BVT-Merkblatt zu Abwasser- und Abgasbehandlung

Kapitel 3
3.3.4.2.10 Ionenaustausch
Beschreibung
Beim Ionenaustausch werden unerwünschte oder gefährliche ionische Abwasserinhaltsstoffe durch ein Ionenaustauscherharz
entfernt und durch eher akzeptable Ionen ersetzt. Sie werden dort vorübergehend zurückgehalten
und danach mit einer Regenerierflüssigkeit (oder Rückspülung) freigesetzt.
Die Einrichtungen eines Ionenaustauschers bestehen für gewöhnlich aus:
� einem senkrechten zylindrischen Druckbehälter mit korrosionsbeständiger kunstharzhaltiger Auskleidung,
der das Harz, für gewöhnlich als gepackte Säule mit mehreren möglichen Konfigurationen, enthält,
� einem Regelventil und Rohrleitungssystem, das den Abwasserstrom und die Regenerierlösung an die richtigen
Stellen leitet,
� einem System zur Regenerierung des Harzes, bestehend Regeleinrichtungen für das Auflösen und die Verdünnung
von Salzen.
Entweder am oberen Ende oder am Boden des Behälters befindet sich ein Verteilersystem für den Zulauf und
sorgt für eine gleichmäßige Verteilung des zulaufenden Abwassers und verhindert so, dass im Harzbett Strömungskanäle
ausgehöhlt werden. Es dient auch der Sammlung des Rückspülwassers.
Allgemein gebräuchliche Ionenaustauscher bestehen aus makroporösen Kunstharzkörnern mit kationischen oder
anionischen funktionellen Gruppen, wie:
� starksauren Kationenaustauschern (SAC), die starke Laugen neutralisieren und Neutralsalze in ihre entsprechenden
Säuren umwandeln,
� schwachsauren Kationenaustauschern (WAC), die in der Lage sind, starke Laugen zu neutralisieren und zur
Enthärtung eingesetzt werden,
� stark basischen Anionenaustauschern (SBA), die starke Säuren neutralisieren und Neutralsalze in ihre entsprechenden
Laugen umwandeln,
� schwach basischen Anionenaustauschern (WBA), die starke Säuren neutralisieren und für partielle Demineralisierung
eingesetzt werden.
Der Verfahrenszyklus des Ionenaustausches umfasst:
� den eigentlichen Ionenaustauschprozess,
� die Rückspülstufe, einschließlich der Entfernung der angesammelten Partikel und Auflockerung des Ionenaustauscherharzbettes,
� die Regenerierstufe, bei der ein geringes Volumen einer hoch konzentrierten Lösung eingesetzt wird, um
das Ionenaustauscherharz mit dem entsprechenden Ion wieder zu sättigen und die unerwünschten Ionen mit
der Regenerierlösung freizusetzen,
� die Verdrängung oder Langsamspülung mit langsam fließendem Wasser. Dabei wird die Regenerierlösung
aus dem Harz verdrängt,
� die Schnellspülung, bei der die verbliebenen Spuren der Regenerierlösung, einschließlich evtl. Resthärte,
aus dem Harz entfernt werden.
Für die Regenerierchemikalien sind Lagerungseinrichtungen erforderlich.
Anwendung
Ionenaustausch wird eingesetzt zur Entfernung störender ionischer und ionisierbarer Stoffe aus dem Abwasser,
z. B.:
� kationischer oder anionischer Schwermetallionen, z. B. Cr 3+ oder Cadmium und Cadmiumverbindungen bei
geringen Zulaufkonzentrationen, CrO4 2- auch bei hohen Zulaufkonzentrationen,
� ionisierbarer anorganischer Verbindungen, wie H 3BO 3,
� löslicher, ionischer oder ionisierbarer organischer Verbindungen, z. B. Carbonsäuren, Sulfonsäuren, einige
Phenole, salzsaure Amine, quaternäre Amine, Alkylsulfate und organisches Quecksilber können eliminiert
werden.
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