DE2743608C2

DE2743608C2 - Process for the external regeneration of exhausted anion and cation exchange resins of a mixed bed

Info

Publication number: DE2743608C2
Application number: DE2743608A
Authority: DE
Inventors: Günter Dr.rer.nat. 5270 Gummersbach Wieland
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1977-09-28
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1987-03-19
Also published as: AU533352B2; AU4017578A; DE2743608A1; BR7806380A; FR2404459B1; ZA784918B; FR2404459A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur externen Regeneration von erschöpften Anionen- und Kationenaustauscherharzen eines Mischbettes, bei dem man die erschöpften Austauscherharze (Mischbett) in einen Trennbehälter überführt und mit einer Mischzonenharzmenge vereinigt und im Trennbehälter mittels einer aufströmenden Flüssigkeit in Kationen- und Anionenaustauscherharze trennt, wobei zwischen den beiden Harztypen eine Mischharzzone ausgebildet wird, man anschließend das reine Anionenaustauscherharz aus dem Trennbehälter zur Regeneration mittels Lauge in einen Anionenaustauscher- Regenerierbehälter transportiert, die Mischharzzone aus dem Trennbehälter in einen anderen Behälter überführt, das im Trennbehälter verbliebene reine Kationenaustauscherharz mittels Säure regeneriert und man anschließend die beiden reinen, regenerierten Harze für einen neuen Arbeitstakt mischt.The invention relates to a method for the external regeneration of exhausted anion and cation exchange resins of a mixed bed, in which the exhausted exchange resins (mixed bed) are transferred to a separation vessel and combined with a mixed zone amount of resin and separated in the separation vessel by means of an upflowing liquid into cation and anion exchange resins, whereby a mixed resin zone is formed between the two types of resin, the pure anion exchange resin is then transported from the separation vessel to an anion exchange regeneration vessel for regeneration by means of alkali, the mixed resin zone is transferred from the separation vessel to another vessel, the pure cation exchange resin remaining in the separation vessel is regenerated by means of acid and the two pure, regenerated resins are then mixed for a new work cycle.

Es ist bekannt, die erschöpften Anionen- und Kationenaustauscherharze eines Mischbettfilters außerhalb des eigentlichen Behandlungsbehälters zu regenerieren. Die bekannte Verfahrenstechnik geht dabei so vor, daß die erschöpften Austauscherharze in einen gesonderten Behälter überführt und dort durch Rückspülung getrennt werden, wobei sich die schwereren Kationenaustauscherharze im unteren Teil des Behälters ansammeln, während sich die leichteren Anionenaustauscherharze oberhalb absondern. Zwischen beiden Zonen von Kationen- und Anionenaustauscher-Materialien ist aber stets eine unvermeidbare Mischharzzone aus Kationen- und Anionenaustauscherharzen vorhanden. Diese Mischharzzone hat den Nachteil, daß Teilmengen derselben sowohl bei der Regeneration der Kationen- als auch bei der Regeneration der Anionenaustauscherharze in deren getrennten Systemen mitvorhanden sind, so daß eine Beladung des Kationen-Materials mit den Na-Ionen der Natronlauge, die zur Regeneration des Anionen-Materials dient, und des Anionen-Materials mit den Chlorid- oder Sulfationen der Salz- oder Schwefelsäure, die zur Regeneration des Kationen-Materials dient, erfolgt. In dem nachfolgenden Arbeitszyklus des Mischbettes wird die Qualität der behandelten Flüssigkeit durch diese Fehlbeladungen negativ beeinträchtigt.It is known to regenerate the exhausted anion and cation exchange resins of a mixed bed filter outside the actual treatment tank. The known process technology involves transferring the exhausted exchange resins to a separate tank and separating them there by backwashing, with the heavier cation exchange resins collecting in the lower part of the tank, while the lighter anion exchange resins separate out above. However, there is always an unavoidable mixed resin zone made up of cation and anion exchange resins between the two zones of cation and anion exchange materials. This mixed resin zone has the disadvantage that partial amounts of the same are present in both the regeneration of the cation and the regeneration of the anion exchange resins in their separate systems, so that the cation material is loaded with the Na ions of the caustic soda, which serves to regenerate the anion material, and the anion material is loaded with the chloride or sulfate ions of the hydrochloric or sulfuric acid, which serves to regenerate the cation material. In the subsequent working cycle of the mixed bed, the quality of the treated liquid is negatively affected by these incorrect loadings.

Es ist auch bereits ein Verfahren zur externen Regeneration von erschöpften Anionen- und Kationenaustauscherharzen eines Mischbettfilters vorgeschlagen worden (DE-PS 26 31 414), bei dem die Mischharzzone im Zuge der räumlichen Trennung von Anionen- und Kationenaustauscherharzen vollständig in einen gesonderten Behälter übergeführt und diese Mischzonenharzmenge nach Beendigung des neuen Arbeitstaktes der erschöpften Anionen- und Kationenaustauscherharzmenge vor dem erneuten Trennvorgang im Trennbehälter zugeführt wird. Die räumliche Trennung der Harze in verschiedene Behälter und ihre Rückführung in den Arbeits- und Trennbehälter macht die Verfahrensweise zeitmäßig und in apparativer Hinsicht aufwendig.A process for the external regeneration of exhausted anion and cation exchange resins of a mixed bed filter has already been proposed (DE-PS 26 31 414), in which the mixed resin zone is completely transferred to a separate container during the spatial separation of anion and cation exchange resins and this mixed zone resin quantity is fed to the exhausted anion and cation exchange resin quantity in the separation container after the end of the new work cycle before the new separation process. The spatial separation of the resins into different containers and their return to the working and separation container makes the process time-consuming and complex in terms of equipment.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das vorgeschlagene Verfahren zu verbessern, um eine externe Regeneration von erschöpften Anionen- und Kationenaustauscherharzen eines Mischbettfilters frei von Teilmengen der Mischzonenharze durchführen zu können.The invention is based on the object of improving the proposed method in order to be able to carry out an external regeneration of exhausted anion and cation exchange resins of a mixed bed filter free of partial quantities of the mixed zone resins.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit einem Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß in den anderen, die Mischharzzone enthaltenden Behälter nach Beendigung des neuen Arbeitstaktes das erschöpfte Ionenaustauscherharz (Mischbett) eingeführt und in diesem Behälter einem Trennvorgang unterworfen wird, und daß die dabei erhaltene Mischzonenharzmenge nach Abzug des reinen Anionenaustauscherharzes in den Trennbehälter überführt und darin später nach einem neuen Arbeitstakt mit dem erschöpften Austauscherharz (Mischbett) vereinigt wird.This object is achieved according to the invention with a method which is characterized in that the exhausted ion exchange resin (mixed bed) is introduced into the other container containing the mixed resin zone after the end of the new working cycle and is subjected to a separation process in this container, and that the mixed zone resin quantity obtained in this way is transferred to the separation container after removal of the pure anion exchange resin and is later combined therein with the exhausted exchange resin (mixed bed) after a new working cycle.

Die erschöpfte Austauscherharzmenge wird außerhalb des Arbeitsfilters vor dem Trennvorgang mit einer zusätzlichen Austauscherharzmenge vereinigt. Diese Menge entspricht der sich bei der normalen Trennung des Arbeitsvolumens einstellenden Mischzonenharzmenge. Während des Trennprozesses liegt also eine vergrößerte Harzmenge vor. Nach erfolgter Trennung durch aufwärtsströmende Flüssigkeit befindet sich das reine Kationenaustauscherharz auf dem Boden des Trenngefäßes, darüber eine Mischharzzone und über dieser das reine Anionenaustauscherharz. Die reinen Komponenten liegen mengenmäßig in zwei Größenordnungen vor, wie sie nach der getrennten Regeneration für den Einsatzzweck erforderlich sind.The exhausted exchange resin quantity is combined with an additional exchange resin quantity outside the working filter before the separation process. This quantity corresponds to the mixed zone resin quantity that occurs during normal separation of the working volume. During the separation process, there is therefore an increased amount of resin. After separation by upward-flowing liquid, the pure cation exchange resin is on the bottom of the separation vessel, above it is a mixed resin zone and above this the pure anion exchange resin. The pure components are present in two orders of magnitude, as required for the intended use after separate regeneration.

Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen die Prinzipskizzen Fig. 1 bis Fig. 7. Es zeigen:The schematic diagrams Fig. 1 to Fig. 7 serve to explain the method according to the invention. They show:

Fig. 1 die Betriebsphase - Ionenaustauscherharze - in einem Arbeitsbehälter, Fig. 1 the operating phase - ion exchange resins - in a working vessel,

Fig. 2 Überführung von erschöpften Ionenaustauscherharzen zu einer Regenerierstation, Fig. 2 Transfer of exhausted ion exchange resins to a regeneration station,

Fig. 3 Trennen der erschöpften Ionenaustauscherharze, Fig. 3 Separation of the exhausted ion exchange resins,

Fig. 4 Überführung der reinen Anionenaustauscherharze in einen Anionenregenerierbehälter, Fig. 4 Transfer of the pure anion exchange resins into an anion regeneration tank,

Fig. 5 Überführen der Mischzonenharze und Regeneration der reinen Harzkomponenten, Fig. 5 Transfer of the mixed zone resins and regeneration of the pure resin components,

Fig. 6 Rückführung der reinen und regenerierten Kationenund Anionenaustauscherharze in den Arbeitsbehälter und Fig. 6 Return of the pure and regenerated cation and anion exchange resins to the working vessel and

Fig. 7 Überführung der erschöpften Ionenaustauscherharze zur Regenerierstation. Fig. 7 Transfer of the exhausted ion exchange resins to the regeneration station.

Eine zu behandelnde Flüssigkeit wird über eine Rohrleitung (1) einem Behälter (2) zugeführt (s. Fig. 1) und in einem dort vorhandenen Mischbett (3) aus Anionen- und Kationenaustauscherharzen behandelt. Die behandelte Flüssigkeit wird über eine Leitung (4) aus dem Behälter (2) abgezogen. In einem Trennbehälter (5) befindet sich eine Mischzonenharzmenge (6). Nach Erschöpfung des Ionenaustauscherharzes (s. Fig. 2) des Mischbettes (3) werden diese mittels Transportwasser, welches über eine Leitung (7) dem Behälter (2) zugeführt wird, über eine Leitung (8) in den Trennbehälter (5) transportiert. Das Transportwasser fließt über eine Leitung (9) ab. Über eine Leitung (10) (s. Fig. 3) wird dem Trennbehälter (5) Wasser im Aufwärtsstrom zugeleitet, wodurch eine Trennung des Mischbettes (3) in ein Anionenaustauscherharz (11) und ein Kationenaustauscherharz (12) erfolgt. Innerhalb der Trennschicht bildet sich eine Mischharzzone (6) aus. Das dem Behälter zugeführte Trennwasser verläßt diesen über eine Leitung (13). Über eine Leitung (14) (s. Fig. 4) wird dem Trennbehälter (5) Transportwasser zugeführt, welches das reine Anionenaustauscherharz (11) über eine Leitung (15) in einen Anionenregenerierbehälter (16) transportiert. Das Transportwasser verläßt den Behälter (16) über eine Leitung (17). Über eine Zuleitung (18) (s. Fig. 5) wird dem Trennbehälter (5) Transportwasser zugeführt, welches die Mischharzzone (6) über eine Leitung (19) in einen Trennbehälter (5&min;) transportiert. Das Transportwasser verläßt den Trennbehälter (5&min;) über eine Leitung (20). Das jetzt im Trennbehälter (5) verbleibende reine Kationenaustauscherharz (12) und im Behälter (16) befindliche reine Anionenaustauscherharz (11) wird in herkömmlicher Weise mit Säure bzw. Lauge regeneriert. Über eine Leitung (21) (s. Fig. 6) wird den Behältern (5) und (16) Transportwasser zugeführt, welches das reine und regenerierte Anionenaustauscherharz (11) und das reine und regenerierte Kationenaustauscherharz (12) über eine Leitung (22) in den Behälter (2) transportiert. Das Transportwasser verläßt den Behälter (2) über eine Leitung (23). Damit ist der Behälter (2) wieder mit dem regenerierten Anionenaustauscherharz (11) und dem regenerierten Kationenaustauscherharz (12) gefüllt. Diese beiden Harzkomponenten bilden nach Durchmischung mit Luft in üblicher Weise das wieder arbeitsfähige Mischbett (3). Nach erneuter Erschöpfung des Ionenaustauscherharzes (s. Fig. 7) des Mischbettes (3) werden diese mittels Transportwasser, welches dem Behälter (2) über eine Leitung (7&min;) zugeführt wird, über eine Leitung (8&min;) in den Trennbehälter (5&min;) transportiert. Das Transportwasser verläßt den Trennbehälter (5&min;) über eine Leitung (9&min;).A liquid to be treated is fed to a container ( 2 ) via a pipeline ( 1 ) (see Fig. 1) and treated in a mixed bed ( 3 ) of anion and cation exchange resins present there. The treated liquid is withdrawn from the container ( 2 ) via a line ( 4 ). A quantity of mixed zone resin ( 6 ) is located in a separation container ( 5 ). After the ion exchange resin (see Fig. 2) of the mixed bed ( 3 ) has been exhausted, it is transported via a line ( 8 ) into the separation container ( 5 ) using transport water, which is fed to the container ( 2 ) via a line ( 7 ). The transport water flows off via a line ( 9 ). Water is fed to the separation tank ( 5 ) in an upward flow via a line ( 10 ) (see Fig. 3), whereby the mixed bed ( 3 ) is separated into an anion exchange resin ( 11 ) and a cation exchange resin ( 12 ). A mixed resin zone ( 6 ) forms within the separation layer. The separation water fed to the tank leaves it via a line ( 13 ). Transport water is fed to the separation tank ( 5 ) via a line ( 14 ) (see Fig. 4), which transports the pure anion exchange resin ( 11 ) via a line ( 15 ) into an anion regeneration tank ( 16 ). The transport water leaves the tank ( 16 ) via a line ( 17 ). Transport water is fed to the separation tank ( 5 ) via a feed line ( 18 ) (see Fig. 5), which transports the mixed resin zone ( 6 ) via a line ( 19 ) into a separation tank ( 5 '). The transport water leaves the separation tank ( 5 ') via a line ( 20 ). The pure cation exchange resin ( 12 ) now remaining in the separation tank ( 5 ) and the pure anion exchange resin ( 11 ) in the tank ( 16 ) are regenerated in the conventional manner with acid or alkali. Transport water is fed to the tanks ( 5 ) and ( 16 ) via a line ( 21 ) (see Fig. 6), which transports the pure and regenerated anion exchange resin ( 11 ) and the pure and regenerated cation exchange resin ( 12 ) via a line ( 22 ) into the tank ( 2 ). The transport water leaves the container ( 2 ) via a line ( 23 ). The container ( 2 ) is then filled again with the regenerated anion exchange resin ( 11 ) and the regenerated cation exchange resin ( 12 ). After mixing with air in the usual way, these two resin components form the mixed bed ( 3 ) which is ready for use again. After the ion exchange resin (see Fig. 7) of the mixed bed ( 3 ) has been exhausted again, they are transported via a line ( 8 ') into the separation container ( 5 ') by means of transport water which is fed to the container ( 2 ) via a line ( 7 '). The transport water leaves the separation container ( 5 ') via a line ( 9 ').

Anschließend wiederholen sich die in den Fig. 3 bis 6 beschriebenen Prozesse in analoger Weise.Subsequently, the processes described in Fig. 3 to 6 are repeated in an analogous manner.

Claims

Method for the external regeneration of exhausted anion and cation exchange resins of a mixed bed, in which the exhausted exchange resins (mixed bed) are transferred to a separation vessel ( 5 ) and combined with a mixed zone resin quantity and separated in the separation vessel ( 5 ) by means of an upward flowing liquid into cation and anion exchange resins, whereby a mixed resin zone is formed between the two types of resin, the pure anion exchange resin is then transported from the separation vessel ( 5 ) to an anion exchange regeneration vessel for regeneration by means of alkali, the mixed resin zone is transferred from the separation vessel ( 5 ) to another vessel ( 5 '), the pure cation exchange resin remaining in the separation vessel ( 5 ) is regenerated by means of acid and the two pure, regenerated resins are then mixed for a new work cycle, characterized in that the exhausted anion exchange resin is fed into the other vessel ( 5 ') containing the mixed resin zone after the end of the new work cycle. Ion exchange resin (mixed bed) is introduced and subjected to a separation process in this container ( 5 '), and that the mixed zone resin quantity obtained thereby, after removal of the pure anion exchange resin, is transferred to the separation container ( 5 ) and is later combined therein with the exhausted exchange resin (mixed bed) after a new work cycle.