AT203421B

AT203421B - Verfahren zur Erzeugung von Kaliumionen enthaltendem Kesselspeisewasser

Info

Publication number: AT203421B
Application number: AT553657A
Authority: AT
Inventors: Arthur Dr Splittgerber; Adolf Dr Richter
Original assignee: Wolfen Filmfab Veb
Priority date: 1957-01-26
Filing date: 1957-08-23
Publication date: 1959-05-11

Description


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  Verfahren zur Erzeugung von Kaliumionen enthaltendem Kesselspeisewasser 
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   desselben in üblicher Weise über einen Natriumaustauscher, der andere Teilstrom aber über einen mit Kaliumionen bzw. Kalium- und Natriumionen beladenen Austauscher filtriert wird, und vereinigt dann die beiden Teilströme wieder. 



  Bei Filteranlagen mit hintereinander geschalteten Austauschfiltern wird erfindungsgemäss ein mit Natrium-und Kaliumionen beladenes Filter nachgeschaltet, wodurch man in der Lage ist, eine begrenzte und in ihrer Höhe regelbare Kaliumkonzentration einzustellen. Durch das Natrium-Kalium-Verhältnis in der Regenerierlösung für dieses Nachfilter hat man es-wie gefunden wurde-in der Hand, in Abhängigkeit von dem Gesamtsalzgehalt des Speisewassers einen den jeweiligen Erfordernissen entsprechenden Kaliumgehalt des Kesselspeisewassers zu erzeugen. 



  Die geschilderte Arbeitsweise mit einem sowohl mit Natrium- als auch Kaliumionen beladenen Filter, welches der eigentlichen Enthärtungsstufe nachgeschaltet ist, bietet folgende prinzipielle Vorteile. 



  Da das Natrium-Kalium-Filter nur unbedeutendeHärtemengen aufzunehmen braucht, dient die Natriumchlorid und Kaliumchlorid enthaltende Regenerierlösung praktisch nur der Einstellung der zweckmässigen Natrium-Kalium-Beladung des Austauschers. Daher kann die gebrauchte Regenerierlösung, welche im Zuge der Regenerierung an Kalium verarmt und auch eine gewisse Verdünnung erfährt, durch Zugabe von Kaliumchlorid wieder aufgestockt und erneut verwendet werden. Da dies des öfteren wiederholt werden kann, wird ein Kaliumverlust weitgehend eingeschränkt, was sowohl im Hinblick auf den Preis des Kaliumchlorids als auch bezüglich der Freihaltung des Vorfluters von Kaliumverbindungen, die ja Fischgifte darstellen, wichtig ist. 



  Das Verfahren lässt sich besonders leicht dort einführen, wo sowieso mit hintereinander geschalteten Enthärtungsfiltern gearbeitet werden muss, um auf eine sehr geringe Resthärte des Speisewassers zu kommen. In diesem Falle wird das der Feinstenthärtung dienende Nachfilter auf die Natrium-Kalium-Beladung umgestellt. 



  Bei Enthärtungsanlagen, bei denen einstufig mit mehreren Parallelfiltern gearbeitet wird, ist es zweckmässig, eines oder mehrere dieser Filter als Kaliumaustauscher zu betreiben, während die übrigen Filter in üblicher Weise als Natriumaustauscher laufen. Durch geeignete Bemessung der Teilströme kann auf diese Weise ein Weichwasser mit der gewünschten Konzentration an Kaliumionen eingestellt und so ein Speisewasser erhalten werden, welches die eingangs genannten Vorteile bietet. 



  Der erreichbare Kaliumgehalt des Mischwassers hängt bei dieser Arbeitsweise sowohl von dem Salz-   
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Natriumaustauschertauscher geführten Teilstrom anteilmässig grösser halten als im Falle eines sehr   salz-und hartereichen   Ausgangswassers. Um im letzteren Fall auf nicht unnötig hohe Kaliumgehalte des Speisewassers zu kommen, kann das Kaliumfilter auf eine   Natrium-Kalijm-Beladung   eingestellt werden, indem mit einer Natriumchlorid-Kaliumchlorid-Lösung regeneriert wird.

   Diese Arbeitsweise ist auch dann zu empfehlen, wenn verhältnismässig wenige Parallel-Enthärter zur Verfügung stehen. 
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<tb> 
<tb> loinGesamthärte <SEP>  d <SEP> 30, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> Carbonathärte <SEP>  d <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> Chlorid <SEP> mg/l <SEP> Cl <SEP> 80
<tb> Sulfat <SEP> " <SEP> SO3 <SEP> 365
<tb> Kieselsäure <SEP> " <SEP> Si02 <SEP> 18
<tb> 
 wird durch Filtration über einen in üblicher Weise mit Natriumionen beladenen Kationenaustauscher enthärtet. Das Filtrat, welches 0, 060d Resthärte aufweist, wird über ein Nachfilter filtriert, welches ein   Polystyrclsulfonsäureharz   enthält. Dieser Austauscher ist zuvor mit dem 8 fachen Volumen einer Natrium-   chlorid-Kaliumchlorid-L (\Sung   regeneriert worden, die im Liter 28 g NaCl und 22 g KC1 enthält.

   Dieses Filter liefert pro Volumenteil Austauscher 180 Volumenteile Filtrat mit einem praktisch konstanten Kaliumgehalt und einer Härte von 0, 030d. Die folgende Tabelle zeigt den Kaliumgehalt der einzelnen Fraktionen einer Filterlaufzeit : 
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<tb> 
<tb> bis <SEP> 120 <SEP> Volumteile <SEP> Filtrat <SEP> konstant <SEP> 180 <SEP> mg/l <SEP> Kalium
<tb> 120-140""........ <SEP> 175" <SEP> 
<tb> 140-160""........ <SEP> 170" <SEP> 
<tb> 
 Wird das Filter. mit 6   VolumenteilenRegenerierlösungvorbehandelt, die 35 g/lNaCI   und 15   g/l     KCI   enthält, so werden pro Volumenteil Austauscher 140 Volumenteile Filtrat mit einem konstanten Gehalt von 

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 110 mg/1 K+ und weitere 40 Volumenteile Filtrat mit 105 mg/1 K+ erhalten.

   Es gelingt also, durch geeignete Einstellung ein Filtrat mit einem begrenzten und dabei nahezu konstanten Kaliumspiegel herzustellen. 



   Als Gegenbeispiel seien die Kaliumkonzentrationen angeführt, die sich bei der Filtration des mittels eines Natriumaustauschers enthärteten Brunnenwassers über ein mit reiner 5 %iger Kaliumchloridlösung, d. h. ohne Natriumchloridgehalt, regeneriertes Nachfilter ergeben. In diesem Falle werden pro Volumenteil reinem Kaliumaustauscher erhalten : 
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<tb> 
<tb> Fraktion <SEP> bis <SEP> 60 <SEP> Volumenteile <SEP> Filtrat <SEP> 495 <SEP> mg/l <SEP> Kalium
<tb> 60-80"475"
<tb> 80-100""390"
<tb> 100-120""290"
<tb> 120-140 <SEP> " <SEP> " <SEP> 200 <SEP> "
<tb> 140-160""110"
<tb> 160-180""80"
<tb> 
 Eine solche Inkonstanz ist betrieblich unerwünscht. 



   Beispiel 2: Ein mit Eisenchlorid geflocktes und über Kiesfilter filtriertes Flusswasser der Zusammensetzung : 
 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> Gesamthärte <SEP> od <SEP> 11, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> Carbonathärte <SEP> od <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> Chlorid <SEP> mg/1 <SEP> Cl <SEP> 72
<tb> Sulfat"SO <SEP> 140
<tb> Kieselsäure <SEP> SiO2 <SEP> 12
<tb> 
 wird zunächst in üblicher Weise mittels eines Natriumaustauschers enthärtet und anschliessend über einen Natrium-Kalium-Austauscher von der Art eines   Phenosulfonsäure-Formaldehyd-Harzes   filtriert. Der Austauscher ist zuvor mit dem   1, 7fachen   Volumen einer Lösung mit 35   g/l   NaCl und 15   g/l   KCI regeneriert worden.

   Es werden pro 1 Volumenteil Harzaustauscher 100 Volumenteile Filtrat mit einem konstanten Gehalt von 110   mg/l   K+ erhalten. Weitere 40 Volumenteile Filtrat weisen einen Kaliumgehalt von durchschnittlich 90 mg/l K+ auf und sind ebenfalls als brauchbar anzusprechen. Auch in diesem Falle würde die Anwendung eines lediglich mitKaliumchloridlösung regenerierten Austauschers nicht zum Ziele führen, da innerhalb der Fraktionen bis einschliesslich 140 Volumenteile Filtrat pro 1 Volumenteil Aus- 
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K+,mensetzung :

   
 EMI3.4 
 
<tb> 
<tb> Gesamthärte <SEP> od <SEP> 11, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> Carbonathärte <SEP> od <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 
<tb> Chlorid <SEP> mg/1 <SEP> Cl <SEP> 70
<tb> Sulfat"SO <SEP> 110 <SEP> 
<tb> Kieselsäure"SiO <SEP> 11
<tb> 
 wird in 3 gleichgrosse Teilströme aufgeteilt, von denen 2 teilströme über 2 parallelgeschaltete Natriumaustauscher filtriert werden, während der dritte Teilstrom über einen Kaliumaustauscher geführt wird. Die beiden Natriumenthärter sind in üblicher Weise mit Kochsalzlösung regeneriert, während das dritte Filter mit Kaliumchloridlösung wiederbelebt ist. Die Füllung der Enthärtungsfilter besteht aus einem Phenolsul-   fonsäure-Formaldehyd-Harz.   In allen Fällen erfolgt die Regenerierung mit jeweils 335% der theoretisch nötigen Regeneriermittelmenge (Natrium- bzw.

   Kaliumchlorid), bezogen auf die in der vorausgegangenen Laufzeit aufgenommenen Härtebildner. 



   Das durch Mischung der 3 Teilströme erhaltene Weichwasser enthält 62 mg/1 Kaliumionen. Das äquivalente Verhätnis Kieselsäure: Kalium:Natrium im Mischwasser beläuft sich somit auf 1 : 4, 4 : 8, 8. 



    Beispiel 4 : Ein Brunnenwasser der Zusammensetzung :    
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<tb> 
<tb> Gesamthärte <SEP> vd <SEP> 29, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> Carbonathärte <SEP> od <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> Chlorid <SEP> mg/1 <SEP> Cl <SEP> 70
<tb> 
 

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<tb> 
<tb> Sulfat <SEP> mg/1 <SEP> SO <SEP> 350
<tb> Kieselsäure"SIO <SEP> 17
<tb> 
 wird in 2 gleichgrosse Teilströme aufgeteilt und über Basenaustauschfilter filtriert, welche mit gleichen Mengen Polystyrolsulfonsäure-Harz beschickt sind. Das eine Filter ist in üblicher Weise mit Exiger Natriumchloridlösung regeneriert, während das andere Filter pro Volumenteil Austauschermasse mit 6 Volu-   menteilen   einer Regenerierlösung wiederbelebt ist, die 35   g/l   NaCl und 15   g/l   KCl enthält.

   Das aus dem Kaliumenthärter abfliessende Weichwasser weist einen praktisch konstanten Gehalt von 185 mg/l   K+   bis zum Härtedurchbruch auf, der nach 130 Volumenteilen Filtrat je Volumenteil Austauschermasse erfolgt. 



   Durch Mischung dieses Weichwasserstromes mit dem gleichgrossen Teilstrom des über den Natriumaustauscher   enthärteten Wassers wird   ein Mischweichwasser erhalten, welches ein Äquivalentverhältnis von   Kieselsäure : Kalium :   Natrium = 1, 0   : 4, 2 : 17, 4   aufweist. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zur Erzeugung von Kaliumionen enthaltendem Kesselspeisewasser auf dem Wege des Ionenaustausches, dadurch gekennzeichnet, dass man durch zusätzliche Anwendung eines mit Natriumund Kaliumionen oder nur mit Kaliumionen beladenen Austauschers ein Weichwasser mit einem konstanten, aber begrenzten Kaliumgehalt erzeugt, der dem Kieselsäuregehalt des Speisewassers angepasst ist.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass man das Wasser anschliessend an die be- kannte Enthärtung mittels eines Natriumaustauschers über einen mit Natrium-und Kaliumionen beladenen Austauscher führt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Teilstrom des harten Wassers über einen mit Kaliumionen beladenen Austauscher, den anderen Teilstrom über einen oder mehrere Natriumionen-Austauscher führt und beide Teilströme anschliessend vereinigt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das Mengenverhältnis des im behandelten Kesselspeisewasser enthaltenen Kaliums zum Natrium durch die entsprechende Zusammensetzung der Kaliumchlorid und Natriumchlorid enthaltenden Regenerierlösung für ase Austauscher einstell L.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gebrauchte Kaliumchlorid und Natriumchlorid enthaltende Regenerierlauge nach Aufstockung mit Kaliumionen erneut zum Regenerieren des nachgeschalteten Austauscberfilters verwendet wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Arbeiten mit Parallelfiltern die Regenerierung des Kaliumfilters mit einer nur Kaliumionen enthaltenden Lösung vorgenommen wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen l und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerierung des Kaliumfilters mit einer sowohl Kalium- als auch Natriumionen enthaltenden Lösung vorgenommen wird.