DE8908304U1

DE8908304U1 - Ionenaustauschvorrichtung zur Wasserreinigung

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Publication number: DE8908304U1
Application number: DE8908304U
Authority: DE
Original assignee: Hoelzle & Chelius 6078 Neu-Isenburg De GmbH
Current assignee: Hoelzle & Chelius 6078 Neu-Isenburg De GmbH
Priority date: 1989-07-07
Filing date: 1989-07-07
Publication date: 1989-08-31

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ionenaustauschvorrichtung zur Wasserreinigung oder zur Verbesserung der Wasserquaiität, vorzugsweise zur Verminderung des Nitrit- und/oder Nitratgehaltes, bestehend aus mindestens einem Austauschbehälter mit •<?inem darin angeordneten basischen Anionenaustauscher in Chlorid- und/oder Sulfatform. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren sowie die Verwendung der lonenaustauschvorrLühtung zur Trinkwassergewianung. Die Ionenaustauschvorrichr :ng enthält gemäß der Erfindung mindestens zusätzlich eino gesonderte Anionenaustauscherschicht in riyur^xylform.

Das Problem der Zunahme der Nitrat- und Nitritionenkonzentratioi. im Trinkwasser hat in den letzten Jahren erhebliche Bedeutung erlangt. Da aus Nitraten und Nitriten im menschlichen Körper gefährliche, karzinogene Nitrosamine gebildet werden können, wird in vielen Ländern durch Trinkwassernormen die maximale Nitratkonzentration im Trinkwasser gesetzlich festgeschrieben. Dennoch nimmt der Gehalt an Nitraten in natürlichen Gewässern weiterhin zu, denn Nitrate gelangen in großen Mengen über verschiedene Formen von Schadstoffen in die Oberflächengewässer und das Grundwasser, insbesondere aber durch die Überdüngung landwirtschaftlicher Nutzflächen. In einigen Teilen der Bundesrepublik mußten Trinkwasserbrunnen bereits geschlossen werden, da die Nitratkonzentration die gesetzlich festgeschriebene Grenze von 50 ppm überschreitet.

Aus ernährungsphysiologischer Sicht ist die Aufrechterhaltung des Gehaltes aller Ionen im natürlichen Wasser notwendig. Deshalb muß eine Zunahme solcher Ionen vermieden werden, die in hohen Konzentrationen toxisch wirken. Im Fall der Nitrate gelten z.Z. Konzentrationen, von weniger als 10 ppm als harmlos oder sind sogar wünschenswert, jedoch nimmt iie Toxizität bei höheren Gehalten erheblich zu und gefährdet insbesondere Kleinkinder.

So sind insbesondere bei Kleinkindern zahlreiche Fälle in der medizinischen Literatur beschrieben worden, bei denen nitratreiches Wasser, beispielsweise als Verdünnungswasser für Säuglingsmilch schwere Schaden bei Säuglingen hervorgerufen hat. Weiterhin sind andere Schädigungen (Schädigungen im Blutbild und dgl.) beobachtet worden. Schließlich ergibt sich der Sachverhalt, daß auch für einige gewerbliche Betriebe Nitrate und/oder Nitrite im Wasser unerwünscht sind.

Unter Berücksichtigung dieses Sachverhaltes sind die verschiedensten Nitratentfernungen bei der Wasseraufbereitung ausgearbeitet worden, so z.B. die biologische Entfernung mit Hilfe von denitrifizierenden Bakterien sowie der Einsatz von Anionenaustauscherharzen, insbesondere mit speziellen funktioneilen Gruppen, die nitrationenspezifisch wirken sollen.

Das erste Verfahren ist unbrauchbar zur Herstellung begrenzter Trinkwassermenijen für Haushaltszwecke in einfachen Geräten. Das zweite Verfahren hat folgenden Nachteil: Wenn Wasser, das verschieden Anionen wie Chloride, Sulfate, Nitrate, Carbonate und Phosphate enthält, durch die bekannten Ar.ionenaustauscherharze

geleitet wird, so ist die Sorption der einzelnen Anionen entsprechend der Ionenaffinität des Austauscherharzes unterschiedlich stark und man erhält ein FiI--trat mit völlig verändertem Gehalt an Anionenkomponenten. Au3 ernährungsphysiologischer Sicht und im Hinblick auf die Toxizität wird jetzt im Rahmen der¹ vorliegenden Erfindung nur eine Entfernung bzw. Verminderung des Ni trationengehalte3 angestrebt, wobei gleichzeitig die Konzentration <&iacgr;«?>" übrigen Anionen im ursprünglichen Wasser weitgehend unverändert bleiben
oder nur in einem gewissen Umfang geändert werden
3oll. Einige bekannte Anionenaustauscherharze, die
zwar eine besondere Affinität für Nitrationen besitzen, verändern trotzdem in starkem Maße die Chlorid-, Sulfat- und Carbonat-Konzentrationen.

Basische Anionenaustauscherharze kann man in der Chlorid-, Sulfat- und Hydroxil-Form beziehen. Der Einsatz jedes einzelnen Typs allein führt nicht nur zur Entfernung der Nitrationen sondern auch zu erheblichen
Veränderungen der Konzentrationen der übrigen Anionen.

Daher hat man bereits in der DE-OS 3 010 538 ein Verfahren zur Abscheidung von Nitraten aus Wasser unter Verwendung von stark basischen Anionenaustauschern
vorgeschlagen, wobei das aufzubereitende Wasser mit
einer Schicht stark basischer Anionenaustauscher in
Kontakt gebracht wird, deren Funktionsgruppe 50 bis
100 % in die Sulfatform um Q bis 50 % in die Chloridform und um 0 bis 50 % in die Hydrogencarbonatform
überführt wird, so daß entweder dsr basische Anionenaustauscher in einer 100 iigen Sulfatform oder in
einer Mischform Sulfat/Chlorid und/oder Hydrogencarbonatform vorliegt.

Nachteilig ist bei diesem Verfahren jedoch, daß die in der "Trinkwanser-Verordnung" festgelegten Grenzwerte für Chloride und Sulfate je nach Durchflußgeschwindigkeit durch die Anionenaustauschermassen im Filtrat erheblich überschritten bzw. unterschritten werden können.

Ziel und Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher eine verbesserte Ionenaustauschvorrichtung zur Wasserreinigung oder zur Verbesserung der Wasserqualität zu finden sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Insbesondere sollte im Rahmen der vorliegenden Erfindung erzielt werden, daß der Nitrit- und/oder Nitratgehalt des zu reinigenden Wassers herabgesetzt werden kann, ohne daß der Chlorid- und/oder Sulfatgehalt des Wassers wesentlich ansteigt. Weiterhin sollte erzielt werden, daß kleine Wassermengen, z.B. für Haushalte, leicht aufbereitet werden können.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß diesen Zielen und Aufgaben eine Ionenaustauschvorrichtung zur Wasserreinigung oder zur Verbesserung der Wasserqualität, vorzugsweise zur Verminderung des Nitrit- und/oder Nitratgehaltes, gerecht wird, bestehend aus mindestens einem Austauschbehälter mit einem darin angeordneten basischen Anionenaustauscher in Chlorid- und/oder Sulfatform. Gemäß der Erfindung enthält die Ionenaustauschvorrichtung mindestens zusätzlich eine basische Anionenaustauscherschicht in Hydroxylform oder als hydroxylgruppenhaltige Schicht, die Anionenaustauscherschichten sind unmittelbar und/oder unter Einschaltung von Zwischenschichten-, Filterschichten oder Anionenaustauschbehältern hintereinander angeordnet und die Anionenaustauscherschicht(en) in Chlorid-

und/oder Sulfatform ist bzw. sind nicht als Mischform sondern als gesonderte Schicht(en) angeordnet.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der Ionenaustauschvorrichtung nach der Eintrittsöffnung mindestens eine Filterschicht, vorzugsweise eine Aktivkohleschicht oder aktivkohlehaltige Schicht, angeordnet.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die mindestens zwei hintereinander angeordneten basischen Anionenaustauscherschichten, von denen mindestens eine eine basische Anionenaustauscherschicht in Hydroxylform oder hydroxylgruppenhaltige Anionenaustauscherschicht ist, als getrennte Schichten ohne Vermischung in dem Ionenaustauschbehälter, der vorzugsweise ein zylinderförmiger, kegelstumpfförmiger oder im Querschnitt elliptischer Behälter ist, angeordnet, an oder in der Nähe der Eintrittsöffnung ist eine Aktivkohleschicht oder aktivkohlehaltige Schicht angeordnet, die vorzugsweise einen feinteiligen Kunststoff oder ein feinteiliges Kunstharz enthält. Der Kunststoff wird bevorzugt aus der Gruppe der Polyolefine oder Fluorpolymere ausgewählt.

Durch die erfindungsgemäße Ionenaustauschvorrichtung mit den Anionenaustauscherschichten gelingt es die Bedingungen, die an ein geeignetes Verfahren zur selektiven Nitratentfernung aus Wasser, insbesondere Trinkwasser, gestellt werden müssen zu erfüllen. Durch aen Einsatz vorzugsweise einer einfachen Patrone oder einer ähnlichen Ionenaustauschervorrichtung, die die zwei Schichten des basischen Anionenaustauscherharzes unvermischt enthält, ist es möglich die

·' &Iacgr;&ogr;

Nitratentfernung auch für Haushalte, für kleinere Gewerbebetriebe, für Brunnenwasser, z.B. in landwirtschaftlichen Betrieben, oder für Haushalte durchzuführen.

Nach einer Ausführungsform ist die erste Anionenaustauscherschicht an oder in der Nähe der Wassereintrittsöffnung oder in Durchtrittsrichtung des Wassers als erste Schicht eine schwach, mittelstark c"1er stark basische Anionenaustauscherharzschicht in Hydroxilforra, vorzugsweise eine schwach basische Anionenaustauscherharzschicht in Hydroxilf'orm, dagegen die in Wasserdurchtrittsrichtung angeordnete zweite Schicht eine stark basische Anionenaustauscher'narzschicht in Sulfatform oder in Chloridform, vorzugsweise jedoch Sulfatform.

Nach der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ionenaustauschvorrichtung ist bzw. sind jedoch die chlorid- und/oder sulfationenhaltige Anionenaustauscherschicht(en) oder Anionenaustauscherschicht in Chlorid- oder Sulfatform, die schwach, mittelstark oder stark basisch, vorzugsweise stark basisch sind, in der Ionenaustauschvorrichtung in der Nähe oder unterhalb der Einlaßöffnung, vorzugsweise unterhalb der Filterschicht, und/oder (in Strömungsrichtung des zu reinigenden Wassers) vor der Anionenaustauscherschicht in Hydroxylform oder der hydroxylgruppi-aL.altigen Anionenaustauscherschicht angeordnet. Die Anionenaustauscherschicht in Hydroxylform ist stark, mittelstark oder schwach basisch, vorzugsweise schwach basisch und/oder in ihrer Schichtdicke gegenüber der Schichtdicke der anderen Anionenaustauscherschichten reduziert .

Mit dieser einfachen, aber bisher unbekannten Anordnung verschiedener Funktionsformen eines basischen Ionenaustauschers, werden sehr gute oder nahezu ideale Ergebnisse erzielt.

Diese erfindungsgemäße Ionenaustauschvorrichtung ist für eine große Breite der zur Trinkwassergewinnung verwendeten Wasser, Brunnenwasser, Leitungswasser und dgl. geeignet. Da in vielen Gegenden das Wasser einen sehr hohen Chloridgehalt hat, ist das in Wasserdurchtrittsrichtung zuerst angeordnete Anionenaustauscherharz vorzugsweise ein Anionenaustauscherharz in Sulfatform. Liegen jedoch starke Sulfatverunreinigungen vor wird ein Anionenaustauscherharz in Chloridform eingesetzt. Bei sehr stark mit Chlorid- und Sulfationen verunreinigtem Wasser ist es nach einer Ausführungsform möglich in unterschiedlichen Schichtanordnungen ein Anionenaustauscherharz in Chloridform und ein Anionenaustauscherharz in Sulfatform einer oder mehreren separaten Schichten dem basischen Anionenaustauscherharz in Hydroxilform vorzuschalten.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die in der Ionenaustauschvorrichtung angeordnete Anionenaustauscherschicht in Hydroxylform schwach basisch. Dadurch gelingt es, daß der pH-Wert des Wassers kaum oder nur in einem sehr geringen Bereich geändert wird.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die schwach basische Anionenaustauscherschicht in Hydroxylform oder die schwach basische hydroxylgruppenhaltige Anionenaustauscherschicht zu mehrals 50 %, vorzugsweise mehr als 65 %, tertiäre Aminogruppen und/oder Hydroxyl- und Chloridgruppen (OH/CL). Diese

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Anionenaustauscherhar: e haben im Rahmen der Erfindung
hinsichtlich der selektiven Entfernung der Nitrat-
und/oder Nitritionen sehr gute Ergebnisse erbracht.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist die Anionenaustauseherschicht in Hydro-

xylfora schwach, mittelstark oder stark basisch- wobei |

jedoch das Volumen und/oder Gewichtsverhältnis der |

mittelstark oder stark basischen ^ionenaustauscher- |

schicht in Hydroxylform zu der oder den anderen stark |

basischen Anioneiiaustauscherschicht(en) in Chlorid |

und/oder Sulfatform 0,05 : 1 bis 0,8 : 1, vorzugsweise | 0,1 : 1 bis 0,6 : 1 beträgt.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform beträgt
das Volumenverhältnis und/oder Gewichtsverhältnis bei
Verwendung von schwach bis mittelstark basischen AnionenaustauscherschichtCen) in Hydroxylform zu stark
basischen AnionenaustauscherschichtCen) in Chlorid-
und/oder Sulfatform 0,3 : 1 bis 0,9 : 1, vorzugsweise
0,4 : 1 bis 0,7 : 1.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
weist die lonenaustauschvorrichtung vorzugsweise der V

zylinderförmige oder zylinderähnliche Ionenaustausch- | behälter ein Gewinde, eine Ansatz- oder Aufsatzvor- F¹

richtung oder ähnliche Befestigung-, Halte- oder Ein- | satzvorrichtung auf und besitzt einen Durchmesser von % 0,5 bis 25 cm, vorzugsweise 0,7 bis 18 cm, sowie eine % Höhe (oder Länge) von 4 bis 25 cm, vorzugsweise j

5 bis 20 era, wobei vorzugsweise die Höhe (bzw. Länge)
der Vorrichtung größer ist als der Radius oder mittlere Durchmesser. Besonders bevorzugt werden Patronen "'

oder ähnliche zylinderförmige Ionenaustauschbehälter mit einem Durchmesser von 1 cm bis 8 cm, vorzugsweise 1,5 bis 6 cm und einer Länge die mehr als 2,5 mal, vorzugsweise mehr als 3 mal, so groß ist wie der Patronenradius. Besonders bevorzugt beträgt die Länge der Patronen 2,5 bis 20 cm, vorzugsweise 4 bis 12 cm. Die letztgenannten Größen stellen Klein-Ionenaustauschgeräte für kleinere Wassermengen dar.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weidt der feinteilige Kunststoff der in der Filcerschicht, vorzugsweise Aktivkohleschicht enthalten ist, einen mittleren TeilcUendurchmesser von 0,01 bia &iacgr;&Ogr;&Ogr; &mgr;&pgr;&igr;* vorzugsweise 0,1 bis 30 &mgr;&agr;?., auf.

Die vorliegende Erfindung l"?ir;fft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der Ionenaustauschvorrichtung zur Wasüerremigung oder zur Verbesserung der Wasserqualität, vorzugsweise zur Verminderung des Nitrit- und/oder Nitratgehaltes, bestehend aus mindestens einera Austauschbehälter mit einem darin enthaltenen basischen Anionenaustauscher in Chlorid- und/oder SuI-fatforra. Gemäß der Erfindung wird in den Ionenaustauschbehälter, der vorzugsweise ein zylinderförmiger, kegelsturapfförraiger oder im Querschnitt elliptischer Behälter ist, zusätzlich eine basische Anionenaustauscherschicht in Hydroxylform oder als hydroxylgruppenhaltige Schicht eingebracht, die Anionenaustauscherschichten werden unmittelbar unter Vermeidung von Schichtvermischungen und/oder unter Einschaltung von Zwischenschichten-, Filterschichten oder Anionenaustauschbehältern zur Vermeidung von Schichtvermischungen hintereinander angeordnet, so daß die Anionenauatauscherschicht(en) in Chlorid- und/oder Sulfatform

nicht als Mischform sondern als gesonderte Schicht(en) angeordnet wird bzw. werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bezogen auf die Strömungsrichtung des zu reinigenden Wassers zuerst an oder in der Nähe der Eintrittsöffnung eir.e Aktivkohleschicht oder aktivkohlehaltige Schicht, vorzugsweise eine feinteilige Kunststoff enthaltende Aktivkohleschicht, danach unmittelbar oder unter Einschaltung von Zwischenschichten, Fiiterschichten oder Anionenaustausoherbehälter die Chlorid- und/oder sulfationenhaltige Anionenaustauscherschicht(en) oder Anionenaustauscherschicht in Chlorid und/oder Sulfatform, danach unmittelbar oder unter Einschaltung von Zwischenschichten, Filterschichten oder Anionenaustauschbehälter die Anionenaustauscherschicht in Hydroxylform oder die hydroxylgruppenhaltige Anionenaus^aüscherschicht eingebracht, wobei die Einbringung der Schichten vorzugsweise in dieser oder in entgegengesetzter Reihenfolge durchgeführt wird.

Bei der Befüllung der Ionenaustauschvorrichtung wird bevorzugt mindestens eine Anionenaustauschermasse_t vorzugsweise die basi3che hydroxylgruppenhaltige Anionenaustauschermasse und/oder die basische sulfatgruppenhaltige Anionenaustauschermasse, im angefeuchteten Zustund oder im feuchten Zustand in den Ionenau3-tauschbehälter separat schichtbildend eingebracht oder mindestens eine Anionenaustauschermasse nach der separaten schichtförmigen Einbringung befeuchtet. Nachfolgend wird bzw. werden die andere oder anderen Anionenaustauschermasse(r.) geparat schichtbildend eingebracht.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Ionenaustauschvorrichtung aus mindestens zwei Ionenaustauscherbehältern, die hintereinander geschaltet sind bzw. werden. Bevorzugt wird in die (bezogen auf die Strömungsrichtung des zu reinigenden Wassers) letzte Anionenaustauschvorrichtungen die basische Anionenaustau3cherschichten in Hydroxylform oder die basische hydroxylgrupponhaltige Anionenaustauscherschicht eingebracht, während in mindestens eine in der Reihe vorgeschaltete Anionenaustauschervorrichtung, vorzugsweise in mindestens eine unmittelbar vorgeschaltete Anionenaustauschervorrichtung die basische Anionenaustauschermasse in Chlorid- und/oder Sulfatform in Form mindestens einer separaten Schicht angeordnet. Bei der Verwendung mv-hrerer hintereinander geschalteter Ionenaustauschbehälter sind diese vorzugsweise so geformt, daß sie ineinander gesteckt, übereinander geschraubt, gesteckt oder angebracht werden können, vorzugsweise durch konische Verjüngung der zylinderähnlichen Austritts- oder Eintrittsöffnung, durch konische Erweiterung oder Ausformung der zylinderähnlichen Eintritts- oder Austrittsöffnung oder durch Anbringung, Ausformung oder Befestigung von Verbindungselementen, Gewinden, Steckvorrichtungen und dgl.

Die Anfeuchtung oder Befeuchtung der Anionenaustauschermasse vor Einfüllung in den Ionenaustauschbehälter wird mit einer keimfreien oder destillierten und/ oder sterilisierten Flüssigkeit, vorzugsweise mit keimfreien oder destilliertem Wasser durchgeführt.

Die Regeneration der Anionenaustauschermasse in Hydroxylform oder der hydroxylgruppenhaltigen Anionenaustauscherschicht oder -behälter wird bevorzugt separat

" &Iacgr;6

zu der Regeneration der die basischen Anionenaustauscherschichten oder -behälter in Chlorid- und/oder Sulfatform durchgeführt, wobei die nitrit- und/oder nitrathaltige Regenerationslösung durch chemische oder elektrolytische Verfahren, vorzugsweise durch Oxydation zu Stickstoff, vom Nitrit und/oder Nitrat befreit und wiederverwendet wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung der Ionenaustauschvorrichtung in Form von aufsetzbaren, anschraubbaren, aufsteckbaren oder in anderer Form befestigbaren Patronen oder ähnlicher zylinderförmiger, kegelstumpfförmige oder im Querschnitt elliptischen Behälters, enthaltend mindestens eine chlorid- und/oder sulfationenhaltige Anionenaustauseherschicht oder Anionenaustauscherschic'it in Chlorid- oder Sulfatform schichtförmig angeordnet in der Ionenaustauschvorr ichtung in der Nähe oder unterhalb der Ein- J laßöffnung, vorzugsweise unterhalb einer Filterschicht, und/oder (in Strömungsrichtung des zu reinigenden Wassers) vor einer Anionenau3tauscherschicht in fc Hydroxylforra oder einer hydroxylgruppenhaltigen Anio- 3 nenaustauscherschicht, zur Nitrat- und/oder Nitritent- ;, fernung oder -verminderung in Wasser zur Trinkwasser- j gewinnung. ■

Die Vorrichtung kann gemäß der bereits genannten Aus- &idiagr; führungsform auch so ausgestattet werden, daß eine

Reakivierung des Ionenaustauscherharzes sowohl in Hy- _:,

droxil-Form als auch in Sulfat-Form oder Chloridform |

möglich i3t. Es können dann erheblich größere Wasser- &xgr; mengen behandelt werden. j

Um größere Mengen an Trinkwasser mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellen zu können, ist ein System zvv Regeneration der Hydroxil- und der Sulfat-Form des ,\ basischen Anionenaustauscherharzes zweckmäßig. Die

;*' einzusetzende Patrone ist preiswert und einfach zu

handhaben, so daß es möglich ist, nacheinander beide i|; Ionenaustauscherharzschichten in dasselbe Patronengell häuse einzufüllen. Soweit die Patrone nur zum einmali-

k gen Gebrauch bestimmt ist, ist das Problem des Bakte-

f rienwachstums auf dem nitratgesättigten lünötiäustau-

I scherharzes kein Problem. Im Falle größerer Systeme

kann eine Regenerierung der Hydroxil-Form des Harzes mit Natriumhydroxidlösungen vorgenommen werden und die I der Sulfat-Form mit Natriumsulfatlösungen. Die ver-

&igr;- brauchten Regenerationslösungen können wiederverwendet

f, werden, wenn sie von den Verunreinigungen und von dem

;&iacgr; eleminierten Nitrat befreit werden. Hierbei sind die

jj; elektrochemischen Reduktion zu Stickstoffgas oder

[? katalytische Reduktion die geeigneten Mittel.

&Iacgr;8

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäoen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die nachfolgenden Ausführungen und Abbildung
erläutert:

Bild 1 zeigt den Aufbau Cer aus Patrone und zusätzlichem Filter bestehenden Einheit für die Herstellung
von täglich 5-10 Litern Trinkwassers, eine Menge,
die z. B. fi.ir die Zubereitung der· Nahrung für ein
Kleinkind ausreichend ist. Zusammen mit einer Ausstattung von halbquantitativen Nitrat/Nitrit-Teststreifon ist eine absolut zuverlässige und einfache Herstellung von Trinkwasser möglich, das für Säuglingsnahrung ausgezeichnet geeignet ist. Auch kann die Trfindungsgemäße Anordnung dazu dienen, stark mit Nitrat verunreinigtes Trinkwasser, wie es mittlerweile in vielen Gebieten vorkommt, auf einfache und sichere Weise mit
den entsprechenden Vorteilen gegenüber bekannten Verfahren zu denitr ifizieren.

Bild 1

A) Oberer Behälter für das zu behandelnde Wasser

B) Öffnung mit dem Anschlußstück für die einzufügende Patrone

C) Unterer Container für das behandelte Wasser

D) Tülle

E) Patrone

F) Schicht aus Aktivkohle und pulverförmigen Polyamid

G) Schicht aus stark basischem Anionenaustauscherharz in Sulfat-Form

H) Schicht aus schwach basischem Anionenaustauscherharz in Hydroxil-Form

I) Haltering

J) Filterscheibe aus weitporiger Acetatfolie

K) Haltering

L) Auslaß-Öffnung

Die Vorrichtung ist einfach und preiswert. Als Beispiel sind die Werte für eine Patrone angegeben, die zur Behandlung von 5 bis 10 Litern Brunnenwasser mit einem Gehalt von 110 ppm Nitrat bestimmt ist:

1. Menge an Harz in Hydroxilform = 5 ml

2. Menge an Harz in SuIfatform = 7 ml

3. Durchmesser der Patrone 2 cm, Länge 5 cm

4. Durchflußrate = 1 Liter in 10 Minuten

5. Reduzierung der Nitratkonzentration 98 %

6. Ansteigen der Sulfatkonzentration 8 %

7. Verminderung der Chloridkonzentration 2 %

8. Die Gesamthärte wird kaum vermindert. Mit der gleichen Patrone können auch 5 bis 10 Liter Wasser behandelt werden.

9. Nitrite, chlorierte Kohlenwasserstoffe und Pestizide werden ebenfalls reduziert.

In Figur 2 sind einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anionenaustauschervorrichtung zur Trinkwasserreinigung schematisch dargestellt, wobei die Schichtdickenverhältnisse in den Darstellungen nicht unter Einhaltung der zu wählenden Schichtdicke exakt wiedergegeben sind.

Unter GS ist die basi3che Anionenaustauscherschicht ir Sulfatform, unter GCl die basische Anionenaustauscherschicht in Chloridform wiedergegeben, wobei angegeben ist, ob die Anionenaustauscherschichten stark basisch (stark) oder schwach basisch (schwach) sind.

• >

Unter OH ist die basische Anionenaustauscherschicht in Hydroxylform und unter F die Aktivkohleschicht wiedergegeben.

Die Anionenaustauscher gemäß den Anordnungen 3» 4, 7, 8, 11, 12, 15 und 16 sind für Sonderfälle einsetzbar, bevorzugt sind jedoch die Anionenaustauscher gesäS den Anordnungen 1, 2, 5, 6, 9₅ 10, 13 und 14. §

Claims

Schutzansprüche:

1. Ionenaustauschvorrichtung zur Wasserreinigung oder zur Verbesserung der Wasserqualität, vorzugsweise zur Verminderung des Nitrit- und/oder Nitratgehaltes, bestehend aus mindestens einem Austauschbehälter mit einem darin angeordneten basischen Anionenaustauscher in Chlorid- und/oder Sulfatform» dadurch gekennzeichnet, daß die lonenaustausohvorrichtung mindestens zusätzlich eine basische Anionenaustauscherschicht in Hydroxylform oder als hy» droxyigrupper;haltige Schicht enthält, die Anionsnaustauscherschichtsn unmittelbar und/oder unter Einschaltung von Zwischenschichten-, Filterschichtsn oder Anionenaustauschbeh&_ttern hintereinander angeordnet und die Aniorisijnv jtauscherschichtien) in Jhlorid- und/oder Sulfatform nicht als Misc'nform sondern axs gesonderte Schicht(en) angeordnet ist bzw. sind.

2. Ionenaustauschvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ionenaustauschvorriohtung nach der Eintrittsöffnung eine Filterschicht, vorzugsweise eine Aktivkohleschicht oder aktivkoh-

f lehaltige Schicht, angeordnet ist.

j?

3. Ionenaustauschvorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei hintereinander angeordneten basischen Anionenaus-

i, tauscherschichten, von denen mindestens eine eine

t basische Anionenaustauscherschicht in Hydroxylform

&igr;, oder eine hydroxylgruppenhaltige Anionenaustau-

schersehicht ist, als getrennte Schichten ohne Vermischung in dem Ionenaustauschbehälter, der vorzugsweise ein zylinderförmiger, kegelstumpfförmiger oder im Querschnitt elliptischer Behälter ist, angeordnet sind, daß an oder in der Nähe der Eintrittsöffnung eine Aktivkohleschicht oder aktivkohlehaltige Schicht angeorcr.it ist, die einen feinteiligen Kunststoff, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Polyolefine oder Fluorpolymere, enthält.

4. Ionenaustauschvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die chlorid- und/oder sulf'-tionenhaltige Anionenaustauscherschicht(en) oder Anionenaustauscherschicht in Chlorid- oder Sulfatform in der Ionenaustauschvorrichtung in der Mähe oder unterhalb der Einlaßöffnung, vorzugsweise unterhalb der Filterschicht und/oder (in Strömungsrichtung des zu reinigenden Wassers) vor der Anionenaustauscherschicht in Hydroxylform oder der hydroxylgruppenhaltigen Anionenaustauscherschicht angeordnet ist bzw. sind.

5. Ionenaustauschvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Ionenaustauschvorrichtung angeordnete Anionenaustauschersohicht in Hydroxylform schwach basisch ist.

6. Ionenaustauschvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schwach basische Anionenaustauscherschicht in Hydroxylform oder die schwach basische hydroxylgruppenhaltige Anionenaustauschernchicht

a) zu mehr als 50 %, vorzugsweise

mehr als 65 %,

tertiäre Aminogruppen enthält und/oder

b) Hydroxyl- und Chloridgruppen (OH/CL) gemischt enthält.

Ionenaustau3chvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anionenaustauscherschicht in Hydroxylform schwach, mittelstark oder stark basisch ist, wobei jedoch das Volumen- und/oder Gewichtsverhältnis de mittelstark oder stark basischen Anionenaustauscherschicht in Hydroxylform s.u der oder den anderen stark basischen Anionenaustauscherschicht(en) in Chlorid und/oder Sulfatform

0,05 : 1 bis 0,8 : 1, vorzugsweise 0,1 : 1 bis 0,6 : 1,

ist oder das Voluraenverhältnis und/oder Gewichtsverhältnis beträgt bei Verwendung von schwach basischen Anionenaustauscherschicht(en) in Hydroxylform zu stark basischen Anionenaustauscher schicht(en) in Chlorid- und/oder Sulfatform

0,3 : 1 bis 0,9 : 1» vorzugsweise 0,4 : 1 bis 0,7 : 1.

8. Ionenaustausohvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmige oder zylinderähnliohe Ionenaus tauschbehälter ein Gewinde, eine Ansatz- oder Aufsa'-zvorrichtung oder ähnliche Befestigung-, Halteoder Einsatzvorrichtung aufweist und einen Durchmesser von

0,5 bis 25 cm, vorzugsweise
0,7 bis 18 cm,

sowie eine Höhe (oder Länge) von

U bis 25 cm, vorzugsweise
5 bis 20 cm,

besitzt, wobei vorzugsweise die Höhe (bzw. Länge)
der Vorrichtung größer ist als der Radius oder
mittlere Durchmesser.

9· Ionenaustauschvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der feinteilige Kunststoff einen mittleren Teilchendurchmesser von

0,01 bis 100 &mgr;&pgr;&igr;, vorzugsweise

0,1 bis 30 &mgr;&idiagr;&igr;,

aufweist.