DE1907151A1

DE1907151A1 - Kontinuierliches Ionenaustauschverfahren

Info

Publication number: DE1907151A1
Application number: DE19691907151
Authority: DE
Inventors: Charters Colin Maxwell
Original assignee: CHARTERS COLIN MAXWELL
Current assignee: CHARTERS COLIN MAXWELL
Priority date: 1968-02-20
Filing date: 1969-02-13
Publication date: 1969-10-02
Also published as: ES363833A1; ES363837A1; GB1242411A; BE728531A; FR2002246A1; NL6902564A

Description

Kontinuierliches Ionenaustauschverfahren

Die Erfindung "bezieht sich auf ein kontinuierliches Verfahren zum Ionenaustausch, das sich zur Behandlung von Flüssigkeiten und Gasen eignet und insbesondere zur Aufbereitung von Wasser dient.

Die Entwicklung der Ionenaustauscherharze in den,letzten Jahren hat dazu geführt, daß zur Aufbereitung von Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser, in immer größerem Umfang Ionenaustauscher eingesetzt werden. Es ist eine Vielzahl von Verfahren zur Reinigung von Flüssigkeiten unter Verwendung von Ionenaustauschern bekanntgeworden. Bei den klassischen Anlagen durchströmen die aufzubereitenden Flüssigkeiten und die Regeneriermittel die Austauschmasse im Gleichstrom. Derartige Anlagen haben sich wegen der hohen Investitionskosten, des diskontinuierlichen Betriebes und des hohen Chemikalienbedarfs als nachteilig erwiesen. Eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit wurde durch die bekannten Verfahren erreicht, die im Gegenstrom arbeiten, d. h. bei denen das Austauschbett entweder von oben nach unten oder umgekehrt durchflossen wird und das Regeneriermittel das Bett in umgekehrter Richtung durchströmt. Auf diese Weise gelingt es, den Chemikalienaufwand erheblich zu senken. Dieses Verfahren ist jedoch, wie die Praxis gezeigt hat, nur bedingt verwendbar, da mechanische und strömungstechnische Probleme aufgetreten sind, die eine großtechnische Verwertung zweifelhaft erscheinen lassen.

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Es sind auch halb-kont'inuierliche Austauschverfahren bekannt, "bei denen sich der Flüssigkeitsstrom und der Massestrom kontinuierlich gegeneinander bewegen. Dabei wird die Austauschmasse'erschöpft, abgezogen und regeneriert. Dieses Verfahren hat keine Stillstandszeiten mehr; die Anlagen können, da geringere Härzmengen erforderlich sind, erheblich verkleinert werden und die Betriebskosten durch Regeneration im Gegenstrom gesenkt werden.

Bei einem bekannten kontinuierlichen Ionenaustauscher— fahren durchströmt das aufzubereitende Wasser den Austauscher von unten nach oben und es wird mit Hilfe von Preßwasser eine bestimmte Harzmenge aus einer Druckkammer in den Austauscher gepreßt. Gleichzeitig wird erschöpftes Harz in einen Eegenerierteil und dann in einen Harzvorratsraum gefördert. Bei den sehr kurzen Pulszeiten ist ein quasikontinuierlicher Betrieb möglich. Schwierigkeiten haben sich bei der gleichmäßigen Masseverteilung ergeben, da beim Pulsieren die Austauschmasse in den Aufbereitungsraum gepreßt wird. Da weiterhin nicht gewährleistet ist, daß aus dem Reaktionsraum die Masse gleichmäßig abgezogen wird, kann die Qualität des aufbereiteten Wassers schwanken.

Ein anderes zum Stande der Technik gehörendes Verfahren arbeitet nach einem ähnlichen Prinzip, jedoch ist die Anlage nicht mehr als eine Einheit ausgeführt, sondern die einzelnen Arbeitsgänge werden in getrennten Säulen durchgeführt. Der Betrieb ist ebenfalls quasikontinuierlich; der Transport erfolgt in Intervallen.

Es ist auch ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem die Austauschmasse nicht stoßweise befördert wird, sondern bei dem der Massetransport ausschließlich durch Strömungsvorgänge erfolgt, das also tatsächlich kontinuierlich ar-

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beitet. Datei müssen allerdings für die einzelnen Betrieb s stuf en, nämlich den Ionenaustausch, das Regenerieren und das Waschen, genau geregelte Teilströme vorliegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden. Bei einem Verfahren zum kontinuierlichen Ionenaustausch, insbesondere zur Aufbereitung von Wasser, bei dem eine Schicht aus körnigem Austauschermaterial von unten nach oben von der zu behandelnden Flüssigkeit durchströmt wird, das beladene Austauschermaterial regeneriert und erneut verwendet wird, besteht die Erfindung darin, daß die Behandlung der zu deionisierenden Flüssigkeit im unteren Abschnitt einer säulenartigen Austauscherkolonne erfolgt, daß ständig beladene Austauschermasse aus dem unteren Abschnitt der Kolonne abgezogen und auf deren oberen Teil aufgegeben und in diesem regeneriert wird mit der Maßgabe, daß die Geschwindigkeit der die Austauscherkolonne von unten nach oben durchströmenden Flüssigkeit so eingestellt wird, daß die Austauschermasse in allen Abschnitten der Kolonne in der Schwebe gehalten wird, wobei die Bewegung des Austauschers durch die Kolonne sich selbsttätig dadurch einstellt, daß vom unteren Teil des schwebenden Austauscherbettes so viel Masse absinkt, wie oben wieder aufgegeben wird. Der Transport des Austauschers durch die Kolonne erfolgt also durch das Gewicht der oben aufgegebenen Masse, d. h. das Gleichgewicht der schwebenden Schicht wird gestört und führt dazu, daß am unteren Teil des Bettes so viel Masse abbröckelt und nach unten sinkt, wie oben aufgegeben wird, bis das Gleichgewicht sich selbsttätig wieder eingestellt hat.

Die Erfinöunr sieht ferner vor, daß das Verfahren in drei <TÜ 9040/1396

Stufen durchgeführt wird,' wobei im unteren Teil die Behandlung des zu reinigenden Wassers mit dem Ionenaustauscher und im oberen Teil der Kolonne die Regenerierung des über Kopf aufgegebenen beladenen Ionenaustauschers erfolgt, während in einem mittleren Abschnitt eine Wäsche des regenerierten Ionenaustauschers durchgeführt wird. .^:

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist . vorgesehen, daß die Menge der von -unten nach oben strömenden Flüssigkeit in den drei Stufen unterschiedlich Λ ist und gegebenenfalls einer stufenweisen Verengung des |P^: Querschnittes der Kolonne von unten nach oben in den einzelnen Stufen angepaßt wird. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß am Ende der ersten Stufe so viel Reinwasser abgezogen wird, daß die Menge und die Strö-■-■'_< mungsgeschwindigkeit des in die zweite Stufe übertreten- "· den Reinwassers ausreichen, um das darin befindliche Ionenaustauschermaterial in der Schwebe zu halten, und daß entsprechend am Ende der zweiten Stuf e so; viel Reinwasser abgezogen wird, daß die Menge und die Strömungsgeschwindigkeit des in die dritte Stufe übertretenden Rein-wassers ausreichen, um das darin befindliche beladene ' Austauschermaterial in der Schwebe zu halten. _:

Das in die dritte Stufe übertretende Waschwasser wird erfindungsgemäß als Verdünnungsmittel für die Chemikalien und zur Regenerierung des beladenen Austausehers benutzt; die Chemikalien durchströmen die dritte Stufe von unten nach oben. .

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Zur Durchführung des Verfahrens gemäß vorliegender.Erfindung wird- zweckmäßigerweise ein Harz mit einem hohen Reaktionsund Regenerationsgrad benutzt, das sich schnell waschen laßt, Da viel Zeit dazu benötigt wird, -das Innere eines Teilchens zu behandeln ist es möglich, durch Einbetten eines nicht porösen Kerns in das Harz die erwähnten Eigenschaften zu verbessern. Ferner kann auf diese Weise das Gewicht des. einzelnen Teilchens mit einfachen Mitteln eingestellt werden..

Die Erfindung sieht zu diesem Zweck vor, einen Ionenaustauscher zu benutzen, dessen einzelne. Teilchen aus porösem Ionenaustauschmaterial bestehen, In das ein nicht poröses inertes Material eingebettet ist. Die Teilchen können rund, oval,, zylinderisch oder Granulate von unregelmäßiger Gestalt sein. Das inerte Material soll inert sowohl*gegenüber der zu'behandelnden Flüssigkeit und als auch dem Ionenaustauscher sein und kann beispielsweise Glas, Ton oder ein Metall sein. Man kann einen einzelnen Kern innerhalb einer Schicht von Ionenaustauschmaterial einbetten oder auch mehrere kleinere Stücke. Das lonenaustauschmaterial kann ein. bekanntes poröses Material sein. Zweckmäßigerweise hat das. inerte Material ein größeres spezifisches" Gewicht als das Ionenaustauschmaterial.

Die Erfindung betrifft ferner eine "Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens; diese besteht erfindungsgemäß aus einer vorzugsweise zylinderischen Kolonne mit einer oberen ■ Zuführungs- und einer unteren Abzugsöffnung für das beladene Austauschmaterial, die durch eine außerhalb der "'Kolonne geführte Leitung miteinande/verbunden sind; die Kolonne ist in mehrere, vorzugsweise drei Abschnitte unterteilt, die einen unterschiedlichen Querschnitt haben, wobei-der Quere schnitt der oberen Abschnitte jeweils kleiner ist als der des"darunter liegenden Abschnittes.

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Die Erfindung sieht ferner vor, daß die Übergänge zwischen | den Abschnitten mit unterschiedlichem Querschnitt- durch lcegel-

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stumpff örmige Zonen gebildet werden. ■--.-" " "■"■

Es hat sich"-als ^zweckmäßig" erwiesen, gemäß -einem weiteren Merkmal .der Erfindung, den unteren, die Austauschstufe bildenden Ai) schnitt dei? Kolonne mit einer unteren Zuleitung für das zu behandelnde.Höhwasser und einer oberen Ableitung für gereinigtes Wasser, den mittleren, als Waschstufe dienenden Abschnitt der Kolonne mit einer oberen.Ableitung für Waschwasser und den oberen, die-Hegenerierstufe bildenden Abschnitt der ,Kolonne mit einer unteren Zuleitung für das. "Hegeneriermittel zu versehen und am Kopf der Kolonne einen Abzug für das- Abwasser vorzusehen.

Erfindungsgemäß ist ferner-vorgesehen:, daß die Zuleitungen "mit-"-Umwälzpumpen zur Regulierung der Strömungsgeschwindigkeiten in den einzelnen Stufen versehen- sind.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen: - . . -■■ ■ ' .

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Torrichtung. zur Behandlung einer Flüssigkeit mit festem^Ionen— äustauschmaterial im G-egenstrom, - ■'

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Figuren entsprechende Schnitte durch abgeänderte Ausfüh- V 2 und 3 fungsf or-men, ; -. ■'-"■".:. ■- . ·

Jigur 4_einen senkrechten Schnitt durch eine weitere Aus-. "■/ führungsform der /Erfindung, bei der mehrere

Schichten¹ von Aüstauschermaterial übereinander.: an--". geordnet sind., ..- ."."-■ ^: . .. · ■■-. ■ ■■■■■- -

Figuren der Figur. 4 entsprechende Schnitte weiterer Aus-..; ^lj und 6: führungsformen, - . . . - . .-, .-

Figuren .'ieilschnit be durch die unteren Abschnitte der ?or-".

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und einen Teilschnitt in Hohe der oberen Abzugslei-³^- ™ tung.

Auf Fig. 1 ist mit 10 ein StahTbehält&T bezeichnet, der mit Gummi oder einem ähnlichen Material ausgekleidet ist. Der Behälter ist mit einem Sammler 11 für die Flüssigkeit versehen, die über das Rohr 12 abgezogenwird. Der Behälter enthält ferner einen Verteiler 1J, dem die zu ■behandelnde Flüssigkeit über einRohr 15 zugeführt wird.. Der Sammler 11 und der Verteiler 13 sind vergrößert auf den Figuren 9 und 10 dargestellt. Am oberen Ende des Behälters ist eine Einlaßleitung 16 zum'Zuleiten von Austauschermaterial und Flüssigkeit in den Raum 18 oberhalb des Austauscherbettes angebracht;-am Boden des Behälters befindet sich eine Abführleitung 17 zum Abzug des Austauschers und von Flüssigkeit. Die Aüstauschermasse wird als zusammenhängendes Bett 20 durch die von unten nach oben aufsteigende Flüssigkeit im Schwebezustand gehalten. Von der unteren Oberfläche des Bettes fällt fortlaufend Austauschermasse in einen mit Flüssigkeit gefüllten Raum 21 und von dort in den Austragteil 22, von wo sie fortlaufend entfernt wird. Frische Masse wird dauernd über das Rohr 16 zugegeben und fällt auf die- obere Oberfläche des Bettes 20. . / ■-.-.- / ;

Zwischen der oberen und der unteren Oberfläche des zusammenhängenden Bettes ist der Sammler 11 angeordnet. Die Kraft, die das zusammenhängende Bett in der Höhe b^unterhalb des Sammlers 11 hält, wird durchdas Gewicht der Schicht mit der Hohe h₂ und das Gewicht der Schieht mit der Höhe tu oberhalb des Sammlers hervorgerufen, wobei, davon ausgegangen wird, daß; der Sammler kein Hindernis für den Durchgang des Aüstauschers darstellt. Durch Zusatz weiterer Masse auf die obere Oberfläche des Bettes wird die Höhe der Schicht unterhalb des Sammlers vergrös- ; sert und die Flüssigkeitszone unterhalb des Bettes ver- ._: - " ^ uSö4 ü / 13So ~ '^r~"^: "" -.-

mindert, bis der Zustand eintritt, daß von der unteren^ Fläche des Bettes Masse in die. Zone unterhalb des Fliis?· sigkeitseinlasses oder Verteilers in dem Maß herunterfällt, wie frische Masse oben auf das Bett auf gegeben wird. Durch die Leitung 12 wird die gleiche Menge Q an Flüssigkeit abgezogen, wie durch die Leitung 15 zugegeben wird.

Bei der Anwendung der Erfindung zum kontinuierlichen " Ionenaustausch soll - im Gegensatz zum Regenerieren oder ' Waschen - eine möglichst hohe Geschwindigkeit der Flüs-■;■ sigkeit durch das zusammenhängende Bett aufrechterhalten werden. Wenn die Mass;e leicht ist, entsteht ein hohes ν Bett oberhalb des Sammlers.; Dies kann dadurch verhindert * oder vermindert werden, daß man von oben einen Druck.. aufdas Austauscherbett ausübt, wie es beispielsweise auf Figur 2 dargestellt ist. Diese Aüsführungsform siehtvor; daß mit Hilfe einer Pumpe 24 eine Menge R an Flüssigkeit aus dem Rohr 12 abgezogen und in den oberen Teil des Behälters 10 eingeführt wird. Ferner besteht die Möglich- keit, schwerere Teilchen, z. B. aus Glas, mit dem Austauscher zu mischen. Die schwereren Teilchen können von den leichteren in einem Raum 25 des unteren Teils des Behälters getrennt werden, dem Flüssigkeit im Querstrom durch eine Leitung 26 zugeführt wird, die dann über die Leitung 27 wieder abgezogen wird. Die leichteren Austauscherteilchen werden gesammelt und über die Leitung- 28 der Einlaßleitung 16 zugeführt, während die schwereren Teilchen durch die Leitung 30 entfernt werden.

Die Umwälzung der Flüssigkeit mittels der Pumpe 24 sorgt außerdem für einen nach unten gerichteten Flüssigkeitsstrom und schwemmt Teilchen in Spalten in dem Austauscherbett, die sich bilden können. .

Oberhalb und unterhalb des zusammenhängenden Bettes, und zwar in den Bäumen. 18 und 21 befindet sich die Masse in einem aufgewirbelten Zustand, der eine gute Verteilung der leuchen über das Bett sicherstellt. Der Flüssigkeitsstrom kann durch Handventile oder andere Kontrolleinrich-' tungen überprüft werden. Eine gute Regelmöglichkeit für die Geschwindigkeit der festen Teilchen ist dadurch gegeben, daß man ein Ventil für bestimmte Zeitabschnitte, die durch eine einstellbare Einrichtung kontrolliert werden, voll öffnet oder ähnliche , an sich bekannte Vorrichtungen.

Es können auch Austauschergemische benutzt werden, wenn man die Bestandteile trennt und.in verschiedenen Regenerationseinrichtungen regeneriert.

Auf Figur 4 ist mit 40 ein mit Gummi oder dergleichen ausgelegter Stahlbehälter bezeichnet, dessen Querschnitt sich an den mit den Bezugszeichen 4-1 und 4-2 versehenen Abschnitten und, am Kopf bei 4-3- unter Bildung einer Kammer 4-5 verringert. Er enthält ferner eine obere Regenerierkammer 4-6, eine Waschkammer 4-7 und eine untere Reaktionskammer 4-8.

Die Kammer 4-6 ist mit zwei Einrichtungen 50, 51 zum Abzug , von Flüssigkeit, die auf verschiedenen Höhen liegen,und : mit einem dazwischen angeordneten Injektor 52 versehen. Die Kammer 4-7 hat ebenfalls eine Abzugsvorrichtung 54- für ;. Flüssigkeit und die Kammer 4-8 eine Abzugsvorrichtung 55 \ und einen Einlaß 56. Die Kammer 4-6 enthält zwei Austauscherbetten 57, 58, die durch einen Flussigkeitsspalt 59 getrennt sind. Die Kammer 4-7 enthält ein Austauscherbett 60, das von dem Bett 58 durch einen Flüssigkeitsspalt 61 getrennt ist. Die Kammer 4-8 enthält ein Austauscherbett-62, das durch einen mit Flüssigkeit angefüllten Raum 63 von j dem Bett 60 getrennt ist. Das Bett 62 wird von einer Harzansammlung 66 auf dem Boden des Tankes durch einen Raum 65 getrennt.

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Das zu behandelnde Wasser tritt in den Einlaß 56 über eine Leitung 68 ein uiid fließt durch das Bett 48 aufwärts. Ein Teil des Wassers wird durch die Abzugsvorrichtung abgezogen und tritt über das Ventil 70 und die Leitung aus. Ein Teil des Wassers tritt durch das Bett 66 nach unten und verläßt den Behälter durch das Rohr 73, an das eine Leitung 74 angeschlossen ist, die" mit dem Einlaßrohr 68 verbunden ist, so daß Austauschermasse aus .dem Bett abgezogen und über das Rohr 76 das Ventil 77 und·das Rohr 78 auf die obere Kammer 45 aufgegeben werden kann, wobei ein Teil des Wassers über das Rohr 79» das Ventil 8C und das Rohr 81 abgezogen wird.

Ein Teil des Wassers, daß das Bett 62 von unten nach oben durchströmt, fließt durch den Raum 63 in das Bett 60, aus dem ein Teil des Wassers durch die Abzugsvorrichtung 54· abgezogen und über das Ventil 83 und das Rohr 84 in eine Wascheinrichtung oder über dasRohr 85, das Ventil 86 abgeleitet wird. Ein Teil des Wassers fließt weiter durch den Raum 61 und das Bett 58, wobei ein Teil über die Abzugsvorrichtung 51 abgezogen wird und über das Rohr 90 zu dem Einlaßrohr 91 des Injektors 52 gelangt. Der Rest des Wassers aus dem Bett 58 fließt aufwärts durch den Raum 59 in das Bett 57. Ein flüssiges Regeneriermittel wird über die Leitung 93 und das Ventil 94 zugeführt und gelangt durch die Leitung 91 und den Injektor 52 in das Regenerierbett ^. Flüssigkeit verläßt das Bett 57 über den Abzug 50 und das Rohr 65, an cLas die Leitung 79 angeschlossen ist; die Flüssigkeit wird über das Ventil 80 zu der Abzugsleitung 81 geleitet. Die Flüssigkeitsmengen, sind durch die Buchstaben Q, R, S, T, V gekennzeichnet.

Wenn die Flüssigkeit aus dem Raum 63 in Richtung des Bettes 60 strömt, wird die Geschwindigkeit beschleunigt, weil sich der Behälter in Höhe des Abschnittes 42 ver-

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jungt. Die Geschwindigkeit der Flüssigkeit ist ausreichend groß, um das Austauscherbett zu halten. Eine ähnliche Verringerung des Querschnittes und Vergrößerung der Geschwindigkeit findet in dem Raum 61 statt, um das Bett 58 zu halten. Das Harzbett 57 wird durch einen entsprechenden Aufwärtsstrom der Flüssigkeit gehalten.

Das Austauscherbett 57 ist ein Regenerierbett, die Austauscherbetten 58 und 60 sind Waschbetten während das Bett 62 das eigentliche Austauscherbett darstellt. Masse aus dem Bett 66 wird in den· Raum 45 zurückgeführt und fällt auf den oberen Teil des Bettee 57· Dadurch bewegt sich das Bett ein wenig nach unten, wodurch sich die Austauscherteilchen am Boden des Bettes 57 in. einen Abschnitt verschieben, in dem eine geringere Strömungsgeschwindigkeit der von unten nach oben aufsteigenden Flüssigkeit vorliegt. Diese Teilchen am Boden des Bettes 57 fallen dann auf den oberen Teil des Bettes 58, woraufhin dann Teilchen vom Boden des Bettes 58 auf den oberen Abschnitt des Bettes 60 fallen. Weitere Teilchen fallen dann vom Boden des Bettes 60 auf das Bett 62,und vom Boden des Bettes 62 in den Abschnitt 66. Dieser Vorgang wiederholt sich ständig und die Betten bleiben in ihren entsprechenden Stellungen.

Figur 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der zusätzliche In-Rektoren 100, 101, 102 an den mit Flüssigkeit gefüllten Räumen 59» 61 und 63 vorgesehen sind. Diese Injektoren werden mit Pumpen 103, 104-, 105 gespeist. Dies stellt einen Aufwärt s st rom der Flüssigkeit durch den unteren Teil des Bettes und ein Abwärts strömen durch den oberen Teil des Bettes sicher, um die Höhe des Bettes zu erhalten. Auf dem oberen Teil des Bettes aufgegebene Masse verursacht ein Abfallen einer entsprechenden Menge an Masse vom Boden des Bettes. Der nach unten auf den oberen Teil des Bettes gerichtete Flüssigkeitsstrom schwemmt Harzteilchen in Spalten, die innerhalb des Harzbettes entstehen können. __ SUS84U/ 1 3 S 6

Auf Figur 6 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der am unteren Ende des Behälters ein Gefäß 25 angebracht ist, das dazu dient, schwerere Teilchen z. B. Glas von den Austauscherteilchen zu trennen. Die Austauscherteilchen werden aus dem Abschnitt 107 des Behälters 25 durch die Leitung 108 entfernt, die an die Leitung 109 angeschlossen ist, die von der Einlaßleitung 68 aus mit Wasser beaufschlagt wird. Auf diese Weise'werden die Austauscherteilchen nach oben durch das Ventil 110 und über die Leitung 111 in den oberen Teil des Behälters gefördert. Eine weitere Förderleitung 112, in der ebenfalls Wasser strömt, führt über das Ventil 113 in die Kammer 45 und über die Leitung 114- in die Kammer 63. Ein Ventil 116 reguliert die Entnahme der schwereren Teilchen aus dem Abschnitt 115 indie Leitung 112 und von dort in die Kammer 4-5 und/oder iii den Raum 63. An die Leitung 109 ist ferner das Rohr 120. angeschlossen, durch das Wasser in das eine Ende des Behälters 25 gelangt; das am anderen Ende abgezogene Wasser gelangt über das Rohr 121 in das Rohr 68. -

Auf den Figuren 4, 5 und 6 sind mit T^ und T₂ Zeitregler bezeichnet; FG sind Flüssigkeitsregler und CON ist eine Strömungsmeßeinrichtung.

Auf Figur 9 ist der auf Figur 1 dargestellte Verteiler vergrößert wiedergegeben. Er besteht aus einer Reihe von mit Löchern versehenen Stangen 138, die nach oben in das Bett 139 ragen und die über eine Leitung 140 beaufschlagt werden.

Figur 10 zeigt einen Sammler mit mit Löchern versehenen Stangen 141, die nach unten in ein Bett 142 ragen und an eine Leitung 143 angeschlossen sind.

Das wesentliche Herkmal der beiden auf den Figuren 9 und

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10 dargestellten Systeme "besteht darin, daß die Kopfleitungen nicht innerhalb des zusammenhängenden Bettes angeordnet sind. Diese Leitungen "beeinträchtigen daher die Bewegung der zusammenhängen Masse nicht. Die Anordnung ist ferner so, daß die Höhe des Sammlers in einfacher Weise eingestellt werden kann, indem man die Länge der senkrechten Arme vergrößert oder verringert.

!Figur 7 zeigt die auf den Figuren 9 und 10 dargestellten Systeme, "bei denen die Stangen 1.38, 141 miteinander durch nicht mit Löchern versehene Rohre verbunden sind; auf diese Weise wird ein stabilerer Aufbau erreicht.

Figur 8 zeigt eine Ausführungsform, bei der zur Erzielung eines hohen Austauscherbettes verglichen mit der Entfernung zwischen den Verteilern oder Sammlern 127, 128 konzentrische Zylinder, insbesondere ein Metalltank 150, mittig in dem Behälter 10 angeordnet sind. Ferner befinden sich in dem Behälter innere und äußere zylindrische Verteiler 127 A und 127 B am unteren Ende und ähnliche Sammler 128 A und 128 B am oberen Ende.

Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung kann nicht nur für die Reinigung von Wasser, sondern auch zur Filtration, Adsorption, Desorption und andere Prozesse benutzt werden, bei denen ein flüssiges oder gasförmiges Medium durch eine Schicht aus Behandlungsmaterial geführt wird.

Pat ent ansprüche

9Ö984Ü/1336

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum kontinuierlichen Ionenaustausch, insbesondere zur Aufbereitung von Wasser, "brei dem eine Schicht aus körnigem Aust aus chermat erial von unten nach oben von der zu behandelnden Flüssigkeit durchströmt wird, das beladene Austauschermaterial regeneriert und erneut verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung der zu deionisierenden Flüssigkeit im unteren Abschnitt einer säulen-φ artigen Austauscherkolonne erfolgt, daß ständig bela- . dene Austauschermasse aus dem unteren Abschnitt der Kolonne abgezogen und auf deren oberen Teil aufgegeben und in diesem regeneriert wird mit der Maßgabe, daß die Geschwindigkeit der die Austauscherkolonne von unten nach oben durchströmenden Flüssigkeit so eingestellt wird, daß die Austauschermasse in allen Abschnitten der Kolonne in der Schwebe gehalten wird, wobei die Bewegung des Austauschers durch die Kolonne sich selbsttätig dadurch einstellt, daß vom unteren Teil des schwebenden Austauscherbettes so viel Masse absinkt, wie oben wieder aufgegeben wird.

" 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in drei Stufen durchgeführt wird, wobei im unteren Teil die Behandlung des zu reinigenden Wassers mit dem Ionenaustauscher und im oberen Teil der Kolonne die Regenerierung des über Kopf aufgegebenen beladenen Ionenaustauschers erfolgt, während in einem mittleren Abschnitt eine Wäsche des regenerierten Ionenaustau- ■ schers durchgeführt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der von unten nach oben strömenden Flüssigkeit in den drei Stufen unterschiedlich

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ist und gegebenenfalls einer stufenweisen Verengung des Querschnittes der Kolonne von unten nach, oben in den einzelnen Stufen angepaßt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 "bis 3, dadurch, gekennzeichnet, daß am Ende der ersten Stufe so viel Reinwasser abgezogen wird, daß die Menge und die Strömungsgeschwindigkeit des in die zweite Stufe übertretenden Eeinwassers ausreichen, um das darin befindliche Ionenaustausche material in der Schwebe zu halten·

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der zweiten Stufe so viel Reinwasser abgezogen wird, daß die Menge und die Strömungsgeschwindigkeit des in die dritte Stufe übertretenden Reinwassers ausreichen, um das darin befindliche beladene Austauschermaterial in der Schwebe zu halten.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das in die dritte Stufe übertretende Waschwasser als Verdünnungsmittel für die Chemikalien zur Regenerierung des beladenen Austauschers benutzt wird, die die dritte Stufe von unten nach oben durchströmen.

7. Verfahren nach den Ansprüchen Λ bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ionenaustauscher benutzt wird, dessen einzelne Teilchen aus porösem Ionenaustauschermaterial bestehen, in das ein nicht poröses Material eingebettet ist, das inert gegenüber der zu behandelnden Flüssig- , keit und dem Ionenaustauscher ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Material Glas, Ton oder ein Metall ist.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Material ein größeres spezifisches Gewicht hat als das Ionenaustauaüiermaterial.

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10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer vorzugsweise zylindrischen Kolonne mit einer oberen ZufüHrungs- und einer unteren Abzugsöffnung für das beladene Austauschmaterial besteht, die durch eine außerhalb der.Kolonne geführte leitung miteinander verbunden sind und daß die Kolonne in mehrere, vorzugsweise drei Abschnitte unterteilt ist, die einen unterschiedlichen Querschnitt haben, wobei der Querschnitt der oberen Abschnitte jeweils kleiner ist als der des darunter liegenden Abschnittes.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergänge zwischen den Abschnitten mit unterschiedlichem Querschnitt durch kegelstumpfförmige Zonen gebildet werden.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der untere, die Austauschstufe bildende Abschnitt der Kolonne mit einer unteren Zuleitung für das.zu behandelnde Rohwasser und einer oberen Ableitung für gereinigtes Wasser, der mittlere, als Waschstufe dienende Abschnitt der Kolonne mit einer oberen Ableitung für Waschwasser und der obere, die Eegenerierstufe bildende Abschnitt der Kolonne mit einer unteren Zuleitung für das Regeneriermittel versehen sind und daß am Kopf der Kolonne ein Abzug für das Abwasser vorgesehen ist.

13·Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen mit Umwälzpumpen zur Regulierung der Strömungsgeschwindigkeiten in den einzelnen Stufen versehen sind.

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