DE880878C - Verfahren zur teilweisen Enthärtung von Wasser im Basenaustauschverfahren - Google Patents
Verfahren zur teilweisen Enthärtung von Wasser im BasenaustauschverfahrenInfo
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Classifications
-
- 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
- B01J49/00—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
Description
(WiGBI. S. 175)
AUSGEGEBEN AM 25. JUNI 1953
P 1275 IVb j 85 b
(Ges. v. 15. 7. 51)
Die mehr oder weniger große Härte, welche Wässer, die für die Versorgung weiter Kreise
dienen, häufig aufweisen wird aus dem Grunde sehr störend empfunden, weil bei der häuslichen oder
industriellen Verwendung eines solchen Wassers durch die Härtebildner wertvolle Stoffe zerstört oder
unwirksam gemacht, gewünschte Reaktionen verhindert oder erschwert werden, ohne daß diesem
Nachteil irgendwelche Vorteile gegenüberständen, zumal die Annahme einer günstigen Einwirkung
der im Wasser !gelöstem Kalk- und Magnesiumsalze
auf den menschlichen Organismus heute nicht mehr aufrechterhalten wird. Im Haushalt z. B. führen
solche Wässer insbesondere bei der Wäsche, einen sehr viel stärkeren Seifenverbrauch herbei oder
verlangen, daß dem Wasser die Wäsche verteuernde Weichtmachungsmittel zugesetzt werden. Daß harte
Wässer auch in der Küche beim Kochen, insbesondere von Hülsenfrüchten, das Weichkochen
dieser Früchte erheblich erschweren, sei nur kurz erwähnt. Für industrielle Betriebe, z. B. Wäschereien,
trifft es gleichfalls z!u, daß die harten Wässer einen sehr viel größeren Seifenverbrauch bzw. die
Anwendung von zusätzlichen Weichmachungsmitteln bedingen und daß die Wäschereien ebenso wie
andere weite Industriezweige, z. B. Färbereien,
Textilindustrie usw., dazu übergehen mußten, mehr oder weniger kostspielige Apparaturen und Verfahren
einzurichten, um das für ihren Betrieb "notwendige Weichwasser herzustellen. Dadurch tritt
eine erhebliche zusätzliche Belastung derjenigen Industrien ein, die auf hartes Wasser angewiesen sind,
während Industrien, denen weiches Wasser zur Verfügung steht bzw. bei welchen die Härte des Wassers
gleichgültig ist, von diesen zusätzlichen Belastungen in diesem Vers'orgungsgebiet mit hartem
Wasser verschont bleiben. Hingewiesen sei nur noch auf die Notwendigkeit der Aufbereitung von
Wasser, das zur Speisung von Dampfkesseln benötigt wird. Auch hier sind die Kosten für die
Herstellung von für die Kesselspeisung geeignetem Wasser von der Härte des Wassers abhängig, so
daß auch hier bei hartem. Wasser eine erheblich größere Belastung auftritt, als wenn ein Wasser
von Natur nur eine geringe Härte aufweist.
Die Nachteile solch harter Wasser werden bekanntlich aber schon im wesentlichen vermieden,
wenn eine ausreichende Teilenthärtung erfolgt, so daß es unnötig ist, solche harten Wässer im Wasserwerk
vollständig ziu enthärten. Für die teilweise Enthärtung des Wassers bieten sich als naheliegend
vor allem diejenigen Verfahren an, welche mit Zusatz von Chemikalien Fällungsreaktionen im
Wasser hervorrufen, wodurch Teile der Härte in unlöslicher Form zur Ausscheidung gelangen. Insbesondere
wurden hier solche Verfahren als naheliegend erscheinen, bei welchen unter Zusatz von
Kalk oder von Kalk und Soda oder ähnlich wirkenden Stoffen und Mischungen der Kalk in der
schwerlöslichen Form des Calciumcarbonats zur Abscheidung gelangt. Diese Verfahren haben für
die Verwendung in Zentralwasserversorgungsstellen den sehr großen Nachteil, daß die Abfallstoffe, die
sich bei diesen Verfahren bilden, also die unlöslich sich ausscheidenden Kalksalze, durch ihre mechanische
Beseitigung aus -dem Wasser, insbesondere
aber durch die große Verdünnung, in welcher sie anfallen, erhebliche Schwierigkeiten bereiten, da
sehr große Filteranlagen notwendig werden, insbesondere aber, daß die Aufstapelung der Abfallstoffe
sehr große Räume beansprucht und zusätzliche mechanische Arbeit. An diesen Schwierigkeiten
muß deshalb die Verwendung solcher an sich naheliegender Verfahren scheitern.
Für die Wasserenthärtung wird bekanntermaßen auch die Austauschenthärtung in sehr großem Umfang
verwendet, bei welcher keinerlei feste Abfallstoffe 'entstehen und 'die Beseitigung hierbei entstehender
Salzlösungen und Waschwässer keinerlei Schwierigkeiten bereitet. Das Verfahren der Basenaustauschenthärtung
hat aber auch den wenigstens für den vorliegenden Fall bestehenden Nachteil,
daß vollständig enthärtetes Wasser erhalten wird und daß die Betriebskosten, insbesondere bei Wässern
mit hoher Carbonathärte, .die Einführung dieses Verfahrens gegenüber dem Kalk-Soda-Verfahren
erschweren.
Es wurde nun die Beobachtung gemacht, daß man diese Schwierigkeiten dadurch beseitigen kann,
daß man die Basenaustauschstoffe nur mit einem Teil derjenigen Kochsalzmenge regeneriert, wie sie
zur Gewinnung von härtefreiem Wasser bislang angewendet werden. Dadurch wird der Enthärtungsvorgang
in zweierlei Weise verändert:
Erstens erhält man dadurch ein Wasser, welches eine gewisse Resthärte aufweist und welches diese
Resthärte fast gleichbleibend über eine lange Laufzeit hin aufrechterhält. Das war auf Grund der
bisherigen Erfahrungen in keiner Weise vorauszusehen, man konnte vielmehr annehmen, daß bei
dieser Art der Regeneration nur zu Beginn, der Enthärtung völlig enthärtetes Wasser 'erhalten und
daraufhin ein Wasser mit .dauernd steigender Resthärte erhalten, oder daß von vornherein eine gewisse
Resthärte auftreten würde, die aber dauernd im Laufe des Betriebes zunehmen würde. Eine
solche wechselnde Beschaffenheit des Wassers hätte eine .dauernde Beobachtung während der gesamten
Laufzeit der Filter notwendig gemacht, wodurch das Verfahren für die Einführung in die Technik
vollständig ungeeignet geworden wäre.
Zweitens geht die Kapazität des Austauschstoffes zurück. Das hat zur Folge, daß die zur Beseitigung
einer bestimmten Menge von Härtebildnem notwendig© Menge Austauschstoff etwa umgekehrt
proportional dein Rückgang der Kapazität erhöht werden muß. Dadurch wird eine gewisse Steigerung
der Anlagekosten bedingt, der aber eine beträchtliche Einsparung an Betriebskosten gegenübersteht.
Während nämlich zur Erzielung eines völlig hartefreien Wassers auf eine Gewichtsmenge Kalk die
6- bis 7fache Gewichtsmenge Kochsalz zur Regeneration des Austauschstoffes aufgewendet werden
muß, benötigt man bei dem Verfahren gemäß der Erfindung nur etwa die 3,5fache Gewichtsmenge
Kochsalz auf eine Gewichtsmenge Kalk. Damit werden die Betriebskosten, die sich im wesentlichen
aus den Kosten für die zur Regeneration notwendige Kochsalzbeschaffung zusammensetzen, auf die Hälfte
oder darunter gemindert.
Das Wesen des neuen Verfahrene sei durch folgende Ausführungen erläutert: Zum Zweck der
Herstellung eines teilenthärteten Wassers von praktisch gleichbleibender Resthärte wird das Basenaustauschmaterial
mit nur einem Bruchteil der zur Enthärtung auf o° erforderlichen Salzmeinge regeneriert.
Bezieht man die zur Regeneration erforderliche Salzmengie auf die zu beseitigende
Härtelmenge, ausgedrückt in Kilogramm Kalk, so hat man beispielsweise bei Enthärtung auf o° 7 kg
Kochsalz pro Kilogramm Kalk für die Regeneration des Materials aufzuwenden. Bei dem Verfahren
gemäß der Erfindung hätte man zur Gewinnung eines teilenthärteten Wassers nur mit einem Bruchteil
.dieser Salzmenge, z. B. der Hälfte, zu regenerieren, wodurch sich die zur Regeneration notwendige
Salzmenge auf das 3,5fache der zu beseitigenden Kalkmenge vermindert.
Die genannten Vorteile des Verfahrens, die Gewinnung eines Wassers von konstanter Resthärte
und die Verminderung des Salzbedarfs pro Kilogramm Kalk, gehen also einher mit einer Ver-
minderung der Kapazität des Austauschmaterials,
so daß man allgemein aluch das Verfahren wie
folgt darstellen kann:
Während bei der Enthärtung eines Wassers auf 5 o° λ: kg Kalk bei der Regeneration von j/cbm Material
mit 2 kg Kochsalz notwendig sind, sind zur Beseitigung von λ: kg Kalk nach dem Verfahren gemäß
der Erfindung beispielsweise ι y cbm Basenaustauschmaterial
notwendig, die mit beispielsweise
ίο nur 2/2 kg Kochsalz regeneriert werden müssen. Bezieht
man die zur Regeneration notwendige Kochsalzmenge auf das zur Enthärtung .dienende
Materialvolumen, so beträgt bei dem Verfahren
geanaß der Erfindung die zu Regeneration eines bestimmten Volumens Basenaustauschmaterial notwendige
Kochsalzmenge dem Beispiel entsprechend ein Viertel derjenigen, die man zur Enthärtung
auf o° anwenden muß.
Durch das folgende Beispiel sei das Verfahren, erläutert: Es sollen 100cbm eines Wassers von
43° d. H. zum Teil, z.B. auf 4°d, enthärtet werden, d.h. es muß auf 100cbm Wasser eine 39kg Kalk
entsprechende Menge von Härtebildnem beseitigt werden. Nach dem gegenwärtigen Stand der
Technik würde man wie folgt vorgehen: Man würde 90,7 cbm auf o° enthärten und diese Menge mit
9,3 cbm Rohwasser mischen. Bei einem Basenaustauscher mit einer Kapazität von 9 g CaO pro Liter
Material wären dazu 4,33 cbm Basenaustauscher notwendig1. Die zur Regeneration des Materials benötigte
Kochsalzmenge beträgt 60 g Kochsalz pro Liter Material; es müssen also zur Entfernung
von 39kg Kalk 260kg Kochsalz, d.h. die 6,7fache Gewichtsmenge Kochsalz aufgewendet werden.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung regeneriert man den Basenaustauscher niur mit 15g Salz
pro Liter Material. In der Weichwasserperiode lauft dann ein teilenthärtetes Wasser mit einer praktisch
konstanten Resthärte von 400 d ab. Unter diesen Regenenationsbedingungen hat der Basenaustauscher
eine auf 4,3 g CaO pro Liter Material geminderte Kapazität. Um eine 39 kg Kalk entsprechende
Härtemenge beseitigen zu können, müssen nun 9,07 cbm Basenaustauscher angewendet
werden, die mit 136 kg Kochsalz regeneriert werden. Die zur Beseitigung von 39 kg Kalk aufzuwendende
Kochsalzmenge sinkt also auf das 3,sfache. Die Ersparnis an Betriebskosten beträgt nahezu 500/0.
Man bann ferner in diesem Fall auf die Mischapparatur mit Rohwasser und ihre Wartung verziehten,
wodurch sowohl eine Ersparnis an Anlagewie an Betriebskosten eintritt.
Wird eine weitergehende Enthärtung, z. B. auf 2 bis 2,5°, angestrebt, so kann man das durch Erhöhung
der Salzmenge erreichen, wobei die Kapazität des Materials gegenüber dem! vorigen Beispiel
ansteigt, der Kochsalzverbrauch aber immer noch erheblich unter dem liegt, der zur Enthärtung
des Wassers auf o° benötigt wird.
Die Einstellung 'einer höheren Resthärte, z. B. 12 bis 150, die in gewiesen Fällen erwünscht sein
kann, wird man dann so vornehmen, daß main das Wasser erfindungsgemäß teilenthärtet und dann mit
Rohwasser in einem Verhältnis mischt, das der gewünschten Resthärte entspricht. Will man irgendeinen
anderen Härtegrad für das Wasser, das in das Rohrnetz geschickt werden soll, einstellen, so
ist ohne weiteres ersichtlich, daß dann lediglich eine andere Einstellung der Mischung mit Rohwasiser
notwendig1 ist. Will man unmittelbar härteres oder weicheres Wasser haben, so kann
man auch die Kochsalzmenge weiter vermindern oder erhöhen.
Claims (1)
- Patentanspruch.·Verfahren zur Enthärtung von Wasser im Basenaustauschverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß man Z1Ur Erzielung einer im wesentli'chen gleichbleibenden Resthärte die zur Regeneration des Basenajustauschers notwendige Kochisalzmenge, bezogen auf eine bestimmte Menge zu entfernender Härte, auf einen Bruch-Teil derjenigen Menge vermindert, die zur Enthärtung auf o° notwendig ist.1 5204 6.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE880878C true DE880878C (de) | 1953-05-07 |
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ID=580668
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DENDAT880878D Expired DE880878C (de) | Verfahren zur teilweisen Enthärtung von Wasser im Basenaustauschverfahren |
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