DE1963087C2 - Verfahren zum Entmineralisieren von Wasser - Google Patents

Description

Aus Arden »Water Purification by Ion Exchange;« 1968. Seiten 75-79 und 80—89. ist ein Verfahren zum Entmineralisier η von Wasser bekannt, bei dem dieses zunächst durch ein Kationenaus-'auscherharz und dann durch ein Mischbett aus einem Anionenaustauscherharz und einem Kationenaustausc'.ierha'-z geleitet wird. Bei der Regenerierung der Harze wird Jas Kationenaustauscherharz des Mischbettes von dem Anionenaustauscherharz abgetrennt und die getrennten Harze werden mit Lauge bzw. Säure regeneriert, gespült und dann wieder vermischt.

Aus »Mitteilungen der VGB« Heft 84. Juni 1963, ist es weiterhin bekannt zur Regenerierung eines nachgeschalteten Kationenaustauschers Frischsäure einzuse«- zen, und die teilverbrauchte Säure anschließend als Regeneriersäure in einem ersten Kationenaustauscher zu verwenden. Aus Fig. 4 dieser Druckschrift geht hervor, daß die Anionenaustauschbetten und die Kationenaustauschbetten im Gegenstrom regeneriert werden, daß jedoch das Mischbett durch Alkali und Säure nur durch einen einmaligen Durchschluß regeneriert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Verfahren gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruchs eine beträchtliche Einsparung der Regeneriersäure zu erzielen.

Zur Losung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Maßnahmen.

F i g. I ist ein Fließschema, welches Vorrichtungen und bestimmte Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht und

Fig. 2 ist ein ähnliches Fließschema, das besonders mit den Regenerierungsstufen des Verfahrens in Beziehung steht.

Die F i g, 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung. Die beiden Figuren werden verwendet, um die Unterschiede der Anordnung von bestimmten Harzen während der verschiedenen Stufen des Betriebes aufzuzeigen.

In F i g. 1 stellt 2 eine Kationenaustauschereinheit dar, welche aus einem Tank herkömmlichen Typs besteht, der mit einem perforierten Boden 4 (beispielsweise einem Sieb) schwach versehen ist, der so angepaßt ist, daß er ein Bett aus stark und schwachsauren Kationenaustauscherharzen tragen kann.

Was in erster Linie als eine Anionenaustauscheremheit wirkt, ist bei 8 angegeben. Es handelt sich auch hier um einen Tank, der mit einem perforierten Boden 10

ic versehen ist, der dazu dient, ein Harzbett 12 zu tragen, welches im Falle gemäß F i g. 1 aus der Mischung dreier Harze besteht:

Einem stark basischen Anionenaustauscherharz, einem schwach basischen Anionenaustauscherharz und einem

•5 stark sauren Kationenaustauscherharz. Obgleich diese Harze vermischt sind, wenn das Bett im Betrieb ist, ist das Gemisch nicht notwendigerweise homogen, so daß in Wirklichkeit das Kationenaustauscherharz hauptsächlich nur in den mittleren und unteren Teilen des Bettes vorliegt, während der obere Teil hauptsächlich nur die Anionenaustauscherharze enthält. Diese Situation ist durch die gepunktete Schraffierung angezeig;. die sich von der oberen rechten Seite zu der unteren linken Seite in der Mitte und den unteren Teilen des Bettes erstreckt und die den Kationenaustauscherharz-Gehalt des Bettes darstellt. Diese Richtung der Schraffierung wird folgerichtig für das Kationenaustauscherharz verwendet, während eine Schraffierung von der oberen linken Seite zur unteren rechten Seite für ein Anionenaustauscherharz verwendet wird.

In Fig. 2 ist die Kationenaustauschereinheit die gleiche wie in Fig. 1. Jedoch ist in F i g. 2 die Anionenaustauschereinheit so dargestellt, daß sie aus den getrennten Betten 14 und 16 besteht, wovon das erstere aus den Anionenaustauscherharzen besteht, während das untere Bett 16 hauptsächlich aus dem starken Kationenaustauscherhar/ besteht. An der Oberflache der Grenzfläche /wischen den beiden Har/en nach ihrer Aufschichtung ist eine Ausflußleilung 18 angebracht, welche herkcTimhcIfweise aus Rohren besteht, die mit Perforationen versehen sind, die genügend klein sind, um das Ausströmen der Harzteilchen /u verhindern Die Ausflußleitiing ist in Fig. I gezeigt. Sie spielt jedoch bei den Betriebsstufen, auf die sich diese Figur bezieht, keine Rolle.

Eine Rohwasserleitung 20 fuhrt zum Kopf der Kationenaustauschereinheit 2. von deren Boden eine Leitung 22 zu dem oberen Ende der Anionenaustauschereinhei! 8 führt. Eine Betriebsleitung 24 führt das entmineralisierte Wasser zu dem Punkt des Gebrauchs Um die Vermischung der Harze in der Einheit 8 /u gewährleisten, ist bei 26 die Einleitung von Luft vorgesehen, welche bei 28 wieder austritt

In der F ι g. 2 werden die Leitungen gezeigt, die in erster Linie beteiligt sind, wenn die Aufschichtung der Harze in der Einheit 8 vorgenommen wird oder bei der Regenerierung verwendet wird. Eine Ruckwaschleitung 30 führt zu dem unteren Ende der Einheit 2. Die Rückwaschflüssigkeit wird durch die Leitung 32 am Kopf dieser Einheit abgeleitet. Eine ähnliche Rückwaschleitung 34 führt in den Boden der Einheit 8. wobei die Rückwaschflüssigkeit bei 36 abgeleitet wird.

Der Eintritt der Regeneriersäure findet bei 38 statt. Die Austragung der Regenefierungssäure erfolgt durch die Leitung 18 und die darauf folgenden Leitungen 40 und 42 in den Kopf der Kationenaustauschereinheit 2. Eine Säureabfall-Leitung ist bei 44 gezeigt. Diese führt im allgemeinen im Unterschied zu den anderen

Abfalleitungen, die direkt in einen Abwasserkanal münden, zu einer Aufnahmeeinrichtung. Ein alternativ erfolgender Aufwärtsstrom der Säure durch die Einheit 2 ist durch die Leitung 47 vorgesehen. Wenn dieser Strom stattfindet, dann fließt die verbrauchte Säure durch die Leitung 47 nach außen. Wie hiernach noch genauer dargestellt werden wird, wird bei 46 Gegenstromwasser in den oberen Teil der Anionenaustauschereinheit 8 eingeleitet, das die nach außen durch die Verbindung 18 fließende Säure trifft.

Eine Spülwasserleitung 48 führt zum Kopf der Kationenaustauschereinheit 2. Diese Leitung ist als von der Leitung 60 für das Rohwasser getrennt gezeigt, welche ihrerseits wieder von der Leitung 20 in F i g. 1 getrennt gezeigt ist, obwohl alle drei aus einer einzigen Leitung bestehen können. Spülwasser, das nur eine geringe Menge Säure enthalten kann, kann durch die Leitung 50 verworfen werden, obwohl die ursprüngliche Spülflüssigkeit die säurereicher ist, nach außen durch die Leitung 44 fließen kann. Eine Abfalleitung 52 ist auch am Boden der Anionenaustauschereinheit 8 vorgesehen.

Arn Kopf der Anionenaustauschereinheit S wird das Alkaliregenerierungsmittel bei 54 eingeleitet. Der Alkaliabfall fließt aus der Leitung 18 durch dl'· in Serie geschalteten Leitungen 40 und 55. Es ist auch eine zweite Abfalleitung 56 von der Leitung 18 vorgesehen, die zu einem Abflußkanal führen kann, während die Alkaliabfalleitung 55 zu einem Tank für die Neutralisation von Säureabfall oder für eine andere Verwendung führen kann. Während der Regenerierung mit Alkali wird bei 58 in den Boden der Einheit 8 Wasser im Gegenstrom eingeleitet. Wenn dieses Wasser zum Spülen des Anionenharzes eingeleitet wird, dann fließt es vom Boden der Einheit 2 durch die Leitung 62, 64 in den Kopf der Einheit 8.

Ein kompletter Zyklus von dem eben beschriebenen geht folgendermaßen vor sich:

Die Kationenaustauschereinheit enthalt ein stark saures Kationenaustauscherharz, wie ein Styrol-Divi nylbenzol-Copolymer mit funktionellen —SO) H-Grup pen und eil. schwach saures Kationenaustauscherharz, wie ein Polyacrylsäureharz mit funktionellen — COOH-Gruppen. Diese Harze sind entweder volls'ändig oder teilweise miteinander vermischt

In der Anionenaustauschereinheit 8 kann das schwach basische Anionenaustauscherharz ein Stvrol-Divinylbutan-Copolymer mn funktionellen teitiären Aminogruppen sein, während das stark basische Amonenaustau scherharz ein Styrol-Divinylbenzol-Copolymer mn stark basischen quaternären Ammoniumgruppen sein kann. Das stark saure Kationenaustauscherharz kann vom selben Typ sein wie das in der F.inheit 2. Die Anionenaustauscherharze und die Kaiionenaustau scherharze zusammen haben eine Dichte, die geringer ist als diejenige des Kationenaustausi-herharzes alleine, so daß eine Aufschichtung vorgenommen v/erden kann, um eine gute Abtrennung des starken Kationenaustau scherharzes vorzusehen.

Zunächst soll angenommen werden. Jaß die beiden Anionenaustauscherharze im wesentlichen vermisch! bleiben, obwohl, wie später herausgestellt werden wird, eine Aufschichtung dieser Harze gleichfalls bewirkt werden kann. In jedem Falle sind während der Betriebsperiode sämtliche Harze miteinander vermischt, wie es in Fig. 1 angegeben ist, obgleich das Gemisch durch die ganze Einheit hindurch nicht gleichförmig sein kann, wobei das Kationenaustauscherharz im unteren Teil dei' Einheit mehr konzentriert sein kann, wahrend im oberen Teil, wenn überhaupt, nur wenig Kationenaustausfherharz vorliegen kann.

Gemäii F i g. I findet die Entminoralisierung des Rohwassers, das bei 20 eintritt, durch ein der Reihe nach durch die zwei Einheiten erfolgendes Nach-unten-Strömen statt, wobei es vom Boden der Einheit 2 durch die Leitung 22 zum Kopf der Einheit 8 gelangt. Alle anderen Leitungen sind zu dieser Zeit geschlossen. In der Kaiionenaustauschereinheit 2 werden in erster Linie die

ίο Kationen entfernt. Die Anionen werden in der Einheit 8 durch die Anionenaustauscherharze entfernt. Irgendwelche restliche Kationen, die von der alkalischen Regenerierung der Anionenaustauscherharze herührenden Natriumionen einschließen können, werden durch das starke Kationenaustauscherharz innerhalb der Einheit 8 wirksam entfernt. Wie später hervorgehoben wird, wird dieses Kationenaustauscherharz sehr gründlich durch die Säure regeneriert, iio daß es eine sehr hohe Kapazität für die Entfernung restlicher Kationen besitzt. Durch diese Wirkung wird das Wasser tatsächlich />poliert«, d. h. es werf' η auch die letzten Spuren von Kationen daraus entfern*.

Für die Regenerierung wird die Betriebsperiode abgebrochen und die beiden Einheiten werden rückgewaschen. Das Rückwasch wasser tritt in die Katioiienaustauschereinheit bei 30 ein und kann bei 32 zusammen mit entferntem Schmutzstaub zur Verwerfung ausgetragen werden. Da die Auftrennung der Kationenaustauscherharze während der im Abwärtsstrom erfolgenden Regenerierung nicht erwünscht ist, sollte dieser Strom so durchgeführt werden, ohne daß eine Aufschichtung stattfindet.

Der abgetrennte Rückwasch tritt in die Anionenaustauschereinheit bei 34 ein und fließt bei 36 zum Abfall ab. Das Rückwaschen wird in herkömmlicher Weise durch Kontrolle der Fließgeschwindigkeit vorgenommen, so daß nach dem Ende des Rückwaschens die Harze durch unterschiedliche?· Absetzen aufgeschichtet sind, wie es i;i Fig 2 gezeigt ist. Ein Minirrum des starken Kationenaustauscherharzes wird dazu verwendet, die gewünschten Ergebnisse der Hochreinigung zu gf .vährleisten. F.s wurde gefunden, daß in der Praxis das Kationenaustauscherharz in der geschichteten Position nur etwa 45 cm tief zu sein braucht Die Menge dieses Harzes und die Anordnung der Auslaßleitung 18 sind miteinander so abgestimmt, daß die obere Grenzfläche des Kationenaustauschcrharzes im wesentlichen, wie es in der F ι g. 2 gezeigt ist. bei der leitung 18 liegt, wobei die Grenzflache in der Praxis nicht scharf definiert ist

Nach der Vervollständigung des Rückwaschens und der Aufschichtung ist das System zur Regenerierung der Kanu cnaustauscherharze durch Säure fertig. Dafür wird gewöhnlich Schwefelsäure verwendet, obwohl auch rndere Säuren eingesetzt werden können, wie Salzsäure oder Salpetersäure. Die Regenerierungssäure tritt bei 38 ein. ^f!ießt durch die Schien, des starken Kationenaustauscherharzes bei 16 und Jann nach außen durch die Leitung 18 und (in eine , Alternativ-Betrieb) durch die Leitungen 40 und 42 in das obere Ende der Einheit 2 und flieJt nach unten durch die Kationenaustauscherharze bei 6 und tritt durch die Säureabfalleitung 44 nach außen aus. Um zu verhindern, daß das Säureregenerierungsmittel in den Hauptteil der Anionenaustauscherharze gelangt, wird bei 46 Gegenstromwasser eingeleitet, um nach unten durch die Anionenaustauscherharze zu fließen und hierauf nach außen durch die Leitung 18, wobei es die strömende Säure trifft.
Durch diese Anordnung wird nur ein eerineerer Teil

der Anionenaustauscherharze mit der Säure behandelt. Dieser geringe Teil des Anionenauslauscherharzes vermischt sich im Betrieb mit dem nicht mit der Säure in Berührung gekommenen Teil.

Andererseits, und vorzugsweise, wird das Saureregenerierungsmittel von der Leitung 18 durch die Leitung 45 zum Aufwärtsstrom durch die Einheit 2 geleitet und tritt bei 47 aus, wobei die weiteren Bedingungen, wie oben beschrieben, sind.

Es ist offensichtlich, daß das starke Kalionenaustauscherharz 16 gründlich regeneriert wird, da es mit großen Mengen frischer Säure im Vergleich /u seiner Menge, die auf einem Minimum gehalten wird, in Berührung kommt. Es ist daher dazu fähig, auch die letzten Spuren von Kationen zu entfernen. Die Kationenaustauscherharze in der Einheit 2 werden gleichfalls wirksam regeneriert, obwohl es nicht so notwendig ist. eine vollständige Regenerierung zu bewirken, weil während der ßetriebsDeriode das Kationenaustauscherharz in dem gemischten Bett die restlichen Kationen abfangen und entfernen kann. Der Einsatz einer beschränkten Menge von Harzen bringt hier auch bei der Verwendung der Säure wirtschaftliche Vorteile mit sich Die Wirtschaftlichkeit wird durch den nach aufwärts erfolgenden Strom des Regenerierungsmittels durch die Einheit 2 eher verbessert als durch einen nach unten strömenden Strom.

Die Menge des Gegenstromwassers kann gering sein oder groß, um eine angemessene Verdünnung für die Regenerierung des schwach sauren Kationenharzes in der Kationenaustauschereinheit zu bewirken.

Nachdem die gewünschte Regenerierung bis zu dem gewünschten Ausmaß vervollständigt worden ist. wird der Zustrom der Säure abgeschaltet und die Leitungen für die Wasserspülung folgendermaßen eingestellt:

Das Kationenharz in dem Tank 8 wird dadurch gespult, daß Spülwasser bei 63 eingeleitet wird, welches bei 18 herausfließt und durch 42 (oder 45) in den Tank 2 gelangt Dieses Wasser dient auch als langsame Spülung zur Verdrängung der Säure aus der Kationeneinheit 2. Am Ende der Verdrängung der Säure wird das Kationenharz in dem gemischten Bett 8 teilweise gespult. Ein weiteres Spülen wird durch den Betrieb mit dem Gegenstromwasser während der unten beschriebenen, darauffolgenden Einführung von Alkali erzielt.

Die Kationenaustauschereinheit wird schließlich durch Wasser gespült, welches bei 48 eintritt und bei 50 zum Abfall geleitet wird, oder anfänglich bei 44. Dieses Spülen kann während der darauffolgenden Regenerierung der Anionenaustauschereinheit 8 fortgesetzt werden

Die Regenerierung der Anionenaustauscherharze wird durch die Einführung von Alkali bei 54 bewirkt. Dieses fließt durch die Leitung 18 und die Leitungen 40 und 55 zu dem Punkt zur Zugabe zum Alkaliabfall nach außen, während zur gleichen Zeit Gegenstromwasser in das untere Ende des Tanks bei 58 eingeleitet wird, um nach oben durch die Leitung 18 zu strömen und das ausfließende Alkali zu treffen. Durch diese Anordnung wird eine Sperre geschaffen, die das A'kali von dem Kationenaustauscherharzbett 16 weghält

Die Verdrängung des Alkali und die langsame Spülung der Anionenaustauschereinheit 8 kann dadurch bewirkt werden, daß der Wasserstrom bei 46 eingeleitet wird, wobei die Abfalleitung von 18 bis 56 geöffnet ist Dadurch wird restliches NaOH entfernt

Nach der Vervollständigung der Regenerierung und der langsamen Verdrängung und der Spülung der Anionenaustauscherharze kann eine schnelle Spülung erzielt werden, indem die Leitungen so angeordnet werden, daß Rohwasser durch die Leitung 60 am oberen Ende der Kaiionenaustauschereinheit eintritt, um nach unten durch das Bett 6 zu fließen und dann durch die Leitung 62 zum Kopf der Einheit 8 bei 64. mit Ausfluß durch die Leitung 18 und hierauf durch die Leitung 56 zum Abfall. Während dieses Spülbetriebes wird der Wasserfluß durch die Leitung 58 fortgeführt, um den Eintritt von irgendwelchem Alkali in das starke Kationenaustauscherharz bei 16 zu verhindern, wobei das Gegensirornwasser das Spülwasser bei der Leitung 18 trifft.

Der letzte Spülzyklus wird durchgeführt, um ein komplettes Spülen der beiden Einheiten zu gewährleisten. Die Harze sind nun in der erforderlichen Bedingung, um dem Entmineralisierungsbetrieb wieder zugeführt zu werden. Vor der Betriebsperiode wird jedoch das in F i g. 1 veranschaulichte gemischte Bett wieder hergestellt, indem der Wasserstrom abgebrochen wird und bei 26 Luft zum Aufwirbeln eingeführt wird Diese wird bei 28 wieder abgelassen. Nachdem ein genügender Luftstrom vorgesehen ist. um die gewünschte Vermischung zu erzielen, ist die gesamte Vorrichtung in der notwendigen Bedingung für die Wiederaufnahme der zuerst beschriebenen Betriebsperiode.

Die Vorteile des oben beschriebenen Vorgehens sind folgentfe:

Zunächst bestehen beträchtliche Einsparungen hinsichtlich der für die Regenerierung verwendeten Säuren und Alkalien. Weitere Einsparungen bestehen im Hinblick auf die Menge des Abfallwassers. In typischer Weise wurden diese Gesichtspunkte wie folgt festgestellt:

Bei der Behandlung von Wasser, welches 100 bis 500 Teile pro Million gesamt gelöste Feststoffe (als Calciumcarbonat berechnet) enthielt, konnte ein Ausflußerhalten werden, welcher nur 0.1 bis 1.0 ppm gesamt gelöste Feststoffe enthielt. Für diese aufeinanderfolgenden Beispiele betrug das bei der Regenerierung eines Zyklus verworfene Wasser 4% bzw 19% des behandelten Wassers. Zur Regenerierung von 64,8 g gesamt gelöste Feststoffe wurden etwa 0.08 bis etwa 0.09 kg Schwefelsäure benötigt, was 128 bis 150% der theoretischen stöchiometrischen Menge beträgt Der Aufwärtsstrom der Regenerierungssäure in der Kationenaustauschereinheit 2 ermöglicht üblicherweise, wie beschrieben, die Verwendung von weniger Säure für eine bestimmte Zusammensetzung des Rohwassers.

Im Falle eines alkalischen Regenerierungsmittels wurden zur Regenerierung pro 64,8 g gesamt gelöste Feststoffe etwa 0.08 bis etwa 0.09 kg Natriumhydroxid oder etwa 156 bis 160% der theoretischen Menge benötigt Im Vergleich zu bekannten Verfahren stellen diese Werte wesentliche Ersparnisse sowohl des Abfallwassers als auch der Regenerierungsmittel dar.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die hohe Toleranz gegenüber schwankenden Zusammensetzungen des eintretenden Wassers und dessen Fließgeschwindigkeit, wodurch eine sehr hohe Qualität des Ausflusses und dementsprechend eine gute Flexibilität der Betriebsbedingungen erzielt wird.

Die vorstehenden Vorteile werden demgemäß bei einfachen Vorrichtungen gewährleistet wodurch zur Herstellung von entmineralisiertem Wasser mit hoher Qualität nur geringe Invesütions- und Betriebskosten notwendig sind.

Die für die Regenerierung verwendete Alkalimenge ist sehr niedrig und beträgt etwa 0,9 bis etwa 1.4 kg NaOH pro 28.3 dm^J gemischte Anionenharze.

Die für die Regenerierung verwendete Säuremenge ist sehr niedrig und liegt in der Gegend von etsva 0,68 bis etwa 1,13 kg Schwefelsäure pro 283 dm³ in beiden Einheilen enthaltende Gesamlkationenauslauscherharze. Wenn man nur das Kationenaustauscherharz in der Ä-rtionenaustauschereinheit (das die Säure zuerst bekommt) in Betracht zieht, dann ist die auf diese kleinere Menge bezogene Dosierung ziemlich hoch, nämlich z. B. 2,5 bis 4 mal so hoch wie normal.

Jedoch wird die restliche Säure aus diesem besonderen Kationenaustauscherharz hierauf fast vollständig in der Kationeneinheit verwendet. Demgemäß sollten die Kationenaustauscherharze darin ein ziemlich tiefes Bett bilden, z. B. mehr als 90 bis 120 cm. Dies bedeutet, daß in der Kationeneinheit eine größere Kapazität aufgebaut Wurden kann. Das Kationenaustauscherharz in dem

tvnscnueu suiiic, wen

I C3 dUgCII ClIfIt Ϊ5Ϊ, CifiC ιτιϊΠϊΐιιϋιΐι

schicht bilden, welche etwa 45 cm tief sein kann. Diese Tiefe stellt etwa die unterste praktische Tiefe dar, die mit einer angemessenen Abtrennung und einem angemessenen Betrieb vereinbar ist.

Wenn die Menge der Regeneriersäure zu stark eingesschränkt ist, z. B. unterhalb 0.68 kg pro 28.3 dm¹, dann würde eine sehr hohe Säurewirksamkeit erhalten werden, doch leidet die Kapazität des Anionenaustauschers des Mischbettes im gewissen Maße, was auf die Abwesenheit von freier Mineralsäure, die sich in der Kationenaustauschereinheit ausbildet, zurückzuführen '·!.,;. Demgemäß wird die Säuredosierung gewünschterweise in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des zu behandelnden Wassers so eingestellt, daß gewährleistet wird, daß genügend Säure eingesetzt wird, um in den letzten Teilen der Betriebsläufe einen Gehalt an freier Mineralsäure zu bewirken. Ein solcher ist aus den folgenden Gründen erforderlich:

Das schwach basische Anionenaustauscherharz im Mischbett ist nur dazu fähig, freie Mineralsäure zu entfernen, während das stark basische Anionenaustauscherhai? dazu imstande ist. freie Mineralsäure weniger wirksam zu entfernen. Wenn es daher gewünscht wird, die höchstmöglichste Wirksamkeit des Anionenaustauscherharzes im Anionenaustauschharzabschnitt des Mischbettes zu haben, dann muß von der Kationenaustauschharzeinheit etwas freie Mineralsäure vorhanden sein. Dies wird durch die Verwendung sowohl von schwachen als auch von starken Kationcnaustauschhar zen in der Kationenaustauschemheit vorgesehen. Die Verwendung von nur einem Harz mit Carboxylgruppen würde eine sehr hohe Säurewirksamkeit ergeben, würde jedoch für die Erzielung einer hohen Anionenaustauscherwirksamkeit nicht geeignet sein. Das Harz mit Carboxylgruppen, das schwach saure Kationenaustauscherharz, ist erforderlich, um zu helfen, daß etwas der Abfallregenerierungssäure absorbiert wird, da es während der Regenerierung zur Absorption der Säure wirksamer ist Auf der anderen Seite, wenn das Wasser überhaupt nicht alkalisch ist, dann ist dieses Harz unwirksam. Daher sollte in einem gewissen Ausmaß das Verhältnis des schwach sauren Kationenaustauschharzes zu dem stark sauren Kationenaustauschharz entsprechend der Alkalinität des eintretenden Wassers eingestellt werden. Es liegen Anzeichen dafür vor, daß gewünschterweise das schwach saure Kationenaustauschharz etwa ein Viertel bis die Hallte des Kalionenaustauscherharz-Gemisches betragen sollte.

So sollte z. B. bei einem alkalischen Rohwasser in der Gegend von einer 30%igen Methylorange-Alkalinität das schwach saure Harz etwa 7,5 bis 15% des Gesamtkationenauslauscherharzes in der Kationenaustauschereinheit betragen.

Obgleich der Strom des Säureregenerierungsmittels durch das abgetrennte Harz 16 (Fig.2) als aufwärts beschrieben worden war, kann der Fluß dieses Regenerierungsmittels auch nach unten gerichtet sein,

ίο d.h. die Säure kann bei der Leitung 18, die als Verteilungseinrichtung wirkt, eintreten und kann nach unten durch das abgetrennte starke Kationenaustauscherharz fließen und kann dann zum Kopf (oder dem Boden) der Kationenausiauschereinheit 2 gelangen.

unter Einleitung von Gegenstromwasser bei 46. um die Säure aus den Anionenaustauscherharzen herauszuhallen, wobei das Wasser die Säure am Boden des Anionenaustauscherbettes trifft. Dieses Ergebnis ist demjenigen gegenüber gleichwertig, welches durch den

ca uuiCitS L/Cscnncöcricri r.üU ccs ..cgcncr;cru"g5m:!!e!s gewährleistet wird.

Bis jetzt wurde auf ein Gemisch der Kationenaustauscherharze in der Austauschereinheit 2 Bezug genommen. Die Vermischung der Kationenaustauscherharze während der Regenerierung ist erwünscht, weil das starke Säureregenerierungsmittel, welches in den Kopf dieser Einheit einströmt.das stark saure Kationenaustauscherharz anfänglich treffen soll, selbst wenn dieses mit dem schwach sauren Harz vermischt ist. Jedoch kann während des Flusses bei der Betriebsperiode, die Auftrennung dieser Harze einen geringen Vorteil mit sich bringen, wenn das schwach saure Kationenaustauscherharz sich am Kopf befindet. Wenn somit getrennte Betten verwendet werden, dann sollte das schwach saure Harz eine geringere wirksame Dichte besitzen, um die obere Schicht zu bilden. Die Auftrennung kann nach der Säureregenerierung vorgenommen werden, indem man Wasser nach oben durch die Austauschereinheit 2 strömen läßt und die Fließgeschwindigkeit so

■to kontrolliert, daß das wirksam schwerere Harz sich zuerst absetzt.

Die Bezeichnung »wirksam schwerer« bezieht sich auf die gewöhnlichen Bedingungen: Ein Harz, welches eine höhere tatsächliche Dichte besitzt und das aus größeren Teilchen gebildet ist. setzt sich schneller zu einer Schicht ab. als eines mit geringerer Dichte und mit kleineren Teilchen. Selbst wenn die Harze von im wesentlichen der gleichen wirklichen Dichte sind, können die Teilchengrößen die Absetzung und die Bildung der Schichten bestimmen. Die vorstehenden Umstände sind erwünscht, wenn der Strom bei der Betriebsperiode nach unten gerichtet wird, obwohl eine umgekehrte Bedingung in Betracht käme, wenn der Strom nach oben gerichtet ist. Es ist offensichtlich, daß mit Ausnahme der physikalischen Behandlung entweder eine aufwärts oder abwärts gerichtete Betriebsperiode in Betracht kommt, obwohl zum Zweck der bequemeren Rückspülung und Entfernung von Schmutz ein abwärts gerichteter Strom mehr erwünscht ist

Mit den getrennten Kationenaustauscherharzen und den stärkeren, die die untere Schicht bilden, sollte die Regenerierung durch Aufwärtsstrom der Säure erfolgen, wie es beschrieben wurde.

Für die Anionenaustauschereinheit ist erwünscht, daß die Vermischung der Harze während des Betriebes stattfindet obwohl für einen optimalen Betrieb Vorsichtmaßregein getroffen werden soiiten. um zu gewährleisten, daß mindestens ein größerer Teil des

Kationenaustauscherharzes sich im unteren Teil des Bettes befindet, wobei es relativ unwichtig ist, ob das Kationenaustauscherharz in den obersten Teilen des Mischbettes vorliegt. Es kann jedoch eine gewisse Trennung der Anionenaustauscherharze vorliegen. In diesem Fall sollte das schwach basische Anionenhar? am Kopf des Bettes sein, und zwar mit geeigneter Wahl der Dichten uH Größen der Anionenaustauscherharze. Ein geringer Vorteil wird erreicht, wenn das schwach basische Anionenharz als erstes von der freien Mineralsäure erreicht wird, die von der Kationenaustauschereinheit kommt. Um die Trennung zu gewährlei-

10

sten. kann nach der Regenerierung. Spülung und Vermischung t.ie weitere Stufe durch einen Rück waschstrom nach oben von der Grenzflächenleitung 18 durchgeführt verden. Dies kann den größten Teil des schwach basischen Harzes zu dem Kopf flottieren Jedoch bei Verwendung des schwach basischen Anionenharzes mit niedrige·· Dichte ergibt eine Hochwirbcl-Luft Vermischung in dem Tank 8 im allgemeinen eine halbgemischte, teilweise geschichtete Bedingung, die zur Entmineralisierung der meisten Wasser wirksam ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Entmineralisieren von Wasser, bei dem man Wasser zunächst durch ein Kationenauslauscherharzbett, das ein stark saures und ein schwach saures Kationenaustauscherharz enthält, und dann durch ein Mischbett leitet und man bei der Regenerierung der Harze das Kationenaustauscherharz des Mischbettes von dessen Anionenaustauscherharz abtrennt,das abgetrennte Kationenaustauscherharz mit Säure und das abgetrennte Anionenaustauscherharz mit Alkali regeneriert, von allen Harzen die Regenerierungsmittel abspült, und hierauf die vorher abgetrennten Anionen- und Kationenaustauscherharze wieder vermischt und das Mischbett weiter zum Entmineralisieren von Wasser einsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Regenerierung die Regeneriersäure der Reihe nach zuerst durch das abgetrennte Kationenaustauscherharz im Mischbettaustauscher, der ein schwach basisches und stark basisches Anionenaustauschcrharz und ein stark saures Kationenaustauscherharz enthält und hierauf durch die Kationenaustauscherharze der Kationenaustauschereinheit leitet.