CH202867A - Verfahren zum Enthärten von Wasser. - Google Patents

Description

  



  Verfahren zum   Enthärten    von Wasser.



   In der Patentschrift Nr. 193918 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Sulfonie  rungsproduktes    beschrieben, welches dadurch gekennzeichnet ist, daB   eine Kohlen-    stoff und Wasserstoff enthaltende Substanz, wie z.   B.    Holz, Braunkohle, Torf, Kork, Holzkohle, Steinkohle, Halbkoks und dergl mit einem wasserentziehenden Sulfonierungs  mitbel,    vrie z. B.

   SchwefelsÏure, vorzugsweise konzentrierter SchwefelsÏure, oder ChlorsulfonsÏure oder SchwefelsÏureanhydrid acler Gemische solcher Stoffe, unter solchen   Bedmg'amgen behandelt wird, dss unter    Volumenvergr¯¯erung und teilweiser Oxydation der Substanz eine schwarze,   kohle-    artige, unl¯sliche SulfonsÏure entsteht, die   säurebeständig und befähigt    ist, mit   Metall-    ionen unlösliche Verbindungen zu bilden, deren Kationen aber austauschbar sind.



      DteaeSulfo'ni'emngs.produiktebesitzen'da-    mit die Eigenschaft, da, von ihnen aust damit in Ber hrung gebrachtem. Wasser Kationen. in unl¯slicher Form zur ckgehalten werden,   wahrend      on-d    Anionen in dem Filtrat   venblei-    ben. Hat man den. Sulfonierungsprodukten   vorher Kationen emyerleibt,    so verm¯gen sie   demzufolge'diese Eatiionen gegen'die Ea. tio-    nen des Wassers, mit dem sie in Berührung kommen, auszutauschen.



   Dementsprechend ist das erfindungsgemϯe Verfahren zum EnthÏrten von Wasser   datdmreh.    gekennzeichnet, da¯ man das Was 'ser mit einem mit-Alkalimetallionen beladenen Sulfonierungsprodukt behandelt, welches dadurch erhalten worden ist, da¯ man eine Kohlenstoff und Wasserstoff enthaltende Substanz mit einem wasserentziehenden Sulfonierungsmittel unter solchen Bedingungen behandelt, da¯ unter Volumenvergrosserung und teilweiser Oxydation der Substanz eine schwarze, kohleartige, unlösliche Sulfonsaure entsteht, die   säurebeständig    und befÏhigt ist, mit Metallionen unlösliche Verbindungen zu bilden, deren Kationen aber austauschbar sind.



   Geht man auf diese Weise vor, so be kommt man zum Beispiel aus einem Wasser, das bei   23   Sulfathärte    noch   7-9"Karbo-    nathärte enthält, ein Wasser, welches frei von Härtebildnern ist und das auf Grund des Kationenaustausches die im Sulfonierungsprodukt enthaltenen Kationen,   z.    B. Natrumionen, nun als den vorher im Wasser   befind-       lichen Härtebildnersalzen entsprechende Salze    enthalt.



   Man kann   gewiinschtenfalls    auch so verfahren, da¯ man das zu   enthärtende Wasser    mit solcher Geschwindigkeit durch das Sulfonierungsprodukt hindurchfliessen lässt oder mit diesem nur so kurze Zeit in Berührung   lässt, daB    keine vollständige   Enthärtung des    Wassers stattfindet und beispielsweise minde  stens    ein Teil der   Gipshärte    in dem Wasser verbleibt. So kann man zum Beispiel das Wasser nur bis zu einem solchen Härtegrad. als der   Sulfathärte entspricht,    also bei einem Wasser, das zum Beispiel   3   Sulfathärte ent-    hÏlt, bis auf   3   enthärten.   



   Leitet man n  ber ein mit Alkalimetallionen. z. B. Natriumionen, beladenes   Sulfoniertbs-    produkt Wasser, das   2-3   Gipshärte und      7-9   Karbonathärte enthält,    mit einer solchen Geschwindigkeit, dass in der Stunde die 5-lOfache Volumenmenge an Wasser durch das mit dem Sulfonierungsprodukt beschickte Filter hindurchläuft, das heisst dass man zum Beispiel bei Anwendung von   1    Liter des Sulfonierungsproduktes 5-10 Liter Wasser in der Stunde hindurchleitet, so kann eine vollständige   Enthärtung erzielt    werden.

   Die Geschwindigkeit, mit der das Wasser   hindurch-    geleitet wird, hängt von der Korngrosse des   Sulfonierungsproduktes    ab und kann bei Anwendung feinverteilten Stoffes noch gesteigert werden, während bei sehr grobkörnigem Stoff gegebenenfalls eine   Geschwindigkeits-    senkung sich als zweckmässig   herausstellt.   



  Die Menge des zum Beispiel durch   1    Liter    des Sulfonierungspro duktes umges etzten Was-    sers beträgt etwa das 100fache des Volumes des angewandten Stoffes. Das Wasser enthält bei der oben angegebenen Zusammensetzung nur noch die den Erdalkalisalzen   entsprechen-    den   Alkalisalzmengen.   



   Eine Regeneration des erschöpften Stoffes findet dadurch statt, dass man ihn mit einer   Alkalisalzlösung.    z. B. Kochsalz-oder   Natriumsulfatlosung behandelt,    worauf dann nach Auswaschen dieser Lösungen das Sulfonierungsprodukt wieder für eine weitere Enthärtungsbehandlung bereit ist.



   Eine weitere Verfahrensmoglichkeit besteht noch darin dass man Wasser, welches noch Sulfathärte enthält, zur vollständigen EnthÏrtung und znr Umwandlung der   Sulfathärte    in Natriumsulfat einer weiteren Behandlung durch ein mit Alkalimetallionen beladenes Sulfonierungsprodukt unterwirft. Diese Behandlung kann auch in einem Filter   vorge-    nommen werden, das zum Beispiel in seinem   obern    Teil mit Säure behandeltes und in seinem untern. Teil Natriumionen enthaltendes   Sulfonierungsprodukt enthält.    Eine sol  chue,    allerdings nicht geschichtete, aber wir  kungsähnliche    Masse kann man auch durch Regeneration des   Sulfonierungsproduktes    mit einer sauren   Kochsalz-oder dergl.

   Alkalisalz-    l¯sung und Verwendung des so behandelten Sulfonierungsproduktes für die   Enthärtung    von Wasser erhalten. Geht man in dieser Weise vor. so erhält man ein Wasser, aus dem die   Karbonathärte,    an deren Stelle freie KohlensÏure tritt, entfernt und dessen Sulfathärte in Alkalisulfat umgewandelt ist.

   Oder man kann auch das Sulfonierungsprodukt ebenso, wie mit einer sa, uren Alkalisalzlosung aufeinanderfolgend sowohl mit Säure als auch mit Alkalisalzlosung, zum Beispiel zuerst mit Säure und dann mit   Alkalisalzlosung    oder umgekehrt, behandeln, in welchem Falle ebenfalls bei   Verwendung    solcher Stoffe fiir die Enthärtung des Wassers die   Karbonat-    harte aus dem Wasser beseitigt und dessen   Sulfathärte    in Alkalisulfat umgewandelt wird.



   Die bisher bekannten Basenaustauscher, insbesondere die in der Technik verwendeten, bestehen ausschliesslich aus Stoffen, die KieselsÏure als Basis enthalten, welche an amphotere Metalloxyde, insbesondere Eisenoxyd und Tonerde, gegebenenfalls auch Gemischen von beiden, gebunden sind und Alkali als   basenaustauschfähiges    Ion enthalten. Diese   Basenaustauscher    sind   verhältnismäBig    empfindliche Gebilde, die gegen die Einwirkung von im Wasser enthaltener freier Säure, wie Kohlensäure und gegen heisses Wasser, also gegen Temperaturerhöhung, sehr empfindlich sind.

   Die Empfindlichkeit gegen höhere Temperaturen ist auch bei solchen in der Technik verwendeten Basenaustauschern vorhanden, die gegen   Kohlensäure verhältnis-    mässig unempfindlich sind, so dass Temperaturen von 40-50   auch von den widerstandsfähigsten Basenaustauschern auf die Dauer nicht ertragen werden.



   Die Wirkung dieser angreifenden   Wässer    besteht im wesentlichen darin, dass die Basen und auch die amphoteren Metalloxyde herausgelöst werden, und   daB    auch Kieselsäure in erheblichen Mengen in   Losung    geht. Daneben tritt noch eine Herabsetzung der physikalischen Eigenschaften, insbesondere der Härte der Basenaustauscher ein, so daB die Stoffe nach kurzer   Zeit imbrauchbar    werden.



   Demgegenüber wurde nun des weiteren gefunden, dass der Kationenaustauscher der erfindungsgemäB für die Enthärtung von Wasser zu verwendenden Art ausserordentlich temperaturunempfindlich ist, so daB man ihn ohne eine Zerstörung oder einen in Betracht kommenden Rückgang seiner   Austauschfähig-    keit befürchten zu müssen, auch zur   Enthär-      tung    von Wasser verwenden kann, das sehr viel hoher, zum Beispiel zum Siedepunkt, erhitzt ist. Dadurch werden sehr erhebliche technische Vorteile erreicht, da es nunmehr möglich ist, heiBes, zum Beispiel thermisch aufbereitetes Wasser, direkt nach dieser Behandlung über den Austauscher zu leiten, ohne dass eine Abkühlung vorher stattfinden muss, so dass Wärmeverluste nicht eintreten und man die vollen Vorteile einer thermischen Vorbehandlung ausnutzen kann.

   Diese Vorbehandlung kann darin bestehen, daB man lediglich solche Veränderungen des Wassers herbeiführt, wie sie durch Erhitzen von sich aus eintreten, zum Beispiel Austreibung von Gasen, insbesondere Kohlensäure, Umwandeln von Calciumbikarbonat in schwer lösliches   . Calciumkalbonat    und teilweise Ausfällung desselben ; oder es kann mit dieser thermischen Behandlung zugleich eine chemische Behandlung Hand in Hand gehen, bei der durch Zusatz, z. B. von Soda, Kalk,   Rats-    natron, Phosphat usw., eine Vorenthärtung durchgeführt wird, die dann durch die Behandlung mit dem Sulfonierungsprodukt zu einer vollständigen gemacht wird.



   Falls das   Enthärtungsfilter    mit vorenthärtetem Wasser betrieben wird, ist naturge  mäss    seine Wirkung eine länger andauernde, als wenn das die volle   Eärte    besitzende Rohwasser über das Filter geleitet wird.



   Beispielsweise wird ein Wasser, das   9 e      Ea. rbonatha. rte    neben   3   Sulfathärte enthält,    erhitzt, wobei ein Austreiben der freien Koh  lensäure    und eine Umwandlung des Calciumbikarbonats in Calciumkarbonat stattfindet.



  Die Earbonathärte geht auf etwa   3-W  zu-    rück. Je nach der Dauer des Erhitzens kann sie auch noch unter diesen Betrag sinken. Das Wasser wird dann entweder direkt auf das mit Alkalimetallionen beladene   Sulfonierungs-    produkt gegeben oder vorher filtriert, um das ausgeschiedene Calciumkarbonat abzuscheiden. Die Kapazität des mit dem Sulfonerungsprodukt beschickten Filters wird durch eine solche thermische Vorbehandlung etwa verdoppelt, da die Härte des Wassers auf etwa die Hälfte zurückgegangen ist.



   In gleicher Weise kann auch chemisch vorbehandeltes beziehungsweise enthärtetes Wasser der   erfindungsgemässen Behandlung    unterworfen werden. Zu diesem Zwecke wird einem Wasser von der im vorher   beschrie-       benen Beispiel angegebenen Zusammensetzung    eine Menge   Ealk    zugesetzt, die ausreicht, um die Kohlensäure, die an Calciumbikarbonat gebunden oder in freiem Zustande vorhanden ist, zu binden. Die   Enthärtung    kann hierbei bis auf etwa   2   Earbonathärte,    unter Umständen auch darunter durchgeführt werden, wodurch nach Filtration der ausgeschiedenen Härtebildner das vorenthärtete Wasser heiss über das mit Alkalimetallionen beladene Sulfonierungsprodukt geleitet wird. 



   In gleicher Weise verlÏuft der Vorgang, wenn man ausser Kalk auch noch Soda für   die Fitllung    der an Mineralsaure gebundenen   Hä. rtebildner    hinzusetzt, wobei eine entspre   chende we*ereHerabsetzung der Gesamthärte    des Wassers auf etwa 1 1/2 - 2( und darunter stattfindet. Die Kapazität des mit dem Sulfo  nierungsprodukt    beschickten Filters wird dadurch um das mehrfache gesteigert.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Verfahren zum Enthärten von Wasser, dadurch gekennzeichnet, da¯ man das Wasser mit einem mit Alkalimetallionen beladenen Sulfonierungsprodukt behandelt, welches dadurch erhalten worden ist, da¯ man eine Kohlenstoff und Wasserstoff enthaltende Substanz mit einem wasserentziehenden Sulfonierungsmittel unter solchen Bedingungen behandelt, dass unter Volumenvergrosserung und teilweiser Oxydation der Substanz eine schwarze, kohleartige, unlösliche Sulfonsäure entsteht, die säurebeständig und befÏhigt ist, mit Metallionen unlösliche Verbindungen zu bilden, deren Kationen aber austauschbar sind.

   UNTERANSPR¯CHE : EXE : 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da¯ man gipshaltiges Wasser nur so lange mit dem Sulfonie rungsprodukt in Berührung lässt, da¯ noch ein Teil der Gipshärte im Wasser verbleibt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da¯ das Wasser einer auf einanderfolgenden Behandlung mit einem mit Säure und mit einem mit Alkalisalz- lösung behandelten Sulfonierungsprodukt unterworfen wird.

   3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit Alkalimetall ionen und Wasserstoffionen beladenes Sul fonierungsprodukt verwendet wird.

   4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da¯ erhitztes Wasser der Enthärtungsbehandlung unterworfen wird.