Verfahren zur Regenerierung von Ionenaustauschern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regenerierung von Ionenaustauschern, insbe- sondere solchen, die bei der Umsetzung von gelösten Ionenbildnern (Basen, Säuren, Salzen) verwendet werden.
Verschiedentlich wurde bereits vorgeschla- gen, die doppelite Umsetzung von beispiels- weise zwei löslichen Salzen, die nachstehend als B1S2 und B2S2 bezeichnet werden sollen, durch Anwendung von Ionenaustauschern derart zu beeinflussen, da¯ gemϯ der Gleichung BIS, + B2S2 ? B1S2 + B2S1 (1) zwei andere Salze B1S2 und B2S1 entstehen.
I'm eine solche Umsetzung herbeizuf hren, bedarf es der Verwendung eines-nach- stehend kurz als I. A. zu bezeichnenden- Ionenaustauschers, der B1-Ionen enthÏlt und, falls über den I. A. eine L¯sung eines B2ionenhaltig gen Salzes geleitet wird, die E1- Ionen gegen B2-Ionen auszutauschen vermag.
Die erste Phase des hiermit angedeuteten Vorganges, d. h. die Beladung des I. A., lässt sich durch die Gleichung [B1ÀI.A.] + B2S2 ? B1S2 + [B2ÀI. A.] (2) clrgeben.
Der I. A., der entsprechend obiger Gleichung mit Ionen B2 beladen ist, wird nach ansehliessendem Auswasehen mit Wasser dureh ¯berleiten einer B1S1-L¯sung regeneriert.
Diese zweite Phase, d. h. die Regenerierung des I. A., kommt in der Gleichung [B2ÀI.A.] + B1S1 ? B2S1+ [B1ÀI.A.] (3) zum Ausdruck.
Wenn man (2) und (3) summiert,zeigt sieh,. dass eine doppelite Umsetzung der Salze BIS, und B2S2 erfolgt ist, wobei die Salze B1S2 und B2Si entstandien sind ; der I. A. hat sich an diesem Vorgang ausschliel3lich als lonen bertrager beteiligt.
Bei den bisherigen Verfahren, die gemäss den Gleichungen 2 und 3 zur Durchf hrung gelangen (vergleiche C. r. 193, S. 1013, niederlÏndische Patentschrift Nr. 40637, französische Patentschrift Nr. 773973) findet der I. A. Verwendung, jedoch nur in beschränktem Masse.
Meistens gibt man einen Überschuss an Rege nerationsmittel bei, um die Nutzleistung des I. A. m¯glichst zu steigern. Die Notwendigkeit, in dieser Weise zu verfahren, findet tarin ihre Begr ndung, da¯ sich der I. A. durch sein verschiedenes Verhalten gegen die auszutauschenden Ionen B1 und B2 unterscheidet. Dass der I. A. sich so verschieden verhält, liegt daran, da¯ eines der Ionen (B2j stärker vom I. A. gebunden wird als das andere (Bi), und dies hat wiederum zur Folge, da¯ die Regenerierung des I. A. schwieriger verläuft als dessen Beladung.
Unter der Bezeichnung ?¸Beladung¯ soll im folgenden diejenige Behandlung verstan den werden, bei der der ionenbeladene Austauscher mit. einer Losung in Berührung gebracht wird, die Ionen, enthÏlt, welche von den Ionen, womit der Austauscher beladen ist, verschieden sind und die zugleich eine gr¯ ssere Affinität zum I. A. aufweisen als die Ionen, die der I. A. bei dieser Behandlung freigibt.
Unter der Bezeichnung ¸Regenerierung¯ soll im folgenden diejenige Behandlung verstanden werden, bei der der ionenbehandene Austauscher mit einer a. ndere Ionen enthaltenden Salzl¯sung in Ber hrung gebracht wird, welche entweder für alle Mischungsverhältnisse, in denen beide erwähnten Ionen neben- einander vorhanden sein können, oder für einen Teil dieser Verhältnisse weniger stark vom I. A. gebunden werden als die Ionen, wel- che der I. A. während der Regenerierungs- behandilung auszutauschen genötigt ist.
Geht man n von der Annahme aus, da¯ das Ion B2 von einem gewissen I. A. stÏrker gebunden wird als das Ion B1, so wird sich dies in der Praxis so auswirken, da¯ die M¯glichkeit gesehaffen wird, die Beladung gemϯ der Gleichung [B1ÀI.A.] + B2 ? [B2ÀI.A.] + B1 in einer besehränkten Zahl seriengeschalteter, mit it B1ÀI A. beschickter Säulen in der Weise auszuführen, dass wenn man an dem einen Ende der Säulenreihe eine reine B2S2-L¯sung zuleitet, an dem ändern Ende der Reihe eine reine B1S2-L¯sung abflie¯t.
Wenn eine derartige Beladung stattfindet, zeigt sich, dass eine stationäre Übergangszone die SÏule durchwandert. Der I. A., der in den Sänlen vorhanden ist, und die in den SÏulen vorhandene Losung enthalten auf der Seite, wo die Zufuhr erfolgt, ausschliesslich. Sp- Ionen, auf der Seite, wo abgelassen wird, aus schliesslich Bi-Ionen, während sich das Ver- hÏltnis
B2 B, + B2 das sich auf die L¯sung und den I. A. bezieht, in der eigentlichen ¯bergangszone allmÏhlich in clem. Sinne ändert, class. sämtliehe WN'erte innerhalb des Bereiches 1 bis 0 durchlaufen werden.
Die Länge, die diese Übergangszone hat, ändert, sich nicht. Die Abmessungen der Säu- len wÏhlt man zweekmässig derart, da¯ sich die Übergangszone immer auf eine oder nur wenige Säulen beschränkt.
Eine derartige stationäre Übergangszone von konstanter LÏnge bildet sich beim Regene- rieren gemϯ der Gleiehnng [B2ÀI.A.] + B1 ? [B1ÀI. A.] + B2 nachweislich nicht.
Regeneriert man beispielsweise einen I. A., der mit stark gebundenen. Bg-Ionen beladen ist. und rich in einer Anzahl seriengeschalteter Säulen befindet, indem man der ersten Säule der Säulenreihe eine Losung mit B i-Ionen zuleitet, die vom I. A. weniger stark gebunden werden als die B2-Ionen, so zeigt sieh, dass in den Säulen die sich dort bildende Übe. rgangs- zone zwar gerade wie in dem Beladungsfall fortwandert, aber zum Unterschied zum letzteren Falle an LÏnge zunimmt.
Nur durch Verwendung'einer immerzu grosseren Menge SÏulen lie¯e sich erzielen, da¯ die in den Sälllen vorhandene Losung und der I. A. auf der Seite der Übergangszone, wo die Zufuhr erfolgt., ausschliesslich B1-Ionen, auf der andern Seite der Zone nur B2-Ionen enthalten, wÏhrend sich in der Richtung des Fl ssigkeitsstromes das VerhÏltnis
B2 B1 T B2 je nach der Länge der Übergangszone von 0 bis l ändert.
Der Regenerierungsvorgang lϯt sich technisch aber nur bei Anwendung einer be schränkten, gleichbleibenden Zahl von seriengeschalteten SÏulen kontinuierlich durchf hren. Dies schlie¯t in sieh, dass es nicht möglich ist, auf diese Weise zugleich eine volige Regenerierung zu bewerkstelligen und eine Flüssigkeit aus der letzten SÏule der Saules- reihe zu gewinnen, welche eine ausschliesslich B2-kationenhaltige L¯sung darstellt.
Wohl aber lϯt sieh eine L¯sung gewinnen, in der das Verhältnis
B2 Bl +'B2 im. Durchschnitt dem Wert < 1 entspricht
Aus der Menge regenerierter B2 I. A. geht hervor, dass dabei zur Durchführung des Regeneriervorganges eine überschüssige Menge B1-Ionen enthaltende Lösung verwendet wor- den ist.
Vorausgesetzt, dass das Regeneriermit. tel aus einer in reichlicher Menge vorhandenen Losung eines nicht kostspieligen Salzes besteht, ist dies weiter nicht bedenklich. Die be- reits früher vorgeschlagene Gewinnung von NaNO3, die durch Umsetzen einer Ca(NO3)2 L¯sung mittels Meerwasser unter Anwendung eines I. A. ohne Wiedergewinnung des Regene- rationsmittels NaCl erfolgt, ist denn auch wirt- schaftlich durchführbar ; tatsächlich ist die bei dieser Regenerierung anfallende Lösung niehts anderes a.
Is Meerwasser mit herabge- setztem NaCl-Gehalt, das eine gewisse Menge CaCLgelöst,bat.'WertvolleStoffesind in dieser Lösung nicht enthalten, so da¯ man SiR e bedenkenlos gleich wieder durch Pumpenwirkung ins Meer zur ckbef¯rdern kann.
Hingegen fällt bei entsprechender Herstel- lung von KNO3 durch Umsetzung einer Ca. (NO3)2-L¯sung mit einer KCl-L¯sung bei völliger Regenerierung des mit Ca-Ionen be- ladenen I. A. eine aus der Säule austretende Fl ssigkeit an, die CaCl2 und daneben eine beträchtliche Menge KC1 enthält und somit. nichet als wertlos angesehen werden kann.
Das erfindungsgemϯe Verfahren gestattet es nun, eine völlige Regenerierung des I. A. in einer beschränkten Zahl von SÏulen zu bewerkstelligen, so da¯ die aus der letzten SÏule der Säulenreihe austretende Flüssigkeit fak- tisch eine reine Lösung eines einzigen Salzes darstellt. So lässt sieh z. B. beim Regenerieren eines mit Ca-Ionen beladenen I. A. mittels KCl-L¯sung endg ltig eine annÏhernd KClfreie CaCl2-L¯sung gewinnen. Wenig oder nichts von dem verwendeten Regeneriermittel KCl geht verloren.
Zum Unterschied von den bisher übliehen, einstufig durchgeführten Regenerierungen wird die erfindungsgemϯe Regenerierung in drei aufeinanderfolgenden Stufen durchgeführt. ; die Säulenreihe zerfällt hierbei gleichsam in zwei Gruppen.
Da, erfindungagemässe Verfahren zum Regenerieren eines Ionenaustauschers, bei welchem eine Regenerationslosung durch eine Reihe von in Serie angeordneten SÏulen durchgeleitet wird, von denen jede mit der gleichen Menge eines mit dem auszutauschenden Ion beladenen Ionenaustauschers beschickt ist, aus welcher Reihe von SÏulen am einen Ende der regenerierte Ionenaustauscher und am a. ndern Ende die Regenerationslosung abgefiihrt. wird, ist dadurch gekenn zeiehn. et, dass.
die Reihe von Säulen in zwei Gruppen zerfällt, durch deren erste Regene- rationsmittel in einer Menge, welche die Summe der zur Regeneration einer v¯llig zu regenerierenden notwendigen Menge und der zum Ausfüllen des freien Raumes zwischen den lonenaustauscherkomem in einer SÏule erforderlichen Menge übersteiigtt, durchgelei- tet, aus der aus der letzten SÏule der ersten Gruppe abfliessenden Losung der die erwähnte e Summe bersteigende ¯berschu¯ an Regenerationsmittel entfernt wird, diese L¯sung anschliessend durch diie zweite Gruppe hindurehgeleitet und fast vollständig ausgen tzt aus dieser zweiten Gruppe abgef hrt wird,
worauf man die nunmehr völlig regene rierte erste Säule der ersten Gruppe abschaltet, der ersten Gruppe gleichzeitig die erste Säule der zweiten Gruppe als letzte Säule beiordnet, am Ende. der zweiten Gruppe eine neue, zu regenerierende Säule einsetzt und darauf dieselben Handlungen in derselben Reihenfolge wiederholt.
Den Überschuss an Regenerationsmitteln aus der alls der lietzten Säule der ersten Gruppe abflie¯enden Losung entfernt man dabei vorteilhaft durch Kristallisation.
Da erfindungsgemässe Verfahren lässt sich mit Erfolg bei zahlreichen doppelten Umset- zungen von lonenbildnern, bei denen man mit aufeinanderfolgenden Beladungen und Rege- bereits oben erwÏhnten Gleichungen (2) und nerierungen des I. A. gemϯ nachstehenden, (3) :
Beladung: B2S2 + [B1ÀI.A.] ? [B2ÀI.A.] + B1S2
Regenerierung : B1S1 + [B2ÀI.A.] ? [B1ÀI.A.] + B2S
Summiert B1S1+B2S2 ? B1S2 + B2S arbeitet, anwenden. Diese Beladungen und Regenerierungen werden nur durch Waschun- gen mit Wasser unterbrochen, die man zum Entfernen der L¯sungen B2S2 bzw.
B1S1, welche noeh zwischendenKörnern des Ionenaustauschers und in denselben, d. h. in dem dort vorhandenen freien Raum, vorhanden sind, volnimmt.
Eine besonders wichtige Anwendung ist diejenige bei der Herstellung von KNO3 dureh doppelte Umsetzung einer KCl-L¯sung und einer Ca (NO3)2-L¯sung mittels eines I. A.
Zum besseren Verständnis des es Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung beispielsweise angegeben, wie die SÏulen wÏhrend des Regenerierens (Fig. 1) und Beladens (Fig. 2) angeordnet 6ind.
In Fig. 1 stellen C1, C2 ... Cm die erste Gruppe dar, welche aus einer beschränkten Zahl (m) von in Serie gesehalteten SÏulen zu sammengesetzt ist, wÏhrend D1, D2 .ÀDn die zweite Gruppe darstellt, welche aus einer beschrÏnkten Zahl (n) von Säulen betsteht.
Ev und Cr bezeichnen einen Verdrampfer und einen Kristallisator, die zwisehen der ersten und zweiten Gruppe angebracht t sind.
Fig. 2 zeigt die Schaltung der SÏulen E1 . E,, während der Beladung.
In der ersten der drei Stufen, in denen sieh der Regeneriervorgang vollzieht, wird eine L¯sung von B1S1 in die erste SÏule der mit dem zn regenerierenden I. A. beschickten Gruppe C eingeleitet. Diese L¯sung wird anschliessend durch die weiteren Säulen dieser Gruppe geleitet, wodurch sich in der erwähn- ten f-Gruppe ein im übrigen annähernd stationärer Zustand entwickelt, der bewirkt, da¯ naeh gewisserZeiteinevölligeRegenerierung des in SÏule Ci vorhandenen I. A. zustande kommt, und zwar in der Weise, dass der I. A. in SÏule C1 nur B1-Ionen, in den weiteren SÏulen dieser Gruppe B1- und B2-Ionen enthalten wird.
Mit fortschreitender Regenerierung vergrössert sieh, in der Strömungsriehtung gesehen, beim I. A. das Verhältnis
B2 B1 + B2 von Saute zu SÏule. Die letzte SÏule (Cm) der erwähnten C-Gruppe wird dann am Ende einen nichez restlos regenerierten I. A. enthalten.
Die aus der betreffenden Säule abge- f hrte Flüssigkeit wird eine Losung darstellen, die die Salze BiSl und B2S1 enthÏlt, und zwar im Verhältnis y1 = B2 = < 1
B1+B2
Durch Auskristallisierung wird aus der Fl ssigkeit, die aus der letzten SÏule Cm der C-Gruppe austritt, in der zweiten Stufe eine Teilmenge mindestens einer der beiden in der Lösung vorhandenen Salze B1S1 und B2Si etwa unter Zusatz irgendeines Hilfsstoffes entfernt, und zwar mengenmässig derart, daf) das sich auf die Flüssigkeit beziehende Ver- hÏltnis Bz Jz + B2 solehe Änderung erfährt,
dass l > ! > zizi ist.
In der dritten Stufe wird die in der zweiten Stufe endgültig gewonnene Flüssigkeit der ersten Säule einer Gruppe (D) zugeleitet, die aus mit. noch zu regenerierendem I. A. be schickten Säulen besteht. Sie durchläuft anschliessend zuerst diese Säule und dann die weiteren Säulen der Gruppe. Dabei entwickelt sich in den erwÏhnten SÏulen ein annÏhernd stationärer Zustand. Dies erfolgt derart, dass der in den SÏulen vorhandene I. A. sowohl mit B1- als auch mit B2-Ionen beladen wird, und zwar in dem. Sinn, dass die letzte SÏule (Dn) einen noch nahezu v¯llig zu regenerierenden I.A., also {B2 I. A.], enthÏlt und aus der erwähntenSäuleeine.B-Lösungab- lÏuft, die nahezu B1S1-frei ist, während die der Dn-SÏule vorangehenden SÏulen einen in ansteigendem Masse regenerierten I.
A. enthalte ; mit ändern Worten : beim I. A. vergr¯¯ert sich das VerhÏltnis B2 B1 + B2 in der Richtung von SÏule Di nach Don Aneh bei der auf diese Weise zur Durchführung gelangenden Regeneration wird, wie sonst üblich, am Ende einer gewissen Zeit- dauber. welche als Regenerationsperiode bezeiehnet wird, jedesmal die Säule Cl, die sich auf der Seite befindet, wo das RegeneriermLt- tel zugeleitet wird, nach vollzogener Regene- ration gleich von der Gruppe abgetrennt und :
die zweite Gruppe anschliessend mit einer neu hinzukommenden Säuile, dteren I. A. noch v¯1lig regeneriert werden muss. ergänzt, wobei gleichzeitig die Zufuhr zu den zwei SÏulengruppen und die Abfuhr a, us denselben eine ! ¯nderung in dem Sinne erfährt, dass die erste SÏule der D-Gruppe in der C-Gruppe untergebraeht wird und eine neue Regenerationsperiode, in der nur eine einzige SÏule regeneriert wird, anfängt.
Im Moment, wo die eine Regen eratians- periode mit der andern abwechselt, wird somit an der einen Seite der Säulenreihe eine Saule von den übrigen abgetrennt und an der andern Seite eine Säule neu eingesetzt, so da¯ die Zahl. der SÏulen, die je Regenerationsperiode der Regenerationsbehandlung unterzogen werden, sich nicht ändert.
Bei dem erwähnten Wechseln übernimmt die SÏule C2 die Funktion der SÏule C1 in der vorherigen Periode, ¸ C3 ¸ ¸ ¸ ¸ C2 ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ Cm ¸ ¸ ¸ ¸ Cm-1 ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ D1 ¸ ¸ ¸ ¸ Cm ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ D2 ¸ ¸ ¸ ¸ D1 ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ Dn ¸ ¸ ¸ ¸ Dn-1 ¸ ¸ ¸ ¸ usw., und die neu hinzugef gte SÏule die Funktion der SÏule Dn ¸ ¸ ¸ ¸
Bei der näehsten Begenerationsperiode wird die SÏule C2 von den übrigen SÏulen der C'-Gruppe abgetrennt, und die Funktion der übrigen Säulen ändert, sich in entspre- chender Weise (vergleiche oben).
Indem man sich nunmehr zum Durchfüh- ren des beschriebenen Verfahrens einer be- schrÏnkten und gleichbleibenden Zahl von SÏulen bed, ient, lässt sieh erstens ein I. A. völlig regenerieren, und zwar unter Verhütung von Schwierigkeiten, die mit einer die SÏulen durchwandernden, ständig sieh ausdehnenden ¯bergangszone verbunden waren, zweitens aus der letzten Säule der Säulenreihe eine Losung gewinnen, die im wesentliehen nur Bi enthÏlt, somit annähernd, frei von dem Begene- rationsmittel B1S1 ist, das den SÏulen, ur sprünglich zugeleitet worden ist.
Wieweit dhe Zusammensetzung der Flussigkeit z. B. durch Auskristallisieren geÏndert werden soll, ist. durch den ¯berschu¯ des Regenerationsmittels B1S1, der der Säulen- gruppe A je Regenerationsperiode zugeleitet wird, bedingt. Wie bereits erwähnt, wird je Regenerationsperiode stets eine neue SÏule mit [B2 I.A.] eingesetzt und eine SÏule, die eine Ïquivalente Menge [B1 À I.,A.] enthÏlt, abgetrennt.
Angenommen, die Menge Ionen, die der I. A. festhält, beträgt Q Aquivalente je Säule und die Menge Begenerationsmittel Bii,welchejeBegenerationEfpemiode in die erste Säule der C-Gruppe eingeleitet wird, be- ziffert sieh, die Menue Losung nieht mit. ein- gereehnet, die zum Auffüllen des zwischen den Körnern des Ionenaustauschers vorhan- denen freien Raumes n¯tig ist, auf kQ-¯quivalente, so ist es notwendig, aus der aus der SÏule Cm ablaufenden L¯sung (k-1) Q ¯quivalente B Si dureh Kristalilisation zu entfer- nen.
Es kann vorkommen, dass die aus der letz- ten Säule der Säulenreihe ablaufende Losung nieht als annÏhernd B1S1-frei anzusprechen ist, obgleich der zum Regenerieren verwendete B1S1-¯berschu¯ in der zweiten Stufe des Re generiervorganges entfernt worden ist. Wenn man dies in einem solehen Falle verhüten will, empfiehlt es sich, in der zweiten Stufe des Regeneriervorganges aus der Regenerierflüs- sigkeit auch eine relativ geringe Menge B2 Ionen zu entfernen. Oft, insbesondere wenn der Stoff B2S1 eine hohe Loslichkeit aufweist, dos Entfernen dieses Stoffes durch Aus- kristallisieren n. ieht möglich.
Der gewünschte Effekt lässt sich jedoch beispielsweise d. adurcn erzielen, da. ¯ man eine unl¯sliche B2-Verbindung entstehen lässt, indem man der Losung, die sowohl Bisai als auch B2S1 enthÏlt, einen Stoff Bigzusetzt,der bewirkt, dass 3 sich ein Niederschlag von B2S3 bildet und eine Ïquivalente Menge B1S1 in L¯sung geht.
Anschlie ¯end wird dann die Auskristallisierung dieser neugebildeten Menge B1S1 gleichzeitig mit der zuentfernendenübeischüssigenMenge BiS'idurchgeführt.Exakt,lässtsiehdie Menge der zu entfernenden B2-Ionen nicht angeben, und in denjenigen Fällen, wo sich nach der Entfernung von BjSl in der zwei- ten StufedesRegeneriervorgangesherausBtel- len sollte, da. dieausderletztenSäuleab- geführteLosungnichtannähernd frei von Blk', ist., wäre diese Menge durch Versuche festzustellen. Die Praxis hat gezeigt,dassmei- stens die Entfernung einer relativ geringen Menge genügt..
Zum besseren Verständnis sei erwähnt, dassdieBeladung'derregeneriertenSäulen in der üblichen Weise mittels einer beschränkten Zahl in SeriensehaltungangeordneterSäulen (vergleiche Fig. 2) bewerkstelligt werden kann, wobei dererstenSäule eine B2S2-L¯ sungzugeleitetwirdundausderletztenSäuie endgültig eine Losung abgeführt, werden kans, die autsschUessliehBienthält.
In regelmässigen Zeitabschnitten ist die Säule.E'inachfertiggestellterBeladungaus der Säulenreihe zu losen und gleichzeitig dem andern Ende der Säulenreihe eine neue, noch zu beladende Säule beizusetzen, so da¯ SÏule E2 die Funktion der SÏule E1 in der vorherigen Periode, E3 ¸ ¸ ¸ ¸ E2 ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ Ep-1 ¸ ¸ ¸ ¸ Ep-2 ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ Ep ¸ ¸ ¸ ¸ Ep-1 ¸ ¸ ¸ ¸ und die neu hinzugefügte Säule die Funktion der Säule-Ep übernimmt.
Die Erfindung solfl nachstehend an rand einiger Beispiele erläutertwerden.
Beispiel 1
Bei der HersteUung von KNOg aus Losun- gen von KCl und Ca (N03) 2 mittet eines aus sulfoniertem Styrol bestehenden I. A., entspre- ehend demnormalenHandeJserzeugnisD & wex 50, \vin'den Säulen verwendet, die je 100 Liter I. A. enthielten. Die KapazitÏt Q belief sich auf 218 ¯quivalente CaO je SÏule. Der freie Ra, um zwischen den I.A.-K¯rnern betrug je SÏule 40 Liter.
Die Regenerierung d'es mit Ca.-Ionen beladenen I. A. sarde in der Weise durchgeführt, da.ssdieBegenerierflüssigkeit je Regenerationsperiod'e sechs in zwei Gruppen zu drei St ck gegliederte SÏulen durchflo¯.
Während der Zeitdauer einer Regeneration & - periode wurde der ersten Säule der ersten Gruppe eine 37%ige KCl-L¯sung (Temperatur 90¯ C) zugeleitet, insgesamt 198 kg L¯ sung, entspreehend : 3, 3 Q Äquivalenten KC1 zuzüglich 52 kg 37%ige L¯sung, welche Mengederjenigen der 40 Liter Flüssigkeit, die in dem freien Raum zwischen den Wör- nern des I. A. zur ckbleiben und die aus dem Kreislauf verschwindet, sobald die erwähnte SÏule von den übrigen abgetrennt wird, gleichkommt.
Aus der dritten SÏule der ersten Gruppe werden insgesamt 196 kg L¯sung abgeführt, und zwar zuerst 52 kg, die im freien Raum vorhanden waren, und darauf 144 kg Flüssigkeit, die im Durchschnitt folgende Zu sammensetzung aufweist : 8"CaCl.;=--L---=og
8% CaCl2; y1 = @ = 0,28 64% H2O ¯q. Ca+¯q. K 196 kg}'lüssigkeit wurden dure11 Ver- lampfung von 67 kg'Wasser konzentriert.
Bei der im Anschluss daran durchgef hrten K hlung wurden 2, 3 Q Äquivalente entsprechend 37 kg KCl auskristallisiert
Die nach anschliessendem Zentrifugieren verbleibendeMutterlauge (92 kg) weist die Zusammensetzung 5, 5 % KCl
29 % CaCl2 (y2 = 0,88)
65, 5 /o H2O auf und wurde der ersten SÏule der zweiten Gruppe zugeleitet.
WÏhrend der nachfolgenden Regenera- tionsperiode wurden aus der letzten Säule der zweiten Gruppe zuerst 30 Liter Wasser, d. h. die Menge Wasser, die von der zuströmenden Regenerationsfilüssigkeit aus dem Raum zwischen den Körnern des I. A. vertrieben wurde, und sodannweitere 49 kg Flüssigkeit mit der Zusammensetzung
0, 8% KCI
26% CaCl2
73% H2O abgelassen.
Die Regenerierung des in der ersten Säule der ersten Gruppe vorhandenen I. A. war völ- lig zu Ende geführt. Für die neue Regene rationsperiode,beiderwiederum,sechs in zwei Gruppen zu drei gegliederteSäulenzurAn- wendung gelangten, wurde diese Säule abge trenntundgleichzeitigderzweitenGruppe eine frische SÏule beigefügt.
BeMpM!,3
Für die Herstellung von NaNO3 durch doppelte Umsetzung von NaCl und Ca (NOS) 2 gelangten der nämliche I. A. und die nÏmlichen Säulen zur Verwendung wie im Beispiel 1.
F r die Regenerierung des mit Ca-Ionen beladenen I. A. wurden ebenfalls je Begene rationiSperiode e sechs seriengeschaltete SÏulen verwendet,tiieinzweiGruppenzu drei gegliedert waren.
Der ersten Säule der ersten Gruppe wurde eine 26%ige NaCl-L¯sung (Temperatur etwa 20 C) zugeleitet, und zwar je Begenerations- periode insgesamt 146, 3 kg Losung,entspre- chend 2 Q Äquivalenten NaCl, zuzüglich 40 LiterLosung,diezumAuffüllen des freien Raumes vorgesehen waren.
Aus der dritten Säule der ersten Gruppe wurden im Verlauf dieser Periode zuerst 40 Liter Losung (etwa 48 kg), die in dem freien Raum vorhanden waren, und sodann 97, 8 kg L¯sung, deren Zusammensetzung im Durchschnitt
8, 7'/'G CaC'2
17, 0'Vo NaCl (yj = 0, 35)
74, 3% H2O war, abgeführt. Es wurden dieser Losung 4, 75 kg gleich 89, 6 GrammÏquivalente Na2CO3 zugesetzt, worauf ansehliessend das gebildete CaC03 (4, 48 kg) abfiltriert, wurde.
Die so erhaltene Mutterlauge wurde darauf durch Ver dampfung von 53, 6 kg Wasser konzentriert und die verbleibende Flüssigkeit durch nach- hörigesKühlenundZentrifugieren von 18 lilg NaCl befreit.
Die nunmehr verbleibende Mutterlauge (insgesamt 26,5 kg) der Zusammensetzung
13, 3% CaCl2
14,5% NaCl (y2 = 0,49) 72, 2"/o HaO wurde der ersten SäiuederzweitenGruppe zusammen mit den 40 Litern, die zuvor aus der letzten Säule der ersten Gruppe abgelassen waren, zugeleitet. Aus der letzten Säule der zweiten Gruppe wurden je Regenerationsperiode zuerst 30 Liter'Wa'sserabgelassenund anschliessend 36 kg Losung, die au¯er 19, 8 kg Caca. und 80, 9 /o H2O nur eine Spur NaCl enthielt.
Sodann nahm ein neue Regenerationsperiode einen Anfang, bei der die Säule, deren 1. A. in der vorangegangenen Periode völlig regeneriertwordenwar,abgetrenntundeiner ner1len SÏule, deren I. A. noch zu regenerieren war, eingesetzt wurde
Beispiel 3
Es wurden MgCl2 und K2SO4 aus MgSO4 und KCl mittels eines Anionenaustauschers durch doppelte Umsetzung'hergestellt. Als Anionenausstauschergelangteem Polystyrol mit quatemärenV-Gruppen (das normale Handelserzeugnis Dowex-2) zur Verwendung.
Es zeigte sich beim Arbeiten mit einer ziem lich konzentrierten Losung (Konzentration > l molar), da¯ die AffinitÏt des I. A. zu den Cl-Ionen stärker war als die z, u den S04- Ionen. Die Regenerierungfindetsomit,nach der Gleichung MgSO4 + 2(I.A.-Cl) ? MgCl2 + (I.A.)2-SO4 statt.
Wie in den vorangehenden Beispielen enthielten die Säulen je Säule 100 Liter I. A., KapazitÏt je SÏule Q = 100 ¯quivalente. Der freie Raum bet. rug et-wa 40 Liter. Je Regene- rationsperiode wurden 5 Säulenin.Serieschal- betrieben ; die ersten drei SÏulen bildeten die erste Gruppe, die zwei weiteren die zweite Gruppe.
Je Regenerationsperiode wurden der ersten Saule der ersten Gruppe insgesamt 172, 5 kg 25%ige MgSO4-L¯sung zugeleitet, d. h. entsprechend 5 Q ¯quivalente MgSO4 plus 52 kg MgSO4-L¯sung, die zum Auff llen des freien Baumes zwischen den Körnerndes I. A. vor gesehensindunddortzurückbleiben.Aus der dritten Säule der ersten Gruppe wurden zuerst 40 Liter, entsprechend etwa 52 kg Lo sung, die im erwähnten freien Raum vorhan- den wa. ren, abgelassen und anschliessend 119, 4 kg Losung, deren Zusammensetzung im Durchschnitt nachstehenden Daten entsprach : 20,7"/.MgSO,.
3, 6"/.MCLi=---"'----==0,18 75, 61/o H20
Diese Losung wurde durch Verdampfung so weit konzentriert, da¯ durch Auskristallisieren beim Abkühlen auf 25 C 48, 8 kg MgSO4À7 ¯quivalente gewonnen wurden.
Diese Menge wurde durch Zentrifugierung von derMutterlaugegetrennt.
Die verbleibende Mutterlauge (17, 2 kg) der Zusammensetzung
25% MgCl2
5% MgSO4 oder y2 = 0, 86 70''/o HaO wurde zmammen mit der aus der letzten Säule der erstenGruppeabgelassenen40Liter Flüssigkeit, die aus dem erwähnten freien Raum ausgetreten waren, der ersten Saule der zweiten Gruppe zugeleitet.
Je Regenerationsperiode wurden aus der letzten Säule zuerst 30 Liter Wasser abgelas- sen undanschliessend27kgeinerLosungder Zusammensetzung
17,5% MgCl2 l % MgSO4
81,5% H2O Anschliessend nahm eine neue Regenerations speriode ihren Anfang.