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.
Process for the regeneration of ion exchangers
The invention relates to a method for the regeneration of ion exchangers, in particular those which are used in the conversion of dissolved ion formers (bases, acids, salts).
Various proposals have already been made to use ion exchangers to influence the double conversion of, for example, two soluble salts, which will be referred to below as B1S2 and B2S2, in such a way that according to the equation BIS, + B2S2? B1S2 + B2S1 (1) two other salts B1S2 and B2S1 are formed.
To bring about such a conversion, it is necessary to use an ion exchanger - hereinafter referred to as IA for short - which contains B1 ions and, if a solution of a salt containing B2 ions is passed through the IA, the E1 - Able to exchange ions for B2 ions.
The first phase of the process indicated here, i.e. H. the loading of the I.A. can be expressed by the equation [B1ÀI.A.] + B2S2? B1S2 + [B2ÀI. A.] (2) enter.
The I.A., which is loaded with B2 ions according to the above equation, is regenerated after subsequent washing out with water by passing a B1S1 solution over it.
This second phase, i. H. the regeneration of the I.A., comes in the equation [B2ÀI.A.] + B1S1? B2S1 + [B1ÀI.A.] (3) expressed.
If you add (2) and (3), you see. that a double conversion of the salts BIS and B2S2 has taken place, with the salts B1S2 and B2Si being formed; The I.A. took part in this process exclusively as an ion transmitter.
The IA is used in the previous methods, which are carried out according to equations 2 and 3 (see C. r. 193, p. 1013, Dutch patent specification No. 40637, French patent specification No. 773973), but only to a limited extent .
In most cases, you add an excess of regeneration agent in order to increase the useful performance of the I.A. as much as possible. The need to proceed in this way is justified by the fact that the I.A. differs in its behavior towards the ions B1 and B2 to be exchanged. The fact that the I.A. behaves so differently is due to the fact that one of the ions (B2j is bound more strongly by the I.A. than the other (Bi), and this in turn means that the regeneration of the I.A. is more difficult than its loading.
In the following, the term? ¸Beladung¯ should be understood to mean the treatment in which the ion-laden exchanger with. a solution is brought into contact which contains ions, which are different from the ions with which the exchanger is loaded and which at the same time have a greater affinity for the I.A. than the ions that the I.A. releases during this treatment.
The term “regeneration” is to be understood in the following to mean that treatment in which the ion-treated exchanger with an a. saline solution containing other ions is brought into contact, which either for all mixing ratios in which both mentioned ions can be present next to each other, or for some of these ratios less strongly than the ions, which are bound by the IA IA has to be replaced during the regeneration treatment.
If one proceeds from the assumption that the B2 ion is bound more strongly by a certain IA than the B1 ion, then this will have the effect in practice that the possibility is created of the charge according to the equation [B1ÀI.A.] + B2? [B2ÀI.A.] + B1 in a limited number of columns connected in series and charged with it B1ÀI A. to be carried out in such a way that if a pure B2S2 solution is fed to one end of the row of columns, to the other end of the row a pure B1S2 solution flows off.
When such loading occurs, it appears that a stationary transition zone traverses the column. The I.A. which is present in the chairs and the solution present in the columns contain exclusively on the side where the supply takes place. Sp ions, on the side where it is discharged, from finally Bi ions, while the ratio
B2 B, + B2, which refers to the solution and the I.A., gradually in the actual transition zone in clem. Sense changes, class. all WN values within the range 1 to 0 are run through.
The length of this transition zone does not change. The dimensions of the columns are chosen in such a way that the transition zone is always limited to one or only a few columns.
Such a stationary transition zone of constant length is formed during regeneration according to the equation [B2ÀI.A.] + B1? [B1ÀI. A.] + B2 demonstrably not.
If you regenerate, for example, an I.A., the one with strongly bound. Bg ions is charged. and is located in a number of columns connected in series, by feeding a solution with B i ions to the first column of the row of columns, which are less strongly bound by the IA than the B2 ions, so you can see that the one which forms there in the columns Practice transition zone moves on just like in the case of loading, but in contrast to the latter case it increases in length.
Only by using an ever increasing number of columns could it be achieved that the solution present in the rooms and the IA on the side of the transition zone where the supply takes place, exclusively B1 ions, on the other side of the zone only B2 ions contain, while in the direction of the liquid flow the ratio
B2 B1 T B2 changes from 0 to 1 depending on the length of the transition zone.
Technically, however, the regeneration process can only be carried out continuously when using a limited, constant number of columns connected in series. This implies that it is not possible to achieve a full regeneration in this way and to obtain a liquid from the last column of the column series, which is an exclusively B2-cation-containing solution.
But a solution can be won in which the relationship
B2 Bl + 'B2 im. Average equals <1
From the amount of regenerated B2 I.A. it can be seen that an excess amount of solution containing B1 ions was used to carry out the regeneration process.
Provided that the Regeneriermit. tel consists of an abundant solution of an inexpensive salt, this is not a problem. The previously proposed recovery of NaNO3, which takes place by converting a Ca (NO3) 2 solution with seawater using an I.A. without recovering the regeneration agent NaCl, is therefore also economically feasible; in fact, the solution resulting from this regeneration is nothing else a.
Is sea water with reduced NaCl content, which has dissolved a certain amount of CaCl. This solution does not contain any valuable substances, so that SiR e can be returned to the sea without hesitation by pumping.
On the other hand, when KNO3 is produced accordingly, an approx. (NO3) 2 solution with a KCl solution with complete regeneration of the I.A. loaded with Ca ions, a liquid emerging from the column which contains CaCl2 and a considerable amount of KC1 and therefore contains. cannot be considered worthless.
The method according to the invention now allows complete regeneration of the I.A. in a limited number of columns, so that the liquid emerging from the last column of the column row is in fact a pure solution of a single salt. So lets see z. B. When regenerating an I.A. loaded with Ca ions by means of a KCl solution, an almost KCl-free CaCl2 solution can finally be obtained. Little or nothing of the KCl regenerant used is lost.
In contrast to the previously common, single-stage regenerations, the regeneration according to the invention is carried out in three successive stages. ; the row of columns falls into two groups.
Since, according to the invention, a method for regenerating an ion exchanger in which a regeneration solution is passed through a number of columns arranged in series, each of which is charged with the same amount of an ion exchanger loaded with the ion to be exchanged, from which row of columns at one end of the regenerated ion exchangers and on a. Change at the end of the regeneration solution. is marked by it. et that.
the row of columns is divided into two groups, the first regeneration agent of which exceeds the sum of the amount necessary for the regeneration of a completely regenerative amount and the amount required to fill the free space between the ion exchange components in a column, from the solution flowing out of the last column of the first group of the above-mentioned excess of regeneration agent is removed, this solution is then passed through the second group and almost completely discharged from this second group becomes,
whereupon the now completely regenerated first column of the first group is switched off, the first group at the same time assigned to the first column of the second group as the last column, at the end. of the second group uses a new column to be regenerated and then repeats the same actions in the same order.
The excess of regeneration agent from all the solution flowing off the last column of the first group is advantageously removed by crystallization.
The method according to the invention can be successfully used in numerous double implementations of ion formers, in which, with successive charges and regimes, equations (2) already mentioned above and the IA in accordance with the following (3):
Load: B2S2 + [B1ÀI.A.]? [B2ÀI.A.] + B1S2
Regeneration: B1S1 + [B2ÀI.A.]? [B1ÀI.A.] + B2S
Does B1S1 + B2S2 add up? B1S2 + B2S works, apply. These loads and regenerations are only interrupted by washing with water, which is used to remove the solutions B2S2 resp.
B1S1, which also between the grains of the ion exchanger and in the same, i.e. H. in the free space available there.
A particularly important application is that in the production of KNO3 by double conversion of a KCl solution and a Ca (NO3) 2 solution using an I.A.
For a better understanding of the subject matter of the invention, the drawing shows, for example, how the columns are arranged during regeneration (FIG. 1) and loading (FIG. 2).
In Fig. 1, C1, C2 ... Cm represent the first group, which is composed of a limited number (m) of columns in series, while D1, D2 .ÀDn represent the second group, which consists of a limited number (n) stands on pillars.
Ev and Cr denote an evaporator and a crystallizer attached between the first and second groups.
Fig. 2 shows the circuit of the columns E1. E ,, during loading.
In the first of the three stages, in which the regeneration process takes place, a solution of B1S1 is introduced into the first column of group C charged with the regenerating I.A. This solution is then passed through the other pillars of this group, as a result of which an otherwise almost steady state develops in the mentioned f-group, which causes a complete regeneration of the IA present in pillar Ci to come about after a certain time in such a way that the IA in column C1 only contains B1 ions, in the other columns of this group B1 and B2 ions.
As regeneration progresses, see, seen in the direction of flow, the ratio of I.A. increases
B2 B1 + B2 from column to column. The last column (Cm) of the above-mentioned C group will then contain a not completely regenerated I.A.
The liquid discharged from the relevant column will be a solution which contains the salts BiSl and B2S1 in the ratio y1 = B2 = <1
B1 + B2
By crystallization, a subset of at least one of the two salts B1S1 and B2Si present in the solution is removed from the liquid emerging from the last column Cm of the C group in the second stage, for example with the addition of any auxiliary substance, in such a quantitative manner daf) the ratio Bz Jz + B2 relating to the liquid undergoes such a change,
that l>! > zizi is.
In the third stage, the liquid finally obtained in the second stage is fed to the first column of a group (D) which consists of. still to be regenerated I. A. be sent columns. It then first goes through this column and then the other columns in the group. An almost steady state develops in the above-mentioned pillars. This is done in such a way that the I.A. present in the columns is loaded with both B1 and B2 ions, namely in the. It makes sense that the last column (Dn) contains an IA that has to be almost completely regenerated, ie {B2 IA], and that a B-solution drains from the mentioned column, which is almost B1S1-free, while that of the Dn column preceding pillars an increasingly regenerated I.
A. contain; In other words: in the case of I.A. the ratio B2 B1 + B2 increases in the direction from Column Di to Don Aneh, when the regeneration is carried out in this way, as usual, at the end of a certain period of time. which is referred to as the regeneration period, each time the column C1, which is located on the side where the regeneration agent is fed in, is immediately separated from the group after the regeneration has been completed and:
the second group then with a newly added column, the I.A. still has to be completely regenerated. supplemented, whereby at the same time the supply to the two column groups and the discharge a, us the same one! Changes in the sense that the first column of the D group is subordinated to the C group and a new regeneration period begins in which only a single column is regenerated.
At the moment when one period of rain alternates with the other, one column is separated from the others on one side of the row of columns and a new column is inserted on the other side, so the number. of the pillars that are subjected to the regeneration treatment per regeneration period does not change.
With the mentioned change, column C2 takes over the function of column C1 in the previous period, ¸ C3 ¸ ¸ ¸ ¸ C2 ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ Cm ¸ ¸ ¸ ¸ Cm-1 ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ D1 ¸ ¸ ¸ ¸ Cm ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ D2 ¸ ¸ ¸ ¸ D1 ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ Dn ¸ ¸ ¸ ¸ Dn-1 ¸ ¸ ¸ ¸ etc., and the newly added column has the function of the column Dn ¸ ¸ ¸ ¸
During the next generation period, column C2 will be separated from the other columns of the C 'group, and the function of the other columns will change in a corresponding manner (see above).
By now requiring a limited and constant number of columns to carry out the described method, you can firstly allow an IA to regenerate completely, while avoiding the difficulties associated with a constantly expanding ¯ that wander through the columns Secondly, obtain a solution from the last column of the column row which essentially only contains Bi, and is therefore approximately free of the regeneration agent B1S1, which was originally supplied to the columns.
To what extent the composition of the liquid z. B. should be changed by crystallization is. due to the excess of the regeneration agent B1S1, which is fed to column group A for each regeneration period. As already mentioned, a new column with [B2 I.A.] is always inserted for each regeneration period and a column that contains an equivalent amount [B1 À I., A.] Is separated.
Assuming that the amount of ions retained by the I.A. is Q equivalents per column and the amount of regeneration agent Bii, which is introduced into the first column of the C group per generation episode, is labeled, the menu solution does not include. calculated, which is necessary to fill up the free space between the grains of the ion exchanger, to kQ-equivalents, it is necessary to extract from the solution (k-1) Q To remove equivalent B Si by crystallization.
It can happen that the solution draining from the last column of the column row cannot be considered to be nearly B1S1-free, although the B1S1 excess used for regeneration has been removed in the second stage of the regeneration process. If you want to prevent this in such a case, it is advisable to remove a relatively small amount of B2 ions from the regenerating liquid in the second stage of the regeneration process. Often, especially if the substance B2S1 has a high solubility, removal of this substance by crystallization is not possible.
However, the desired effect can be, for example, d. adurcn achieve that. ¯ an insoluble B2 compound is created by adding a substance Big to the solution, which contains both bisai and B2S1, which causes a precipitate of B2S3 to form and an equivalent amount of B1S1 to dissolve .
This newly formed amount B1S1 is then crystallized out at the same time as the excess amount BiS'i to be removed. Exactly, the amount of B2 ions to be removed cannot be specified, and in those cases where, after the removal of BjS1 in the second stage of the regeneration process - len should there. the solution discharged from the last column is not nearly free of Blk ', this amount would have to be determined by experiments. Practice has shown that removing a relatively small amount is usually sufficient.
For a better understanding, it should be mentioned that the charging of the regenerated columns can be carried out in the usual way by means of a limited number of columns arranged in series (see Fig. 2), a B2S2 solution being fed to the first column and a solution which can then be discharged from the last column.
At regular intervals of time, the pillar, after loading, is to be released from the row of pillars and at the same time a new pillar to be added to the other end of the row, so that pillar E2 has the function of pillar E1 in the previous period, E3 ¸ ¸ ¸ ¸ E2 ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ Ep-1 ¸ ¸ ¸ ¸ Ep-2 ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ Ep ¸ ¸ ¸ ¸ Ep-1 ¸ ¸ ¸ ¸ and the newly added column takes over the function of the column-Ep.
The invention is to be explained below using a few examples.
example 1
In the production of KNOg from solutions of KCl and Ca (NO3) 2, an I.A. consisting of sulfonated styrene, corresponding to the normal commercial product D & wex 50, is used in the columns, each containing 100 liters I.A. The capacity Q was 218 equivalents of CaO per column. The free space between the I.A. grains was 40 liters per column.
The regeneration of the I.A. charged with approx. Ions is carried out in such a way that the regeneration fluid flows through six columns, divided into two groups of three, per regeneration period.
During the duration of a regeneration period, the first column of the first group was fed a 37% KCl solution (temperature 90¯ C), a total of 198 kg solution, corresponding to: 3.3Q equivalents of KC1 plus 52 kg 37% solution, which amount is equivalent to that of the 40 liters of liquid that remain in the free space between the words of the IA and that disappear from the circuit as soon as the mentioned column is separated from the rest.
A total of 196 kg of solution are discharged from the third column of the first group, first 52 kg that were present in the free space, and then 144 kg of liquid, which has the following composition on average: 8 "CaCl.; = - -L --- = above
8% CaCl2; y1 = @ = 0.28 64% H2O ¯q. Ca + ¯q. 196 kg of liquid were concentrated during the evaporation of 67 kg of water.
During the subsequent cooling, 2.3 Q equivalents corresponding to 37 kg KCl were crystallized out
The mother liquor (92 kg) remaining after centrifugation has the composition 5.5% KCl
29% CaCl2 (y2 = 0.88)
65.5 / o H2O and was fed to the first column of the second group.
During the following regeneration period, first 30 liters of water, ie. H. the amount of water expelled from the space between the grains of the I.A. by the incoming regeneration fluid, and then a further 49 kg of fluid with the composition
0.8% KCI
26% CaCl2
73% H2O drained.
The regeneration of the I.A. present in the first column of the first group was completely completed. For the new regeneration period, when, in turn, six columns divided into two groups of three were used, this column was separated and at the same time a fresh column was added to the second group.
BeMpM!, 3
For the production of NaNO3 by double conversion of NaCl and Ca (NOS) 2, the same I.A. and the columns were used as in Example 1.
For the regeneration of the I.A. loaded with Ca ions, six columns connected in series were also used per regeneration period, which were divided into two groups of three.
A 26% NaCl solution (temperature about 20 C) was fed to the first column of the first group, a total of 146.3 kg of solution per regeneration period, corresponding to 2Q equivalents of NaCl, plus 40 liters of solution to fill up of free space were provided.
From the third column of the first group, in the course of this period, first 40 liters of solution (about 48 kg), which were present in the free space, and then 97.8 kg of solution, their composition on average
8,7 '/' G CaC'2
17.0'Vo NaCl (yj = 0.35)
74.3% H2O was discharged. 4.75 kg equal to 89.6 gram equivalents of Na2CO3 were added to this solution, whereupon the CaCO3 formed (4.48 kg) was filtered off.
The mother liquor obtained in this way was then concentrated by evaporation of 53.6 kg of water and the remaining liquid was freed from 18 μl of NaCl by subsequent cooling and centrifugation.
The now remaining mother liquor (a total of 26.5 kg) of the composition
13.3% CaCl2
14.5% NaCl (y2 = 0.49) 72.2 "/ o HaO was fed to the first column of the second group along with the 40 liters previously drained from the last column of the first group. From the last column of the second group First 30 liters of water were drained per regeneration period and then 36 kg of solution which, apart from 19.8 kg of cocoa and 80.9 / o H2O, contained only a trace of NaCl.
Then a new regeneration period began, in which the column, whose 1st A. had been completely regenerated in the previous period, was separated and a core column, whose I.A. still had to be regenerated, was inserted
Example 3
MgCl2 and K2SO4 were produced from MgSO4 and KCl by means of an anion exchanger by double conversion. Polystyrene having quaternary V groups (the normal commercial product Dowex-2) has come to be used as an anion exchanger.
When working with a fairly concentrated solution (concentration> 1 molar), it was found that the affinity of the I.A. for the Cl ions was stronger than the z, u of the S04 ions. The regeneration thus takes place according to the equation MgSO4 + 2 (I.A.-Cl)? MgCl2 + (I.A.) 2-SO4 instead.
As in the previous examples, the columns contained 100 liters of I.A. per column, capacity per column Q = 100 equivalents. The free space bet. rug about 40 liters. 5 columns were operated in series for each regeneration period; the first three pillars formed the first group, the other two the second group.
In each regeneration period, a total of 172.5 kg of 25% MgSO4 solution were fed to the first column of the first group, ie. H. corresponding to 5 Q equivalents of MgSO4 plus 52 kg of MgSO4 solution, which are seen to fill the open tree between the grains of the IA and remain there. From the third column of the first group, 40 liters, corresponding to about 52 kg of solution, mentioned free space is available. ren, drained and then 119.4 kg of solution, the composition of which corresponded on average to the following data: 20.7 "/. MgSO ,.
3.6 "/. MCLi = ---" '---- == 0.18 75.61 / o H20
This solution was concentrated by evaporation to such an extent that, by crystallization on cooling to 25 C, 48.8 kg of MgSO4À7 equivalents were obtained.
This amount was separated from the mother liquor by centrifugation.
The remaining mother liquor (17.2 kg) of the composition
25% MgCl2
5% MgSO4 or y2 = 0.86 70 "/ o HaO was fed to the first column of the second group together with the 40 liters of liquid drained from the last column of the first group, which had escaped from the mentioned free space.
In each regeneration period, first 30 liters of water were drained from the last column and then 27 kg of a solution of the composition
17.5% MgCl2 1% MgSO4
81.5% H2O A new regeneration period then began.