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Dokumentenidentifikation DE2917277C2 23.02.1989
Titel Zyclisches Verfahren zur Abtrennung von Ionen aus wäßrigen Medien
Anmelder Pennwalt Corp., Philadelphia, Pa., US
Erfinder Grier, Jesse Gyger, Gilbertsville, Ky., US
Vertreter Abitz, W., Dipl.-Ing.Dr.-Ing.; Morf, D., Dr.; Gritschneder, M., Dipl.-Phys., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 27.04.1979
DE-Aktenzeichen 2917277
Offenlegungstag 08.11.1979
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.02.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.02.1989
IPC-Hauptklasse B01D 15/04
IPC-Nebenklasse B01J 47/10   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennen von Ionen aus einer Beschickungslösung, wobei die Lösung aufwärts durch eine Kolonne geleitet wird, die ein Mischbett von Anionen- und Kationenaustauscherharzen enthält.

Das Bett ist in der Kolonne frei aufwärts oder abwärts beweglich und wird unter den Arbeitsbedingungen der Austauschstufe als Masse im gemischten Zustand gehalten.

Die Abtrennung spezieller ionischer Bestandteile von wäßrigen Lösungen unter Verwendung von Betten gemischter Ionenaustauscherharze ist ein herkömmliches technisches Verfahren. Häufig bezweckt man mit einer solchen Methode eine Verbesserung der Selektivität oder Kapazität eines Ionenaustauscherharzes durch gründliche Vermischung mit einem zweiten Austauscherharz. In anderen Fällen besteht der Hauptzweck in der Verbesserung der Stabilität der behandelten Lösungen unter den beim betreffenden Austausch herrschenden Bedingungen. Für andere Awendungszwecke werden Gemische von Austauscherharzen verwendet, in welche die beiden Harze mehr oder weniger unabhängig mit speziellen Lösungsbestandteilen reagieren und nur aus Zweckmäßigkeitsgründen in einem einzigen Bett vereinigt werden. Wenn das Austauscherharzgemisch bei einem zyklischen Verfahren bzw. Kreisprozeß eingesetzt wird, müssen Einrichtungen zur Regenerierung jedes Harzes vorhanden sein. Im allgemeinen gehört eines der Harze dem anionischen (basischen) Typ und das andere Harz dem kationischen (sauren) Typ an. Im allgemeinen wird für die Regenerierung des ersteren Harztyps eine alkalische Lösung benötigt, während der letztere Harztyp gewöhnlich mit einer sauren Lösung behandelt wird. Daher ist eine Auftrennung der Harze in zwei Schichten oder die Entfernung aus dem Bett zur äußeren Regenerierung notwendig.

Abhängig vom speziellen Anwendungszweck wurden verschiedene Schemata zur Durchführung des Ionenaustauscherzyklus entwickelt. Am häufigsten wird die Gebrauchs-oder Erschöpfungsstufe, während welcher der ionische Bestandteil aus der Beschickungslösung entfernt wird, an der abwärts durch das Bett strömenden Lösung vorgenommen. Einer der Hauptgründe für diese Arbeitsweise besteht darin, daß das Bett bei den üblichen Strömungsgeschwindigkeiten zur Fluidisierung neigt, wenn der Strom aufwärts erfolgt. Nach der Gebrauchsstufe wendet man vorzugsweise einen Gegenstrom zur Rückspülung an. Ein Aufwärtsstrom von Waschflüssigkeit ermöglicht die Entfernung von eingeschlossenen Feststoffen durch Fluidisierung des Bettes. Man kann in den Zyklus weitere Stufen einschalten, wie ein "Ansüßen" ("sweetening on"), während sich der Ausfluß bis zur gewünschten Qualität ansammelt, ein "Absüßen" ("sweetening off") und Spülungen. Wenn es erwünscht ist, den adsorbierten Bestandteil rückzugewinnen oder zu isolieren, kann eine spezielle Stufe, die häufig als "Abstreifen" bezeichnet wird, erforderlich sein.

Bei herkömmlichen, mit einem Ionenaustauschermischbett arbeitenden Verfahren zum Abtrennen von Ionen aus wäßrigen Lösungen, bei welchen die Lösung abwärts durch das Bett geleitet wird, sind bestimmte Probleme aufgetreten. Beispielsweise wegen des Unterschiedes zwischen den spezifischen Gewichten der Austauscherharze und einer Beschickungslösung hoher Dichte sowie in Fällen, bei denen für eine wirksame Ionenabtrennung geringe Strömungsgeschwindigkeiten erforderlich sind, neigen die Austauscherharze im Bett zum Aufschwimmen und es erfolgt eine Materialtrennung.

Gegenstand der Erfindung ist ein zyklisches Verfahren zur Abtrennung von Ionen aus wäßrigen Medien in einem Mischbett aus Kationenaustauscherharzen und Anionenaustauscherharzen, von unterschiedlichem spezifischem Gewicht von nicht mehr als 0,2 g/cm3, wobei die Beschickungslösung aufwärts durch das Bett geleitet wird, wodurch Ionen aus der Beschickungslösung durch Adsorption an mindestens einem der Austauscherharze entfernt werden, der Strom der Beschickungslösung durch das Bett unterbrochen wird und eine ionenaufnehmende wäßrige Lösung, die die vorher adsorbierten Ionen entfernt, abwärts durch das Bett geleitet wird, der Strom der Ionen aufnehmenden wäßrigen Lösung unterbrochen wird und eine wäßrige Regenerierlösung abwärts durch das Bett geleitet wird, um die Ionenaustauscherharze in ihren ursprünglichen Zustand zu regenerieren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß

das Bett zur Auf- oder Abwärtsbewegung als Masse in der Kolonne frei ist,

die Beschickungslösung in der Adsorptionstufe mit einer Geschwindigkeit durch das Bett gleitet wird, die das Bett als Masse aufwärts bewegt,

die ionenaufnehmende wäßrige Lösung unter Überwindung der Aufschwimmtendenz der Harze das Bett in der Kolonne nach unten bewegt,

nach Unterbrechung der Beschickungslösung die Beschickungslösung in eine angrenzende Säule gleicher Art geleitet wird, die vorher, wie vorstehend beschrieben, mit der ionenaufnehmenden Lösung und der Regenerierlösung behandelt wurde, und

daß das Verfahren in dieser Weise alternierend wiederholt wird.

Der hier für das Ionenaustauscherharzbett in der Kolonne verwendete Ausdruck "zur Auf- oder Abwärtsbewegung als Masse frei" bedeutet, daß das Bett dazu in der Lage ist, sich als Masse abhängig von seiner Anfangsposition in der Kolonne aufwärts oder abwärts zu bewegen, wobei diese Bewegung jedoch durch ein Decksieb, Maschen-Schwimmkügelchen (mesh floating beads) oder dergl. gehemmt werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet man als ionenaufnehmende wäßrige Lösung eine alkalische Lösung, wärend als wäßrige Regenerierlösung eine Mineralsäurelösung dient.

Bei einer Abwandlung des vorgenannten Verfahrens trennt man nach der Adsorptionsstufe die gemischten Austauscherharze voneinander, indem man eine Flüssigkeit, vorzugsweise eine wäßrige Lösung (wie Natriumchloridlösung), aufwärts durch das Bett mit einer Geschwindigkeit leitet, die mindestens dafür ausreicht, die Auftrennung der gemischten Austauscherharze in zwei Schichten aus jeweils einem anderen Austauscherharz herbeizuführen. Anschließend behandelt man die getrennten Schichten des Bettes jeweils zur Entfernung der adsorbierten Ionen und zur Regenerierung der Austauscherharze, wonach man die Austauscherharze wieder vermischt, beispielsweise durch Lufteinblasen unter Wasser. Diese Art der Auftrennung gemischter Austauscherharze wird bei bestimmten herkömmlichen Verfahren praktiziert.

Die erfindungsgemäß verwendeten Kationen- und Anionenaustauscherharze können entweder dem Gel-Typ oder dem makroretikulären Typ angehören. In der Literatur, beispielsweise in Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 2. Auflage, Bd. II, Seite 871 ff., sind verschiedene Typen von Ionenaustauscherharzen beschrieben. Die Hauptanforderung an die erfindungsgemäß verwendeten Ionenaustauscherharze (außer daß eines ein Anionenaustauscherharz und das andere ein Kationenaustauscherharz sein soll) ist die, daß die Harze ein unterschiedliches spezifisches Gewicht aufweisen, wobei der Unterschied nicht mehr als etwa 0,2 beträgt.

Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das gemischte Ionenaustauscherharzbett in einem Verfahren zum Abtrennen von Chromationen von einer aus der Elektrolyse eines Alkalimetallchlorids stammende chloratreiche Chloridlösung eingesetzt, wie es in der DE-PS 28 39 894 beschrieben ist. Bei diesem Verfahren wird eine chloratreiche Chloridlösung, die Chromationen enthält, zur Entfernung der Chromationen durch ein Mischbett von Ionenaustauscherharzen geleitet. Die Austauscherharze bestehen aus einem anfänglich in der Chloridform vorliegenden Anionenaustauscherharz und einem schwachen Kationenaustauscherharz, das anfänglich in der Wasserstofform vorliegt, jedoch durch Verdrängung einiger Wasserstoffionen durch Alkalimetallionen (vorzugsweise Natriumionen) konditioniert wird. Nach der Erschöpfung des Bettes wird durch das Bett eine alkalische Lösung (z. B. eine Lösung von etwa 4% NaOH in 8- bis 12prozentiger Natriumchloridlösung) zur Entfernung der Chromationen und Umwandlung des Anionenaustauscherharzes in die Hydroxidform geleitet. Anschließend regeneriert man das Bett, indem man eine Mineralsäurelösung (z. B. eine Lösung von 4% HCl in 8- bis 12prozentiger Natriumchloridlösung) durch das Bett leitet. Während des Ionenaustauschprozesses kann das Bett entwässert und mit einer neutralen Salzlösung, z. B. 12prozentiger Natriumchloridlösung, rückgewaschen werden.

Man kann vom erfindungsgemäßen Verfahren im allgemeinen Gebrauch machen, wenn eine oder mehrere der folgenden Bedingungen erfüllt ist (sind):

  • 1. Das spezifische Gewicht der Beschickungslösung ist höher als die spezifischen Gewichte der Harze und das Harzbett ist frei zur Aufwärtsbewegung als Masse in der Kolonne;
  • 2. die spezifischen Gewichte der Austauscherharze sind etwas höher als jenes der Beschickungslösung, und die Aufwärtsgeschwindigkeit der Lösung reicht dafür aus, die Aufwärtsbewegung der Harze als Masse in der Kolonne herbeizuführen; und
  • 3. die spezifischen Gewichte und die Strömungsgeschwindigkeit der Lösung liegen innerhalb bestimmter Grenzen (so daß das Bett zum Ansteigen neigt), und das Harzbett wird durch bestimmte physikalische Mittel (beispielsweise einen einstellbaren Lösungsauslaß am Niveau der Bettoberfläche, einen ausdehnbaren Luftsack oder einen beschwerten Kolben) am Ansteigen gehindert.


Unter Bedingungen, bei denen das Mischbett anfangs mit der aufwärtsströmenden Beschickungslösung ansteigt, wird das Mischbett mit Hilfe bestimmter, geeigneter Hemmeinrichtungen (wie eines Siebes oder von Schwimmkügelchen) vom Herausströmen aus der Kolonne abgehalten.

Die obigen Ausführungen zeigen, daß der Durchsatz der das Bett der Austauscherharze durchströmenden Lösungen nur insofern relevant ist, als er ein Problem darstellt, wenn die besagte Lösung ein höheres spezifisches Gewicht als die Austauscherharze aufweist und der Strom der Lösung durch das Bett abwärts erfolgt, d. h., wenn die nach abwärts gerichtete Kraft der Strömung nicht dafür ausreicht, den Auftrieb der Ionenaustauscherharze in einer dichteren Ausgangsflüssigkeit zu überwinden.

Die Erfindung ist mit besonderem Vorteil bei Verfahren (z. B. der elektrolytischen Herstellung von Chloraten) mit folgenden Merkmalen anwendbar:

  • 1. Die zu behandelnden Lösungen haben ein hohes spezifisches Gewicht, insbesondere von mindestens 1,2;
  • 2. die abzutrennende Ionenkomponente hat eine geringe Austauschgeschwindigkeit, welche eine langsame Fließgeschwindigkeit erfordert (z. B. weniger als etwa 0,41 Liter/min/dm2 (1 gal/min/ft.2) Bettquerschnitt);
  • 3. die aus der behandelten Lösung zu beseitigende Ionenkonzentration ist hoch und erfordert somit eine häufige Regenerierung des Ionenaustauscherharzes;
  • 4. die zu behandelnde Lösung hat einen geringen Feststoffgehalt, so daß eine Rückwäsche des Austauscherharzes nur selten erforderlich ist;
  • 5. die Verdünnung der Verfahrensflüssigkeit durch Rückführung der Regenerierlösungen ist nachteilig; und
  • 6. die Rückführung der gelösten Stoffe der Verfahrenslösungen ist vorteilhaft.


Fig. 1 der Zeichnung ist ein Fließschema der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Fließschema zeigt zwei Kolonnen zur Durchführung alternierender Verfahrenszyklen. Unter der Annahme eines in Betrieb befindlichen Verfahrens wird eine erfindungsgemäß abzutrennende Ionen enthaltende Beschickungslösung, welche aus einem mit "1" bezeichneten Verfahren (wie jenem der US-PS 38 35 011) erhalten wird, entweder in die Kolonne 6 oder in die Kolonne 12 geleitet (je nachdem, in welcher Kolonne das Anionen/Kationenaustauschermischbett bereit zur Aufnahme der Ausgangslösung ist). Gemäß Fig. 1 wird die Beschickungslösung in die Kolonne 6 geleitet, welche das Mischbett 8 enthält, das sich im regenerierten und nötigenfalls konditionierten Zustand befindet. Das Harzbett ist zur Auf- oder Abwärtsbewegung in der Kolonne frei; wenn die Beschickungslösung in die Kolonne eingeleitet wird, steigt das Bett 8 zum oberen Kolonnenende empor und wird dort mit Hilfe bestimmter (nicht gezeigter) Einrichtungen, wie eines Siebes oder einer Schicht von Polyäthylenkügelchen, festgehalten. Das gereinigte Produkt wird am Kolonnenkopf gesammelt oder durch ein Rohr abgezogen, wie allgemein dargestellt ist.

Wenn das Bett erschöpft ist, kann man die ungereinigte Ausgangslösung zur Zone 10 des verbrauchten Produkts leiten und dann den Strom der Ausgangslösung unterbrechen. Wie in der Kolonne 12 gezeigt, werden die durch das Bett entfernten adsorbierten Ionen vom erschöpften Bett verdrängt, indem man eine geeignete wäßrige Lösung (z. B. ein anionisches Regeneriermittel) mit Befähigung zur Aufnahme der genannten Ionen vom Austauscherharz im Bett 14 durch die Leitung 16 zuführt und abwärts durch das Bett 14 leitet, wodurch dieses in der Kolonne 12 nach unten geschoben wird. Der Strom des Regeniermittels wird so lange aufrechterhalten, bis alle oder praktisch alle Ionen vom Bett abgestreift worden sind. Anschließend behandelt man das Bett durch Hindurchleiten einer zweiten wäßrigen Lösung (Regeneriermittel), welche zur Regenerierung der Austauscherharze befähigt ist. Der Strom dieser Regenerierlösung erfolgt abwärts (wie dargestellt) durch das Bett, wie es auch bei den anschließenden, zur Konditionierung der Harze verwendeten Spüllösungen 26 der Fall ist. Die verbrauchten Regeneriermittel 18 und die Spülmittel werden zur Abfallbeseitigung oder vorzugsweise zur Verfahrenszone geleitet, wo sie mit einem Verfahrens-Flüssigkeitsstrom vermischt und dadurch wirksam rezirkuliert werden. Die Ventile des in Fig. 1 dargestellten Fließschemas werden so eingestellt, daß sämtliche Regenerier- und Spülflüssigkeitsströme zum Verfahren zurückkehren. Wenn das Bett in der Kolonne 12 empfangsbereit ist, wird die Beschickungslösung von der Kolonne 6 zur Kolonne 12 umgeleitet und das Verfahren wird wiederholt.

Fig. 2 zeigt ein Fließschema von Abwandlungen der erfindungsgemäß angewendeten Regenerierphase. In der dargestellten Ausführungsform wurden die Austauscherharze der Kolonne 12 erschöpft und werden nach Beendigung der Zufuhr der Beschickungslösung zur Auftrennung veranlaßt, indem man das Bett durch die Leitung 30 mit einer dafür ausreichenden Geschwindigkeit rückwäscht, daß die Austauscherharze in eine obere Schicht 14a eines der Harze und eine untere Schicht 14b des anderen Harzes geschichtet werden. In Fig. 2, welche die Regeneriermittelströme für die Kolonne 12 veranschaulicht, ist die Anionenaustauscherharzschicht als obere Schicht 14a und die Kationenaustauscherharzschicht als untere Schicht 14b dargestellt. Diese Schichtung ist jedoch nicht obligatorisch, da das Anionenaustauscherharz je nach dem verwendeten Material auch schwerer als das Kationenaustauscherharz sein kann. Bei der dargestellten Modifizierung wird das Anionenaustauscherharz durch Behandlung mit einer abwärtsströmenden alkalischen Lösung (Anionenregeneriermittel) 20 regeneriert; eine zusätzliche Leitung 22 ermöglicht die Ableitung der Regenerierflüssigkeit, nachdem diese abwärts ausschließlich durch die Anionenaustauscherharzschicht geströmt ist. Nach dieser Stufe wird das saure Regeneriermittel (kationisches Regeneriermittel) 24 durch beide Harzschichten geleitet. Wie bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform werden die Ventile so eingestellt, daß sämtliche Regenerier- und Spüllösungen zum Verfahren 1 zurückgeführt werden.

Wahlweise sind mit 28 und 30 Rohre und Ventile vorgesehen, welche eine getrennte Regenerierung des Anionenaustauscherharzes durch die abwärtsströmende alkalische Lösung 20 und Regenerierung des Kationenaustauscherharzes durch die aufwärtsströmende saure Lösung 24 (wobei die Regeneriervorgänge nacheinander oder gleichzeitig erfolgen können) gestatten. Die alkalische und die saure Regenerierflüssigkeit werden beide durch die Leitung 22 abgezogen. Die in Fig. 2 dargestellten Regenerierprozesse sind an sich bekannt.

Das nachstehende Beispiel soll die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutern.

Beispiel

Gleiche Teile eines starken Anionenaustauscherharzes vom Gel-Typ (Amerlite IRA 400 mit einem vom Hersteller, Rohm and Haas Company, angegebenen spezifischen Gewicht von 1,11) und eines schwachen sauren Austauscherharzes vom Gel-Typ (Amberlite IRC 84 mit einem vom Hersteller, Rohm and Haas Company, angegebenen spezifischen Gewicht von 1,19) werden in einer Kolonne mit einem Durchmesser von 25,4 cm (10 in.), welche mit speziellen Kreislaufleitungen für einen kontinuierlichen Ionenaustauscherprozeß ausgestattet ist, gründlich vermischt. Die Vermischung wird durch Lufteinblasen unter Wasser vorgenommen.

Nach der Konditionierung des Bettes zur Bereitstellung einer geeigneten Harzmischung, wobei jedes Harz die richtige Form aufweist, wird eine chloratreiche Chloridlösung, welche Chromationen enthält und ein spezifisches Gewicht von 1,4 aufweist, aufwärts durch das Bett mit einem Durchsatz von etwa 0,20 Liter/min/dm2 (0,5 gal/min/ft.2) Bettquerschnitt geleitet. Wenn die Lösung das Bett nach oben durchströmt, steigen die Harzperlen frei als Masse mit der dichteren Flüssigkeit zum Kolonnenkopf empor. Wenn das Bett erschöpft ist, werden die adsorbierten Chromationen vom Bett entfernt, indem man durch dieses abwärts eine Lösung von 4% NaOH in 8prozentiger Natriumchloridlösung leitet. Nach diesem Abstreifvorgang behandelt man das Mischbett zur Regenerierung durch Hinabströmenlassen einer wäßrigen Lösung von 4% HCl in etwa 8prozentiger Natriumchloridlösung. Anschließend spült man das Bett mit einer Natriumchloridlösung eines spezifischen Gewichts von etwa 1,1. In jeder Abstreif-, Regenerier-, Konditionier- und Spülstufe läßt man die Lösungen abwärts durch das Harzbett strömen, damit die Harzperlen frei als Masse in der Lösung absinken.

Die für das Aufwärtsleiten des Flüssigkeitsstromes durch das Harzbett verwendete Vorrichtung umfaßt ein Sieb, welches die Harzperlen daran hindert, vom Kolonnenkopf herauszufließen.

Das vorstehend beschriebene Verfahren unterscheidet sich von der herkömmlichen Methode darin, daß in der Gebrauchsstufe ein Aufwärtsstrom erfolgt, die Harze für die Regenerierung nicht getrennt werden und das Bett sich als Masse auf- und abwärtsbewegt. Das neue Verfahren hat gegenüber der herkömmlichen Praxis folgende Vorteile:

  • 1. der Rohr- bzw. Leitungsaufwand wird vermindert;
  • 2. die Anzahl der Verfahrensstufen wird herabgesetzt;
  • 3. bezüglich der stark sauren Beschickungslösung werden sichere Bedingungen angewendet;
  • 4. die Anzahl der Spülungen und Rückwäschen wird vermindert und die Verdünnung der Verfahrensflüssigkeit mit Wasser wird herabgesetzt; und
  • 5. man erzielt eine Verminderung des physikalischen Abriebs und der Schädigung des Ionenaustauscherharzes, welche Vorgänge gewöhnlich durch das Luftbewegen beim Rückvermischen und durch große Konzentrationsschwankungen in der Beschickungs- und Verfahrenslösung verursacht werden.


Obwohl das beschriebene Verfahren aufgrund der obigen Vorteile gegenüber der herkömmlichen Methode eine wünschenswerte Verbesserung darstellt, kann man das Verfahren auch mit Vorteil gemäß herkömmlichen Regeneriermethoden modifizieren, um die Menge der Regenerierlösung zu vermindern. Bei dieser Verfahrensweise werden die Harze nach der stromaufwärts erfolgenden Gebrauchsstufe gemäß folgendem bevorzugtem modifiziertem Prozeß getrennt: die Zufuhr einer chloratreichen Chloridlösung, welche Chromationen enthält, wird nach der Erschöpfung des Bettes unterbrochen. Das Bett wird ablaufen gelassen, wonach eine Bettwäsche (z. B. mit 12prozentiger Natriumchloridlösung) durchgeführt wird, bei welcher die Waschlösung aufwärts durch das Bett mit einer dafür ausreichenden Geschwindigkeit geleitet wird, daß die Harze in eine obere und untere Schicht (wobei jede Schicht ein gesondertes Austauscherharz darstellt) aufgetrennt werden. Anschließend behandelt man die Anionenaustauscherharzschicht dadurch, daß man zur Entfernung adsorbierter Chromationen durch die Harzschicht abwärts eine Lösung von 4% NaOH in 8- bis 12prozentiger Natriumchloridlösung leitet. Nach der Unterbrechung dieses Abwärtsstromes wird die aus dem Kationenaustauscherharz bestehende schwerere untere Schicht dadurch behandelt, daß man eine Lösung von 4% HCl in 8- bis 12prozentiger Natriumchloridlösung aufwärts hindurchleitet. Diese saure Lösung wird von der Austauscherkolonne abgezogen, bevor sie die leichtere obere Schicht des Anionenaustauscherharzes durchströmt, oder die saure Lösung kann ihren Aufstieg durch die leichtere Anionenaustauscherharzschicht am oberen Kolonnenteil fortsetzen. Anschließend spült man die Kolonne (z. B. mit 12prozentiger Natriumchloridlösung), um die Harze in die für den nächsten Behandlungszyklus geeignete Form überzuführen.

Obwohl diese Abwandlung der Regenerierung nicht alle Vorteile des Verfahrens aufweist, bei welchem die Harze nicht getrennt werden, wird eine vorteilhafte Verminderung der verwendeten Menge der Regenerierlösung erzielt. Wenn die Harze nicht getrennt werden, wird nämlich eine bestimmte Menge der ersten Regenerierlauge durch Neutralisation des Kationenaustauscherharzes vergeudet. Das Harz muß dann in die saure Form rückverwandelt werden, was wiederum eine Vergeudung von Regeneriersäure darstellt.

In einigen Fällen können Austauscherharze gewählt werden, welche eine geringere Dichte als eine oder mehrere der zur Behandlung verwendeten, abwärts fließenden Lösungen aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist immer noch durchführbar, wenn die Geschwindigkeit des Abwärtsstromes genügend groß ist, um die Aufschwimmtendenz der Harze zu überwinden. Umgekehrt kann sogar auch eine Beschickungslösung verwendet werden, deren spezifisches Gewicht etwas geringer als jenes eines (oder beider) der Harze ist, vorausgesetzt, daß die Aufwärtsgeschwindigkeit des Stromes zur Überwindung der Absinktendenz des Harzes ausreicht.


Anspruch[de]
  1. 1. Zyclisches Verfahren zur Abtrennung von Ionen aus wäßrigen Medien in einem Mischbett aus Kationenaustauscherharzen und Anionenaustauscherharzen, von unterschiedlichem spezifischem Gewicht von nicht mehr als 0,2 g/cm3, wobei die Beschickungslösung aufwärts durch das Bett geleitet wird, wodurch Ionen aus der Beschickungslösung durch Adsorption an mindestens einem der Austauscherharze entfernt werden, der Strom der Beschickungslösung durch das Bett unterbrochen wird und eine ionenaufnehmende wäßrige Lösung, die die vorher adsorbierten Ionen entfernt, abwärts durch das Bett geleitet wird, der Strom der Ionen aufnehmenden wäßrigen Lösung unterbrochen wird und eine wäßrige Regenerierlösung abwärts durch das Bett geleitet wird, um die Ionenaustauscherharze in ihren ursprünglichen Zustand zu regenerieren, dadurch gekennzeichnet, daß das Bett zur Auf- oder Abwärtsbewegung als Masse in der Kolonne frei ist, daß bei der Adsorptionsstufe die Beschickungslösung mit einer Geschwindigkeit durch das Bett geleitet wird, die das Bett als Masse aufwärts bewegt, daß die ionenaufnehmende wäßrige Lösung unter Überwindung der Aufschwimmtendenz der Harze das Bett in der Kolonne nach unten bewegt und daß nach Unterbrechung der Beschickungslösung die Beschickungslösung in eine angrenzende Säule gleicher Art geleitet wird, die vorher, wie vorstehend beschrieben, mit der ionenaufnehmenden Lösung und der Regenerierlösung behandelt wurde, und daß das Verfahren in dieser Weise alternierend wiederholt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als ionenaufnehmende wäßrige Lösung eine alkalische Lösung verwendet.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als wäßrige Regenerierlösung eine Mineralsäurelösung verwendet.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht der Beschickungslösung höher ist als die spezifischen Gewichte der Austauscherharze.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungslösung eine Chromationen enthaltende alkalimetallchloratreiche Lösung ist, das Anionenaustauscherharz in der Chloridform vorliegt und das Kationenaustauscherharz ein schwaches Kationenharz in einer konditionierten Wasserstofform ist.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als ionenaufnehmende Lösung eine alkalische Lösung und als Regenerierlösung eine Mineralsäurelösung verwendet.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als alkalimetallchloratreiche Lösung eine Natriumchloratlösung verwendet.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als ionenaufnehmende Lösung eine alkalische Natriumchloridlösung und als Regenerierlösung eine saure Natriumchloridlösung verwendet.






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