschicht 18 zu regenerieren.

Wenn das Anionenaustauscherharz regeneriert ist, und das Siliziumdioxyd sowohl aus dem Anionen- als auch aus dem Kationenaustauscherharz ausgewaschen ist, wird das Kationenaustauscherharz regeneriert (wie in Fig. 2 gezeigt), indem man eine Kationenregenerierlösung durch die Leitung 38 in den unteren Teil des Demineralisators 2 durch die Leitung 16 einleitet. Die Regenerierlösung fließt durch die Kationenaustauscherharzschicht 20 nach oben und wird aus dem Demineralisator zu einem Abwasserreservoir durch die Leitung 26 geleitet. Während dieser Verfahrensweise sind die Ventile 30 und 32 geöffnet und 28 und 34 geschlossen. Während die Kationenregenerierlösung durch die Kationenaustauscherharzschicht 20 fließt, findet ein Ionenaustausch zwischen der Regenerierlösung und dem Austauscherharz statt. Gewünschtenfalls kann die Kationenregenerierlösung auch von oben nach unten anstelle von unten nach oben fließen.

Die Kationenregenerierlösung ist eine verdünnte saure Lösung, d. h. eine Lösung, die eine Säure in einer Menge von weniger als 10 Gew.-% enthält. Vorzugsweise enthält die Kationenregenerierlösung etwa 1 bis etwa 10 Gew.-% Säure und insbesondere etwa 2 bis etwa 6 Gew.-% Säure. Das jeweils verwendete saure Reagens kann in weitem Maße variieren und ist jedem Fachmann bekannt. Typische Säuren sind Schwefelsäure, Salzsäure und Salpetersäure, wobei Schwefelsäure die bevorzugte Säure ist.

Die zum Regenerieren des Kationenaustauscherharzes benötigte Zeit kann in gleicher Weise wie im Falles des Anionenaustauscherharzes von verschiedenen verfahrens- und wirtschaftlich bedingten Überlegungen abhängen. Sie beträgt typischerweise etwa 10 bis etwa 60 Min., vorzugsweise etwa 20 bis etwa 40 Min.

Die Menge an Anionen- oder Kationenregenerierlösung, die zum Regenerieren des jeweiligen Harzes benötigt wird, kann vom Fachmann leicht berechnet werden, wenn er die Konzentration der Säure oder des Alkalis in den Lösungen kennt und den Grad der gewünschten Regenerierung. Normalerweise ist die Menge an Regenerierlösung wenigstens so groß, daß die während der Wasserbehandlung ausgetauschten Ionen in dem Harz ersetzt werden könnten. Vorzugsweise wendet man einen Überschuß über die benötigte Menge an.

Die jeweiligen während der Regenerierung der Schichten angewendeten Druck- und Temperaturbedingungen sind nicht kritisch und können innerhalb des aus der Literatur bekannten Bereiches variieren. Typischerweise beträgt die Wassertemperatur während der Regenerierung des Anionenaustauscherharzes etwa 15 bis etwa 55°C. Wassertemperaturen zwischen etwa 32 und etwa 49°C werden bevorzugt. Vorzugsweise werden Umgebungsbedingungen während der Regenerierung des Kationenaustauscherharzes angewendet. Die Drücke liegen im allgmeinen zwischen etwa 0,35 und etwa 10,5 bar/z Überdruck.

Im Anschluß an die Regenerierung der Anionen- und Kationenaustauscherharzschichten 18 und 20 wird jede Schicht gespült, um einen Überschuß der jeweiligen Regenerierlösungen zu entfernen. Um zu vermeiden, daß restliche Anionenregenerierlösung mit der regenerierten Kationenaustauscherharzschicht in Berührung kommt (oder daß restliche Regenerierlösung mit der Anionenaustauscherschicht in Berührung kommt) muß jede Schicht getrennt gewaschen werden. Durch die jeweilige Einstellung der Ventile 28, 30, 32 und 34 kann das getrennte Spülen der einzelnen Schichten in fachmännischer Weise durchgeführt werden. Man spült so lange, bis überschüssige Regenerierlösung aus jedem Harz entfernt ist. Normalerweise wird dies durch die Messung der Leitfähigkeit des Wassers bestimmt.

Nach Beendigung des Spülens muß das Bett, in dem immer noch zwei Schichten getrennt vorliegen, so gemischt werden, daß es wieder für normale Betriebsbedingungen geeignet ist. Dies kann man durch Einblasen von Luft unter Druck in den unteren Teil des Demineralisators 2 bewirken. Die Luft streicht durch die getrennten Anionen- und Kationenaustauscherharzschichten und lockert, bewegt und wälzt die Schichten um, bis ein gründlich vermischtes (d. h. im wesentlichen homogenes) Bett, wie das in Fig. 1 gezeigte, gebildet ist. Wenn die homogene Mischung aus einem Anionen- und Kationenaustauscherharz wieder hergestellt ist, wird der Luftstrom abgestellt und der normale Betrieb kann aufgenommen werden.

Unter normalen Betriebsbedingungen, und wenn Siliziumdioxyd enthaltendes Wasser mit dem Mischbett aus dem Anionen- und Kationenaustauscherharzen, die erfindungsgemäß regeneriert worden sind, in Berührung kommt, erzielt man ein abfließendes Wasser, das im wesentlichen kein Siliziumdioxyd mehr enthält. "Im wesentlichen kein" bedeutet, daß das Wasser Siliziumdioxyd in einer Menge von weniger als 0,1 und vorzugsweise weniger als 0,05 und in besonders bevorzugter Weise weniger als 0,02 und insbesondere aber weniger als 0,01 und ganz besonders weniger als 0,005 mg/l Siliziumdioxyd, gemessen als SiO[tief]2 gemäß ASTM D859 Methode B aus dem 1974 "Annual Book of ASTM Standards", Teil 31, enthält.

Die Erfindung wird in dem nachfolgenden Beispiel weiter erläutert.

Beispiel

Ein Testprogramm wurde durchgeführt, um die Wirksamkeit eines Mischbett-Demineralisators enthaltend Anionen- und Kationenaustauscherharze zur Entfernung von Siliziumdioxyd aus Wasser nach der Regenerierung der Harze zu vergleichen.

Rohes Flußwasser mit einem Gehalt von etwa 6 bis etwa 9 ppm (hier und nachfolgend immer auf das Gewicht bezogen) Siliziumdioxyd, etwa 85 bis etwa 105 ppm Gesamtanionen und etwa 90 bis etwa 120 ppm Gesamtkationen wurde zunächst geklärt und dann durch ein Doppelfilter aus Sand und Anthrazit zum Entfernen von suspendierten Feststoffen geleitet. Das filtrierte Wasser (das auf weniger als 1 nephelometrische Trübungseinheit filtriert worden war) wurde durch einen starksauren Kationendemineralisator (enthaltend Amberlite®IR-120) zur Entfernung von Kationen, wie Natrium-, Calcium- und Magnesiumionen und dann durch einen schwachbasischen anionischen Demineralisator (enthaltend Amberlite®IRA-94) zur Entfernung von Anionen, wie Chlorid- und Sulfationen, geschickt. Anschließend an diese Behandlung enthielt das Wasser zwischen etwa 6 und 9 ppm Siliziumdioxyd, zwischen 3 und 4 ppm freies CO[tief]2 und Spuren an Natrium- und Chloridionen.

Das so behandelte Wasser wird dann durch eine 1,83 m lange Säule aus Polymethylmetacrylatharz mit einem inneren Durchmesser von 14 cm (nachfolgend als Mischbett-Entmineralisierungssäule bezeichnet), die ein starkbasischen Anionenaustauscherharz (Amberlite®IRA-402) mit einer Dichte von etwa 0,69 g/cm³ in im wesentlichen homogener Mischung mit einem starksauren Kationenaustauscherharz (Amberlite®IR-120, mit einer Dichte im Bereich zwischen 0,77 und 0,87 g/cm³) geschickt. Während das Wasser durch das Mischbett fließt, werden die die Salze bildenden Kationen und Anionen ausgetauscht. Nach Beendigung des Ionenaustausches werden die Anionen- und Kationenaustauscherharze in eine 0,0116 m³ Schicht aus einem Anionenaustauscherharz und eine 0,0065 m³ Schicht aus einem Kationenaustauscherharz durch Rückwaschen mit frischem Wasser durch die Mischbett-Entmineralisierungssäule getrennt. Nach dem Rückwaschen waren die Harze für die beiden nachfolgend beschriebenen Regenerierverfahren geeignet.

Methode 1 (Vergleichsversuch)

Übliches Regenerieren von Ionenaustauschern, wobei eine Anionenregenerierlösung nur durch das Anionenaustauscherharz vor der Regenerierung des Kationenaustauscherharzes geleitet wird.

Die Mischbett-Entmineralisierungskolonne hatte keine Vorrichtungen, um eine Verteilung an der Grenzfläche zwischen dem Anionen- und Kationenaustauscherharz zu bewirken. Deshalb war es erforderlich, die Anionen- und Kationenaustauscherharze getrennt zu regenerieren. Dies wurde durchgeführt, indem man das Kationenaustauscherharz aus der Mischbett-Entmineralisierungskolonne in eine getrennte 183 cm lange Säule aus Polymethylmetacrylat mit einem Innendurchmesser von 10,1 cm überführte. Nach der Entfernung des Kationenaustauscherharzes wurde eine Anionenregenerierlösung aus 4 gewichtsprozentiger NaOH (entsprechend 2,27 kg NaOH/0,028 m³ eines starkbasischen Anionenaustauscherharzes) nach unten durch 0,0016 m³ des Anionenaustauscherharzes (entsprechend einer Betthöhe von etwa 0,75 m) in einer Menge von 0,23 g/Min. während etwa 60 Min. und bei einer Wassertemperatur von 49°C geleitet.

Die Kationenaustauscherschicht wurde in der getrennten Kolonne regeneriert, indem man eine Kationenregenerierlösung aus 3 gewichtsprozentiger H[tief]2SO[tief]4 (Äquivalent 2,27 kg H[tief]2SO[tief]4 pro 0,028 m³ des starksauren Kationenaustauscherharzes) von oben nach unten durch 0,0065 m³ des Harzes (entsprechend einer Betthöhe von etwa 0,78 m) mit einer Fließgeschwindigkeit von 0,15 g/Min. während 15 Min. bei einer Wassertemperatur von etwa 10°C leitete.

Nach der Regenerierung wurde das Anionenaustauscherharz mit 302 l Frischwasser pro 0,028 m³ Harz gespült und das Kationenharz wurde mit 284 l Frischwasser pro 0,028 m³ des Harzes gespült. Dann wurde das Kationenaustauscherharz in die Mischbett-Entmineralisierungssäule zurückgegeben. Luft wurde von unten durch die Harzschichten geleitet, bis man im wesentlichen eine homogene Mischung aus Anionen- und Kationenaustauscherharzen erhielt.

Normale Wasserbehandlungsbedingungen wurden eingestellt und das in dem abfließenden Wasser enthaltene Siliziumdioxyd wurde in unterschiedlichen Abständen gemäß ASTM Test D859 Methode B gemessen. Nach eintägigem Betrieb wurden die Harze in der vorstehend beschriebenen Weise regeneriert. Dieser Zyklus wurde mehr als 2 Monate wiederholt und die Ergebnisse werden in Tabelle I gezeigt.

Tabelle I

Methode 2

Erfindungsgemäßes Regenerierverfahren, bei dem 30 bis 80 Vol.-% der Anionenregenerierlösung durch ein Anionenaustauscherharz geleitet wird, und der Rest der Anionenregenerierlösung durch sowohl die Anionen- als auch die Kationenaustauscherharze vor der Regenerierung des Kationenaustauscherharzes geleitet wird.

Nach der Trennung der Anionen- und Kationenaustauscherharze durch Rückwaschen in der vorher beschriebenen Weise wurde das Kationenaustauscherharz in eine getrennte Säure überführt und eine anionische, dreigewichtsprozentige NaOH-Regenerierlösung (entsprechend 2,72 kg NaOH pro 0,028 m³ des starkbasischen Anionenaustauscherharzes) wurde durch das Anionenaustauscherharz von oben nach unten in einer Menge von 0,23 g pro Min. während 45 Min. und mit einer Wassertemperatur von 49°C geleitet. Dies entspricht etwa 75 Vol.-% der Anionenregenerierlösung. Die Anionenlösung wurde dann mit dem im Mischbett behandelten Wasser mit einer Fließgeschwindigkeit von 0,23 g pro Min. während 30 Min. gespült. Das Kationenaustauscherharz wurde dann in die Mischbett-Entmineralisierungssäule zurückgegeben und die restlichen 25 Vol.-% der Anionenregenerierlösung wurden von oben nach unten sowohl durch die Anionen- als auch die Kationenaustauscherharze einer Menge von 0,23 g pro Min. während 15 Min. und bei einer Wassertemperatur von 49°C geleitet. Die Anionen- und Kationenaustauscherharze wurden dann mit dem im Mischbett-Demineralisator zu behandelndem Wasser mit einer Fließgeschwindigkeit von 0,23 g pro Min. während 45 Min. gespült. Das Kationenaustauscherharz wurde in eine getrennte Säule aus Polymethylmetacrylatharz überführt und das Anionenaustauscherharz wurde mit dem vorerwähnten Wasser in einer Fließmenge von 3,8 l/Min. während 40 Min. gespült. Eine Kationenregenerierlösung aus 3-gewichtsprozentiger H[tief]2SO[tief]4 (Äquivalent 2,27 kg H[tief]2SO[tief]4 pro 0,082 m³ eines starksauren Kationenaustauscherharzes) wurde von oben nach unten durch das Kationenaustauscherharz in einer Menge von 0,15 g pro Min. während 30 Min. und bei einer Temperatur des Wassers von Umgebungstemperatur geleitet. Das Kationenaustauscherharz wurde dann mit dem im Mischbett-Demineralisator zu behandelndem Wasser mit einer Fließgeschwindigkeit von 0,15 g pro Min. während 20 Min. gespült, dann mit dem Wasser in einer Fließgeschwindigkeit von 0,5 g pro Min. während 30 Min. Das Kationenaustauscherharz wurde dann in die Mischbett-Entmineralisierungssäule zurückgeführt. Die getrennten Harzschichten wurden mit Luft vermischt unter Ausbildung einer im wesentlichen homogenen Mischung aus Anionen- und Kationenaustauscherharzen, so daß das System für eine normale Betriebsweise
<NichtLesbar>

Es wurde der Normalbetrieb wieder aufgenommen und die Konzentration in dem behandelten Wasser an Siliziumdioxyd wurde in gleicher Weise wie bei Methode 1 beschrieben, aufgezeichnet. Dieser Zyklus wurde mehr als 1 Monat betrieben und die Ergebnisse werden in Tabelle II gezeigt.

Tabelle II

Die meisten Daten in Tabelle II zeigen, daß die Menge an Siliziumdioxyd in dem behandelten Wasser auf unterhalb 0,01 mg/l ohne besondere Schwierigkeit verringert werden kann. Dagegen zeigt Tabelle I, daß man derartig niedrige Mengen nicht nach einer üblichen Regenerierverfahrensweise und mit konstantem Erfolg erzielen kann.

Claims (1)

1. Verfahren zum Regenerieren eines Mischbettfilters, dessen Ionenaustauscherkapazität während der Demineralisation eines Mineralsalz und Siliciumdioxid enthaltenden Wassers vermindert worden ist, bei dem das Mischbett durch Rückspülung in eine Schicht aus Anionenaustauscherharz und in eine Schicht aus Kationenaustauscherharz getrennt werden und die Harze mit einer Regenerierlösung für das Anionenaustauscherharz bzw. für das Kationenaustauscherharz behandelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man 30 bis 80 Vol.-%, vorzugsweise 60 bis 80 Vol.-%, der zur Regenerierung für das Anionenaustauscherharz erforderlichen Lösung nur durch die Anionenaustauscherharzschicht leitet, den restlichen Teil der Regenerierlösung für das Anionenaustauscherharz durch die Schicht des Anionenaustauscherharzes und dann durch die Schicht des Kationenaustauscherharzes leitet und schließlich die Rgenerierlösung für das Kationenaustauscherharz durch die Kationenaustauscherharzschicht führt.