DE2143100A1 - Filter mit austauschbarer körniger Füllung, insbesondere Ionenaustauschfilter, zur Behandlung von Wasser und wäßrigen Lösungen - Google Patents

Description

• Filter mit austauschbarer körniger Büllung, insbesondere Ionenaustauschfilter, zur Behandlung von Wasser und wässrigen Lösungen Die Erfindung bezieht sich auf einen Filter mit austauschbarer körniger Füllung, insbesondere mit austauschbarer körniger Füllung, insbesondere ein Ionenaustauschfilter, zur Behandlung von Wasser und wässrigen Lösungen, bei dem die körnige Füllung durch eine aus gekörntem Material bestehende Stützmasse gehalten wird, sowie auf Verfahren zur Herstellung solcher Filter.
• Bei den bekannten Filtern dieser Art muß die körnige Füllung, z.B. das Ionenaustauschharz, von dem Ableitungsstutzen für die behandelte Flüssigkeit oder das behandelte Gas aus dem Filterbett durch ein Bauelement getrennt werden, welches die Flüssigkeit oder das Gas, aber nicht die körnige Füllung, z.B. das Ionenaustauschharz, welches meist eine Körnung zwischen o,2 und ca. 1 mm aufweist, durchtreten läßt.
• Herkömmliche Ionenaustauschfilter werden dazu wahlweise ausgerüstet entweder mit: einem in den unteren Teil des Filtermantels eingeschweißten oder eingeflanschten Düsenboden; oder einem in den unteren Teil des Filters eingebauten Drainage-System, welches mit derart feinen Öffnungen versehen ist, daß das Ionenaustauschharz nicht durchtreten kann; oder das Drainage-System wird in eine Stützmasse geeigneter Porösität eingebettet; oder mit einer porösen, aus kunstharzgebundenem Sand hergestellten Platte versehen.
• Die Düsenböden zeigen den Nachteil hoher Druckverluste, großer Verstopfungsgefahr und hoher Herstellungskosten. Die Drainage-Systeme ergeben schlechte Äusspülbedingungen, und wenn sie in einem Stützbett eingelagert sind, ergeben diese eine meist unzulässige Verschmutzung der behandelten Flüssigkeit oder des behandelten Gases. Allen diesen herkömmlichen Bauelementen zur Füllungsauflagerung bei zugelassenem Flüssigkeitsentzug ist der Nachteil gemeinsam, daß sie sich bei im Gegenstrom regenerierten Ionenaustauschfiltern nur schlecht zur Verteilung der der normalen Durchflußrichtung entgegenströmenden Regenerierflüssigkeit eignen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen für die haltende Lagerung der körnigen Füllung in einem Filter vorzuschlagen.
• Diese Aufgabe wird unter Vermeidung der genannten Nachteile nach der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die einzelnen Teilchen des genannten Materials des Stützbettes an ihren Oberflächen-Berührungspunkten zu einem starren Stützgerüst verklebt sind.
• ür ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Filters kann erfindungsgemäss die Stützmasse aus Teilchen zusammengestellt werden, die erst nach Einbringung und endgültiger Formgebung sich durch eine mindestens an ihrer Oberfläche ablaufende chemische Reaktion oder physikalische Veränderung gegenseitig verkleben.
• in einer zweckmässigen Ausbildung des erfindungsgemässen filters sind die einzelnen Teilchen des gekörnten Materials es Stützbettes mit einem Film beschichtet, der die Oberfläche der Teilchen abdeckt und diese an ihren Berührungspunkten zu einem starren Stützgerüst verklebt.
• Das zur Herstellung eines solchen Ionenaustauschfilters die nende Verfahren ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet daß das die Stützmasse aufbauende, gekörnte Material mit einem flüssigen Kunststoff vermischt wird, der erst nach Einbringung der Mischung in das Ionenaustauschfilter und nach endgültiger Formgebung der Stützmasse fest wird.
• Dieser lonenaustauschfilter vermeidet die den Stützschichte; in herkömmlichen Filtern anhaftenden Wachteile, die behandelte 'lüssigkeit oder das behandelte Gas zu verunreinigen, und erlaubt weiter, die Höhe der Stütz schicht gering zu halten, da sich die Schichten verschiedener Korngrößen innerhalb der Stützschicht nach Verklebung der einzelnen Teilchen nach mehr vermischen.
• In der beiliegenden Zeichnung ist als Beispiel des Erfiidr gegenstandes ein Ionenaustauschfilter dargestellt.
• Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt dieses Filters und Fig. 2 zeigt ein Detail.
• Dieser Ionenaustauschfilter weist ein zylindrisches Gehäuse 1 auf, das an seinem Oberteil einen Einlaufstutzen 2, an seinem Unterteil einen Ablaufstutzen 3 besitzt. Innerhalb des Gehäuses 1 befindet sich eine körnige Füllung 4 eines bekannten Ionenaustauschharzes, die auf einer Stützmasse ruht. Die aus zwei übereinander angeordneten Schichten 5 und 6 bestehende Stützmasse hat die Aufgabe, das Ionenaustauschharz im Gehäuse 1 zurückzuhalten, während das Filter in Pfeilrichtung von der Flüssigkeit, d.h. im vorliegenden Falle vom Wasser, durchströmt wird.
• Bei dem auf der Zeichnung dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel, das selbstverständlich nur eine unter zahlreichen Varianten darstellt, besteht die obere, feine Schicht 5 aus Quarzsand mit einer optimalen Körnung von o,8 - 1,5 mm, wobi in der Praxis mit einer Körnung von 1 - 2 mm durchaus brauchbare Resultate erzielbar sind. Die untere, gröbere Schicht 6 besteht aus Quarzkies, dessen Körnung beispielsweise 3 bis 5 oder 5 bis 1o mm betragen kann.
• Sämtliche Körner beider Schichten 5 und 6 sind dabei mit einem Film umgeben und dadurch an den gegenseitigen Beruhrungsstellen miteinander verklebt. Sie bilden somit ein starres Stützgerüst, das zwar genügend Zwischenräume zum ungehinderten Durchtritt des Wassers aufweist, die Körner des darüberliegenden Austauschharzbettes 4 dagegen zurückhält.
• Bei der Herstellung der zweischichtigen Stützmasse 5, 6 werden zweckmässigerweise zunächst die für die untere Schicht 6 bestimmten Körner in einem Betonmischer mit dem Kleber gründlich gemischt, so daß alle Körner mit einem Film des Klebers umgeben werden. Das Anwärmen des körnigen Quarzkieses vor dem Einfüllen des Klebers kann den Benetzungsvorgang beschleunigen, ist aber keineswegs als notwendig zu betrachten.
• Eine Mischzeit von 3 - 4 Minuten hat sich im allgemeinen als ausreichend erwiesen, richtet sich aber nach der verwendeten Mischvorrichtung und dem verwendeten Kleber.
• Als Kleber kommen beispielsweise Zweikomponentensysteme wie wpoxid- und Polyesterverbindungen sowie lösungsmittellösliche Kunststoffe in Frage, die sich zum gegenseitigen Verkleben von Quarzkiesteilchen eignen und gegen die das Filter durchfließenden Flüssigkeiten-oder Gase genügend beständig sind.
• Der auf diese Weise benetzte Quarzkies 6 wird nun in das Gehäuse 1 eingefüllt, wobei er die am Gehäuseboden angeordnete Drainage-Vorrichtung 7 vollständig umgibt und überlagert.
• Die Quarzkiesschicht wird nun zweckmässigerweise mit einem flachen Gegenstand etwas angeklopft, worauf die Sandschicht 5 in Mhnlicher Weise benetzt und eingefüllt wird. Dabei ist es relativ unbedeutend, ob die Schicht 6 beim Einfüllen des Quarzsandes 5 schon fest ist oder nicht. Wesentlich ist dagegen die Tatsache, daß das Verfestigen beider Schichten 5, 6 erst nach deren Einfüllen in den Behälter 1 erfolgt.
• Fig. 2 zeigt anhand eines vergrößerten Ausschnittes einen Teil der beiden Schichten 5 und 6 in deren Ubergangsbereich.
• Es ist klar ersichtlich, wie z.B. die einzelnen Körner der Schicht 6 bestimmte Stellen der gegenseitigen Berührung aufweisen, an denen sie miteinander verklebt sind. Die Schichten 5 und 6 bilden somit ein starres Stützsystem, das ohne weiteres vom Wasser durchströmt werden kann. Ein besonderer Vorteil dieses starren Stützgerüstes liegt ferner darin, daß dessen Körner auch beim Regenerieren der Filterfüllung im Gegenstrom, wobei das Gehäuse entgegen der Pfeilrichtung vom Wasser durchströmt wird, ihre gegenseitige Lage beibehalten und insbesondere nicht in das Ionenaustauschbett hineingewirbelt werden.
• Während bei den bekannten Ionenaustauschfiltern die unterhalb des Ionenaustauschbettes angeordnete Stützmasse vier bis fünf Schichten verschiedener Körnung erforderten, kann die Stützmasse des beschriebenen Filters mit nur einer Körnung auskommen, während mit zwei übereinander geschichteten Körnungen ideale Verhältnisse geschaffen werden können.
• Die enge des dem Quarzsand und Quarzkies zuzugebenden flüssigen Klebers muß auareichen, um sämtliche Körner mit einem dünnen, klebefähigen Film zu überziehen. Für den Quarzsand mit einer KSoung von 0,8 - 1,5 mm haben sich 4 bis 4,5 Gewichtsprozent der Quarzsandmasse als ausreichend erwiesen.
• Beim Quarzkies dürfte etwa 2 Gewichtsprozent an flüssigem Kleber erforderlich sein.
• nsrüche:

Claims (8)

1. Ansprüche ,o Pilter mit austauschbarer körniger Füllung, insbesondere ein Ionenaustauschfilter, zur Behandlung von Wasser und wässrigen Lösungen, bei dem die körnige Füllung durch eine aus gekörntem Material bestehende Stützmasse gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teilchen des gekörnten Materials des Stützbettes an ihren Oberflächen-Berührungspunkten zu einem starren Stütz gerüst verklebt sind.
2. 2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teilchen des gekörnten Materials der Stützmasse mit einem Klebefilm beschichtet sind, der die Oberfläche der Teilchen mindestens teilweise abdeckt und diese an ihren Berührungspunkten zu einem starren Stützgerüst verklebt.
3. 3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützmasse aus zwei übereinanderliegenden Schichten (5 und 63 verschiedener Körnung besteht.
4. 4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Schicht (6) aus verklebtem Quarzkies und die darüberliegende Schicht (5) aus verklebtem Quarzsand besteht.
5. 5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Körnung der unteren Schicht (6) zwischen 3 und 5 mm, diejenige der oberen Schicht (5) zwischen o8 und 1,5 mm liegt.
6. 6. Filter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber ein Kunststoffkleber, z.B.

   ein Epoxidharz, ist.
7. 7! Verfahren zur Herstellung eines Filters nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützmasse aus Teilchen zusammengestellt wird, die erst nach Einbringung und endgEltiger Formgebung sich durch eine mindestens an ihrer Oberfläche ablaufende chemische Reaktion oder physikalische Veränderung gegenseitig verkleben.
8. 8. Verfahren zur Herstellung eines Filters nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das die Stützmasse aufbauende, gekörnte Material mit einem flüssigen Kleber vermischt wird, der erst nach Einbringung der Mischung in das Filtergehäuse und nach endgültiger Formgebung der Stützmasse fest wird.