DD150553A1

DD150553A1 - Ionenaustauschapparat fuer die labormaessige oder kleintechnische wasserdeionisierung

Info

Publication number: DD150553A1
Application number: DD80221029A
Authority: DD
Inventors: Juergen Engler; Hans Kuehnlenz; Christine Lange
Original assignee: Juergen Engler; Hans Kuehnlenz; Christine Lange
Priority date: 1980-05-12
Filing date: 1980-05-12
Publication date: 1981-09-09
Also published as: DE3104324A1

Abstract

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen einfach zu bedienenden, platzsparenden Ionenaustauschapparat ohne externes Rohrleitungssystem zu entwickeln. Zur Loesung dieser Aufgabe ist vorgesehen: Die Reaktionskammern werden durch ineinandergeschobene Hohlzylinder, einen gemeinsamen Deckel und einen gemeinsamen Boden gebildet. Die Zuleitung, die Ableitung und die Verbindung fuer das Wasser sowie die Zuleitungen und die Ableitung fuer die Regenarationsmittel sind im Deckel und im Boden angeordnet. Fuer die Umschaltung des Apparates von Beladen auf Regeneration und umgekehrt ist zwischen der Verbindung der Reaktionskammern und der Ableitung fuer die Regenerationsmittel ein Ventil eingefuegt. In einem der beiden die Reaktionskammern stirnseitig abschlieszenden Teile ist ein Leitfaehigkeitsmesser untergebracht.

Description

221029

ionenaustauschapparat für die labormäßige oder kleintechnische

WaBBerdeionisie~rung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung feetrifft einen Ionenaustauschapparat für kleintechnische odei? laboranwendung zur Deionisierung von Rohwasser.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

lonenaustausclrreaktoren werden als Pfropfenströmungsreaktoren grundsätzlich in Vertikalbauweise ausgeführt, wobei der Querschnitt und die Länge der Reaktionskammern nach den erwünschten Prozeßparassetern gewählt werden. Past alle bekannton lonenaust auschapparst θ enthalten einen yom vertikalen Reaktionsrohr lösbaren Deckel und einen abnehmbaren Boden.

Nach der Gestaltung des Ionenaustauschprozesses werden das Getrenntbettverfaiiren, das Mischbettverfahren und ein aus beiden kombiniertes Verfahren unterschieden. Nach dem Getrenntbettverfahren arbeitende Ionenaustauschapparate enthalten mindestens zwei Reaktoren oder Reaktionskammern, von denen die eine mit einem KationensuBtauscher und die andere mit einem Anionenaustauscher gefüllt ist.

Die Reaktionskaiamern sind konstruktiv getrennte Einheiten und nebeneinander oder/und hintereinander angeordnet. Die funktioneile Verbindung der Einzelreaktionskammern erfolgt hierbei über starre oder elastische Rohre. Zur Steuerung der Stoffströme

durch die einzelnen Reaktionskammern werden Ventile oder Hähne in der unterschiedlichsten Bauform verwendet, die entweder direkt an den Anschlußstutzen an den Reaktionskammern angeordnet oder Bestandteil des Rohrleitungssystems sind. Mt Hilfe dieser Ventile oder Hähne kann während der Beladungsphase der Volumenstrom durch die Re.aktionskammern verändert oder während der Regenerationsphase der Regeneriermittelstrom eingestellt werden» Ebenfalls werden solche Hähne oder Ventile zur Umschaltung der Reaktionskammern von Beladung auf Regeneration oder umgekehrt benutzt· Die bekannten Ionenaustauschapparate für kleintechnische und Laboranwendungen weisen einige Nachteile auf. Das Rohrleitungssystem einschließlich der Ventile zwischen den Reaktionskammern ist relativ aufwendig und besonders bei mehreren Ventilen störanfällig. Bei Kleinanlagen wird deshalb meist auf Umschalthähne und andere die Handhabung , erleichternde Zusatzausstattung verzichtet, auch weil der technische und ökonomische Aufwand hierfür meist höher als der für die Reaktionskammern ist. Austauschapparate mit mehreren Verfahrensstufen zur Deionisierung von Y/asser haben einen hohen Platzbedarf.

Ziel der Erfindung;?

Die Erfindung hat den Zweck, den Aufwand für das Rohrleitungssystem zu senken, die Bedienung zu vereinfachen, die Punktionssicherheit zu erhöhen und den Platzbedarf zu senken.

Pariegung de s We sens_iM der., Erf indung

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen einfach zu bedienenden, kompakten Ionenaustauschapparat ohne externes Rohrleitungssystem zu entwickeln.

Zur lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen: Die Reaktionskammern werden durch ineinandergefügte Hohlzylinder, einen gemeinsamen Deckel und einen gemeinsamen Boden gebildet. Die Zuleitung, die Ableitung und die Verbindung zwischen den Reaktionskammern sowie die Zuleitungen und die Ableitung für die Regenerationsmittel sind im Deckel und im Boden angeordnet. Pur die Umschaltung von Beladen auf Regeneration der Reaktionskammern und umgekehrt ist zwischen der Verbindung der Reaktionskammern und der Ableitung .für die Regenerationsmittel ein Ventil

vorgesehen. In einem der beiden die Reaktionskammern stirnseitig abschließenden Teile ist ein Leitfähigkeitsmesser installiert. Eine zweckmäßige Ausgestaltung dieser Merkmale wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.

Ausführungsbeispiel

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Pig. 1 die Perspektive Darstellung eines Ionenaustauschapparate s

Pig. 2 eine Schnittdarstellung des Ionenaustauschapparates

(vereinfacht) mit Flußlinien für den Mediendurchsatz Die Reaktionskammern 1, 2 des Ionenaustauschapparates werden durch zwei ineinandergesteckte Rohre 5; 6 und einen diese abschließenden gemeinsamen Deckel 3 und gemeinsamen Boden 4 gebildet. Zur Aufnahme der Rohre 5; 6 sind der Deckel 3 und der Boden 4 mit konzentrischen Ringnuten versehen, in die Dichtun- * gen eingelegt sind. Deckel 3, Boden 4 und Rohre 5; 6 sind miteinander durch Spannstäbe 23 verspannt. In den Deckel 3 sind ein Rohwasserzulauf 7 zur Reaktionskammer 1, ein Deionisationsabfluß 9 von der Reaktionskammer 2, ein Regenerationsmittelzulauf 12 zur Reaktionskammer 1, ein Regenerationsmittelzulauf zur Reaktionskammer 2 und zwei Einfüllschächte 19; 20 für die Austauscherharze eingearbeitet. Außerdem ist ein leitfähigkeifcsmesser 21 im Deckel 3 untergebracht, dessen Meßwertgeber 22 in die Reaktionskammer 2 eintaucht. Die Zuläufe 7; 12; 14 und der Abfluß 9 münden in entsprechenden Anschlußstücken 8; 13; 15; 10, die am Deckel 3 montiert sind. Die Einfüllschächte 19; 20 sind durch Verschlußkappen abgedeckt. In den Zuläufen 7; 12; 14 und im Abfluß 9 sind nahe den Reaktionskammern 1; 2 Filterelemente angeordnet. In den Boden 4 sind ein Überströmkanalsystem 11 zwischen den Reaktionskammern 1; 2, ein Regenerationsmittelabfluß 16 und ein Ventilsitz eines Ventils 18 für die Umschaltung von Beladen der Reaktionskammern 1; 2 mit Rohwasser auf Regeneration der Ionenaustauscher und umgekehrt eingearbeitet. Das Überströmkanalsystem 11 besteht aus zwei Ringkanälen, von denen jeder über eine Anzahl Stichkanäle an die Reaktionskammern 1; 2. angeschlossen ist, und einem oder mehreren Verbindungskanälen zwischen beiden Ringkanälen. Die Eintrittsöffnungen der Stichkanäle in die Reaktionskammern 1; 2 sind

ebenfalls mit Filterelementen versehen. Das Ventil 18 ist sswischen dem Verbin&ungskanal und dem Regenerationsmittelabfluß 16 angeordnet, der in einem Anschlußstück 17 endet. Zu seiner Betätigung besitzt er einen Griff 24. Der Rohwasserzulauf 7 mündet in die äußere Reaktionskammer 1. Der Deionisatabfluß 9 ist an die innere Reaktionskammer 2 geführt.

Im Betrieb ist die Reaktionskammer 1 mit dem Kationenaustauscher und die Reaktionskammer 2 mit dem Anionenaustauscher gefüllt. Im Betriebszustand "Beladen" strömt das Rohwasser durch das Anschlußstück 8 und den Rohwasserzulauf 7 in die Reaktionskammer 1 (Fig. 2), Hier werden die V/asserstoffionen des Austauschers durch die Kationen des Rohwassers ersetzt. Die Flüssigkeit gelangt anschließend durch den Überströmkanal 11 in die Reaktionskammer 2. Dort werden deren Anionen gegen die Hydroxylionen des Austauschers ersetzt. Das deionisierte Wasser verläßt durch den Deionisatabfluß 9 die Reaktionskammer 2 und den lonenaustauschapparat. Die Austauschvorgänge verlaufen nach dem Massenwirkungsgesetz. Die Ionenaustauscher reichern sich mit den Ionen des Wassers an bis die nutzbare Kapazität der Ionenaustauscher erschöpft ist. Es muß eine Regenerierung der Austauscher erfolgen. Zu diesem Zweck wird der Ionenaustauachapparat in den Betriebszustand "Regeneration" versetzt: Das Ventil 18 wird vermittels seines Griffes 24 in die Stellung "Regeneration" gebracht. Weiterhin werderi Ventile in nicht dargestellten Leitungen zwischen den Anschlußstücken 13; 15 und Regenerationsmittelbehälter geöffnet. In die Reaktionskammer 1 fließt eine Säure, in die Reaktionskammer 2 eine Lauge« In beiden Kammern 1; 2 laufen die chemischen Gleichgewicht sreaktionen in umgekehrter Richtung zur Beladung ab. Nach Abschluß dieser Reaktion werden die Ionenaustauscher mit deionisiertem Wasser in swei Schritten gespült, wobei der erste Schritt, im Betriebszustand "Regeneration" erfolgt und der zweite Schritt nach dem Umschalten in den Betriebszustand "Beladen" mit Rohwasser durchgeführt wird. Mit Hilfe der Anzeige des Leitfähigkeitsmessers 21 wird der Spülprozeß bis zum Erreichen der gewünschten Deionisatleitfähigkeit fortgesetzt.

Überschreitet beim anschließenden Beladen die Leitfähigkeit einen Grenzwert, muß eine erneute Regenerierung durchgeführt wer-

Claims

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Erfindungsanspruch

Ionenaustauschapparat für die labonnäßige oder kleintechnische Wasserdeionisierung nach dem Getrennfbettverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammern (1; 2) durch ineinandergefügte Hohlzylinder (5; 6), einen gemeinsamen Deckel (3) und einen gemeinsamen Boden (4) gebildet sind, die Zuleitung (7), die Ableitung (9) und die Verbindung (11) für das V/asser sowie die Zuleitungen (12; 14) und die Ableitung (16) für die Regenerationsmittel im Deckel (3) und im Boden (4) angeordnet sind, ein Ventil (18) für die Umschaltung von Beladen auf Regenerieren zwischen der Verbindung (11) der Reaktionskammern (1; 2) und der Ableitung (16) für die Regenerationsmittel eingefügt ist und ein Leitfähigkeitsmesser (21) in einem der die beiden die Reaktionskammern (1; 2) stirnseitig abschließenden Teile(3; 4) untergebracht ist.

Ionenaustauschapparat nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlzylinder als Rohre (5; 6) ausgeführt sind, der Rohwasserzulauf (T), der Deionisatabfluß (9), die Einfüllschächte (19; 20) für die Ionenaustauscher und die Regenerationsmittelzuläufe (12; 14) in den Deckel (3) und das Überströmkanalsystem (11) zwischen den Reaktionskammern (1; 2), der Sitz des Ventils (18) und der Regenerationsmittelabfluß (16) in den Boden (4) eingearbeitet sind, wobei das Überströmkanalsystem (11) aus zwei Ringkanälen, einem oder mehreren Verbindungskanälen zwischen beiden und Stichkanälen zwischen den Ringkanälen und den Reaktionskammern (1; 2) besteht und das Ventil (18) zwischen dem Verbindungskanal und dem Regenerationsmittelabfluß (16) eingeordnet ist.

Ionenaustauschapparat nach Punkt 1 und 2; dadurch gekennzeichnet, daß der Leitfähigkeitsmesser (21) im Deckel (3) untergebracht ist und sein Meßwertgeber (22) in die mit dem Anionenaustauscher gefüllte Reaktionskammer (2) eintaucht.

— b—

Ionenaustauschapparat nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Re akt ionskaimner (1) mit dem Rohwasserzulauf (7) in Verbindung steht und mit dem Kationenaustauscher gefüllt ist, während die innere Reaktionskammer (2) mit dem Deionisatabfluß (9) in Verbindung steht und mit dem Anionenaustauscher gefüllt ist.