DE2026919A1

DE2026919A1 - Removal of multivalent ions from solns - contg predominantly - monovalent ions by the ion exchange method

Info

Publication number: DE2026919A1
Application number: DE19702026919
Authority: DE
Inventors: Die Anmelder Sind
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-06-02
Filing date: 1970-06-02
Publication date: 1971-12-16

Abstract

Separation of multivalent ions from sea water, brackish waters or effluents by the ion exchange method, comprising obtaining low-salt water and a brine to be used in the regeneration step, together with a number of intermediate solns. to be recycled, under stationary conditions established after a few exchange cycles, is improved in that the amount of the multivalent ions separated in one exchange cycle approx. corresponds to the amount of these ions, which can be removed by a soln. contg. the monovalent ions in a concentration equal to the total concentration of the brine, whereby optimum conditions are created and the economy of the process is improved.

Description

Verbessertes Verfahren zur Entfernung von mehrwertgen Ionen aus Lösungen, die vorwiegend einwertige Ionen enthalten Aus verschiedenen stark salzhaltigen Lösungen wird salzarmes oder salzfreie Wasser als Gebrauchswasser hergestellt. Die Salze bleiben in einem Konzentrat zurück. Solche Rohlösungen sind u.a. Meerwasser, Brackwasser, verschiedene Abewässer. Bei der Herstellung des Gebrauchswassers stören die mehrwertigen Ionen. Es ist bekannt zu ihrer Entfernung ein Ionenaustauschverfahrenzu verwenden. Improved process for removing polyvalent ions from solutions, which contain predominantly monovalent ions from various highly saline solutions low-salt or salt-free water is produced as service water. The salts remain in a concentrate. Such raw solutions include sea water, brackish water, various sewage. The polyvalent ones interfere with the production of service water Ions. It is known to use an ion exchange process to remove them.

Dabei wird das Konzentrat zum Regenerieren des erschöpften Ionenaustauschers benutzt. Es ist vorteilhaft, ein stationäres Ionenaustauschverfahren zu verwenden.The concentrate is used to regenerate the exhausted ion exchanger used. It is advantageous to use a stationary ion exchange process.

In einem solchen stationären Verfahren werden Rohlösung und Konzentrat mit einer Reihe von Lösungen ähnlicher Zusammensetzung zusammen aufgegeben und aus dem Ausfluss des feststehenden Austauscherbettes werden die von ihren mehrwertigen Ionen weitgehend befreite Rohlösung und das verbrauchte Konzentrat weggeleitet und die anderen Lösungen eingelagert und im nächsten Austauschzyßlus wiederverwendet.In such a stationary process, the raw solution and concentrate are with a number of solutions of similar composition given up and taken out together the outflow of the fixed exchange bed becomes that of their polyvalent ones Ions largely freed crude solution and the spent concentrate are routed away and the other solutions are stored and reused in the next replacement cycle.

Es hat sich überraschend gezeigt, dass in diesem Verfahren dann der grösste Teil der mehrwertigen Ionen aus der Rohlösung enbernt wird, wenn die Menge der in einem Austa\£sdzyklus mit der Rohlösung eingebrachten mehrwertigen Ionen etwa gleich ist mit der Menge die eine Lösung derselben Ionen ,/ die die einwertigen Ionen der Rohlösung in einer Menge und Konzentration enthält, die der Menge und Konzentration aller Ionen im Konzentrat entspricht, aus dem mit der Rohlösung in Gleichgewicht gebrachten Austauscherbett entfernt.It has been shown, surprisingly, that in this process the Most of the polyvalent ions are removed from the raw solution if the amount of the polyvalent ions introduced in an exchange cycle with the crude solution The one solution of the same ions / that of the monovalent ions is roughly equal to the quantity Ions of the raw solution contains in an amount and concentration appropriate to the amount and Concentration of all ions in the concentrate corresponds to that of the raw solution in Equilibrated exchange bed removed.

Um diese optimalen Mengenverhältnisse zu bestimmen, kann man z.B.In order to determine these optimal proportions, one can e.g.

folgendermassen verfahren: Auf das Austauscherbett wird soviel Rohlösung aufgegeben, dass es mit der Lösung i#n# Gleichgewicht Konzentrationen der kommt, d.h. das Verhältnis der/verschiedenen Ionen der Lösungen denen zu im Austauscherbett entspricht den Gleichgewichtskonstanten der Austauschreaktionen. Dieses'vorbereitete Austauscherbett wird nun mit einer bestimmten Menge der Lösung der einwertigen Ionen behandelt, die oben beschrieben wurde, wobei das geschilderte stationäre Verfahren anwendet wird. Nach einiger Wiederholung des Austauschzywklus ist ein stationärer Zustand erreicht. Die Menge der mehrwertigen Ionen, die die' Lösung der einwertigen Ionen entferntx hat, wird bestimmt. Durch Variierung der Menge der Lösng der einwertigen Ionen erhält man die Abhängigkeit der entfernten Menge der mehrwertigen Ionen von der Menge der angewandten einwertigen Ionen. Die Menge der mit der Rohlösung eingebchten mehrwertigen Ionen ist proportional mit dem Gesamtionengehalt dieser Lösung. Die Kombination dieser beiden Funktionen ergibt den Punkt, der der Erfindung entspricht.Proceed as follows: So much crude solution is placed on the exchanger bed that there is an equilibrium concentration of the solution with the solution, ie the ratio of the / different ions of the solutions to which in the exchange bed corresponds to the equilibrium constants of the exchange reactions. This prepared exchange bed is now treated with a certain amount of the solution of the monovalent ions, which has been described above, using the stationary method described. A steady state is reached after repeating the exchange cycle a few times. The amount of polyvalent ions removed by the monovalent ion solution is determined. By varying the amount of the solution of the monovalent ions, one obtains the dependence of the amount of the polyvalent ions removed on the amount of the monovalent ions used. The amount of multivalent ions incorporated with the raw solution is proportional to the total ion content of this solution. The combination of these two functions results in the point corresponding to the invention.

Je nach der Zusammensetzung der Rohlösung variiert die optimale Menge und weicht etwas von dem auf der beschriebene Art bestimmten Punkt ab. Je niedriger der Gehalt an den mehrwertigen Ionen, umso naher lgS das tatsächliche Optimum zum bestimmten Punkts. Es hat sich gezeigt, dass die mit der Erfindung verbundenen Vorteile erhalten werden, wenn die tatsächlich auBgegebee Menge der mehrwertigen Ionen 80 bis 120 % der auf der besschriebenen Art bestiminton Menge beträgt.Depending on the composition of the raw solution, the optimal amount will vary and deviates somewhat from the point determined in the manner described. The lower the content of the polyvalent ions, the closer the actual optimum to the certain point. It has been shown that the advantages associated with the invention can be obtained when the amount of polyvalent ions actually delivered is 80 up to 120% of the amount determined in the manner described.

Es kann vorkommen dass der nach Durchführung des erfindungsgemä ssen Verfahrens verbliebenge Rest der niehrwertigen Ionen die Herstellung des Gebrauchswassers noch stört. In diesem Fall wird das Verfahren noceinmal durchgeführt. Die aus dem ersten Schritt erhaltene, von ihren mehrwertigen Ionen weitgehend befreite Rohlösung wird als Ausgangslösung im zweiten Schritt wie beschrieben benutzt, um die optimalen Mengenverhältnisse zu bestimmen. Bei extremen Forderungen wird man noch weitere Schritte anwenden. In diesen Fällen bilden die einzelnen Systeme aus Austauscherbett und Lösungen eine Reihe, wobei die Reihenfolge der Systeme bei der Behandlung der Rohlösungen umgekehrt ist als bei der Regenerierung und das Konzentrat auf dasjenige Austauscherbett auPgegeben wird, das während der Behandlung der Rohlösung an der letzten Stelle war.It can happen that after carrying out the procedure according to the invention In the process, the rest of the low-value ions are used in the production of service water still bothers. In this case it will Procedure carried out noceinmal. The one obtained from the first step, largely freed from its polyvalent ions The raw solution is used as the starting solution in the second step as described to determine the optimal proportions. With extreme demands one will apply further steps. In these cases, the individual systems provide training Exchange bed and solutions a number, with the order of the systems in the Treatment of the raw solutions is the opposite of that used for regeneration and the concentrate is placed on the exchange bed that is used during the treatment of the crude solution was in the last position.

IJenn die Rohlösung mehrere meßrwertige Ionenarten enthält, so kann man diese einzeln nach der Erfdinung behandeln. Man kann aber au=ch so vorgehen, dass alle mehrwertigen Ionen als Ganzes betrachtet und berücksichtigt werden.If the crude solution contains several types of measured valence ions, then treat them individually according to the invention. But you can also proceed like this that all polyvalent ions are considered and taken into account as a whole.

Das Verfahren kann auf gleiche Weise auf Kationen und auf Anionen angewendet werden.The process can be carried out in the same way on cations and on anions be applied.

Die Erfindung kann auch auf die anderen stationären Verfahren angewendet werden. Diese sind: Verfahren mit kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit bewegter, festsepackter oder fluittisierter Füllung des Austauscherbettes und Verfahren mit mehreren in- Serien zusammengefassten feststehenden Austauscherbetten, von denen Betten-von Zeit zu Zeit von einer Serie in die andere geschaltet werden. Zur Bestimmung der optimalen Mengenverhältnisse wird im Vorversuch soviel Rohlösung aufgegeben, dass der zur Regenerierung gelangende Ionenaustauscher eine dem Gleichgewicht entsprechende Zusammensetzung hat. Die Durchsatzmenge der gleichzeitig eingeleiteten Lösung der einwertigen Ionen wird solange variiert, bis der der Erfindung entspechende Punkt erreicht ist.The invention can also be applied to the other stationary methods will. These are: processes with continuously or from time to time moving, firmly packed or fluidized filling of the exchanger bed and process with several fixed exchange beds combined in series, of which Beds-to be switched from one series to the other from time to time. For determination the optimal proportions, so much raw solution is applied in the preliminary experiment, that the ion exchanger to be regenerated is one that corresponds to the equilibrium Composition has. The throughput of the simultaneously introduced solution of the monovalent ions is varied until the point corresponding to the invention is reached.

Es ist zweclcmässig, vor der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens die beiden Reaktionen des Austauschzyklus, Entfernung der mehrwertigen Ionen und Regenerierung, auf bekannte Art einzeln zu studieren, um sie für sich optimal durdzuführen.It is expedient before carrying out the method according to the invention the two reactions of the exchange cycle, removal of the polyvalent ions and Regeneration, studying individually in a familiar way in order to carry it out optimally for yourself.

Zu diesem Zweck werden verschiedene Ionenaustauscher auf die von ihnen geleistete Austauschgeschwindigkeit geprüft, die günstigste torndurchmesserverteilung ausgesucht und die dazu gehörende optimale spezifische Belastung,d.h. das pro Bettvolumen und Zeiteinheit durchgeleitete Lösungsvolumen bestimmt. Auf diese Weise werden die Bedingungen der Austauschreaktionen optimal sein und durch Anwendung dieser optimalen Bedingungen erreicht das erfindungsgemäasse Verfahren den maximalen Effekt.For this purpose, various ion exchangers are applied to them The exchange speed achieved checked, the most favorable torch diameter distribution selected and the associated optimal specific load, i.e. that per bed volume and unit of time, the volume of solution passed through is determined. In this way, the Conditions of the exchange reactions be optimal and by applying these optimal The method according to the invention achieves the maximum effect under conditions.

Claims

Attachment for input from: 11.8: 1: 97: 0 :. to P 20 26 919.6

Claim 1 improved method for operating ion exchange systems, which serve to remove polyvalent ions from solutions, the latter in the present case Contain monovalent ions and which according to known processing methods in low-salt Water and brine are transformed, whereby only the brine is used for regeneration and in the steady state that is established on the exchanger bed apart from the solution to be softened and the brine used for regeneration, one Number of further solutions gives up, which consists of the to-be-contained and the softened Solution on the one hand and from the brine and the used brine on the other are and which solutions in the successive exchange cycles to constant Wise stored and reused (see registration P 20 26 918.5), thereby characterized in that the amount of per unit volume of the exchanger bed in one Exchange cycle abandoned polyvalent ions is about the same with the amount of the same Ions produced by a solution containing the monovalent ions of the solution to be softened in one of the total concentration of the brine contains the same concentration, from one Volume unit of that loaded with the solution to be softened to equilibrium Exchange bed are removed.

Claims 1 crude solution, the predominantly ready-to-use ions a crude solution containing predominantly monovalent ions and e for the production of smoke water, where a ston-: res Ion exchange process is applied, - in the e »il of the ~ the fixed exchanger bed flow out t solutions stored and reused in the next replacement cycle, and as a regeneration solution, the concentrate resulting from the + solution is used, characterized by the fact that the amount of Exchange cycle with the polyvalent ions introduced into the solution about the same is the smallest amount of the same ions that make up a solution the only di, / yKeyered ions of the crude solution in an amount and Concentrate contains the amount and total concentration a / ions in the concentrate corresponds to that made with the raw solution in loiohj'icht Jr "tr A1? 1noot ppr'y '.

2. The method according to claim 1, characterized in that the amount of the applied polyvalent ions 80 - 120 ° / 0 that with the solution of the monovalent Ions removed is the amount of the same ions.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that that the raw solution is treated in two or more steps and that used exchange beds are regenerated one after the other, with the order of the beds is reversed during the removal of the multivalent ions than during the regeneration and the concentrate resulting from the production of the service water abandoned to the last used exchange bed x during the removal of the polyvalent ions will.

4. Application of the method according to claims 1 to 3 to the removal of polyvalent cations

5. Application of the method according to the claims oen 1 to 3 for the removal of polyvalent anions

6. Applying the procedure according to the claims 1 to 5 on other stationary Ibonenauscheerfahren in which Este either moves the filling of the exchange bed or the exchange beds form two series, from one to the other series are switched, thereby characterized in that the amount of introduced per unit of time with the raw solution polyvalent ions is equal to the amount of the same ions that pass through a solution of the monovalent ions of the raw solution, their concentration and amount of the # total concentration and the amount of ions in the concentrate obtained in the manufacture of the service water from the exchange siphon brought into equilibrium with the crude solution is removed per unit of time.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that that the optimal conditions before the implementation of the method according to the invention the exchange reaction can generally be determined.