173164. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ipari vizek vagy vizes oldatok szűrésére adott esetben anioncserével összekötve, degradált anioncserélő anyag felhasználásával

3

173164

4

csoportok a gyengén bázisos aktív csoportokhoz viszonyítva túlsúlyban vannak. Az erősbázisú anioncser élő anyag tönkremenetelét az jelzi, hogy a gyenge savakat már nem megfelelő mértékben köti meg, azaz erősbázisú kapacitása csökken. Ugyanakkor az erős savakat még megköti, mert az erősen bázisos aktív csoportok egy része gyengén bázisos aktív csoporttá alakul.

Az anioncserélő anyagok használati idejének növelésére egyik elvi lehetőség a csökkent kapcitású erősbázisú ioncserélő anyagok reaktiválása. A reaktiválás alapgondolata az, hogy az ioncserélő anyag polimermolekuláiról lehasadt vagy csökkent hatású erősen bázisos aktív csoportokat újakkal pótolják. Az erre vonatkozó törekvések azonban mindeddig nem jártak számottevő eredménnyel, és gazdaságos reaktiválási eljárás ezidáig nem ismert.

A 2 076 370 sz. francia szabadalmi leírásból ismert, hogy az erősbázisú anioncserélő anyagok élettartama fokozható, ha azokra gyengebázisú anioncserélő anyagokat rétegeznek, és a tisztítandó vizet először a gyengebázisú, majd az erősbázisú anioncserélő anyagon vezetik át. Gyengebázisú és erősbázisú anioncserélő anyagok együttes alkalmazása esetén az erősbázisú anioncserélő anyag élettartamának fokozódása azzal magyarázható, hogy a víztisztítás első lépésében a gyengebázisú anioncserélő anyag megköti az erőssavakat, ésaz erősbázisú (tehát gyenge és erős savak megkötésére egyaránt alkalmas) anioncserélő anyagra már csak a gyenge savak kerülnek át. A gyengebázisú anioncserélő anyag elhasználódásával párhuzamosan azonban az erősbázisú anioncserélő anyagra egyre nagyobb mennyiségben jut át erős sav, ami az erősbázisú anioncserélő anyag gyorsabb elhasználódásához vezetne. Ennek elkerülésére az elhasználódott gyengebázisú anioncserélő anyagot frissel cserélik ki.

Ezzel a megoldással jelentősen növelhető ugyan az erősbázisú anioncserélő anyagok élettartama, a megoldás hátránya azonban az, hogy az élettartam növeléséhez egy külön műveletben előállítandó, és önmagában rövid élettartamú anyagra (gyengebázisú anioncserélő anyagra) van szükség. A gyengebázisú anioncserélő anyagok teljes ioncserélő kapacitása - miként ismert — azonosan egyenlő azok gyengebázisú (tehát erős savat megkötő) ioncserélő kapacitásával; más szavakkal, az ilyen anyagok gyenge savak megkötésére alkalmatlanok, és aktív csoportjaik ínaktiválódása során a gyengebázisú ioncserélő kapacitással azonos mértékben csökken az anyag teljes ioncserélő kapacitása. Ez azt jelenti, hogy az erős savak hatásának közvetlenül kitett gyengebázisú anioncserélő anyagot az erősbázisú anioncserélő anyag élettartamának megfelelő fokozása érdekében gyakran kell cserélni, és az egyszer már inaktiválódott gyengebázisú anioncserélő anyag ioncserés műveletekre már nem használható fel. Az erősbázisú anioncserélő anyagok élettartamának fokozásából származó műszaki-gazdaságossági előnyöket tehát ellensúlyozzák a gyengebázisú anioncserélő anyagok gyors elhasználódásából adódó hátrányok.

A találmány szerint olyan eljárást kívánunk biztosítani ipari vizek vagy vizes oldatok szűrésére és részleges vagy teljes anioncserélésére, ahol a szűrés és a részleges anioncserélés egyetlen műveleti lépésben valósítható meg, és teljes anioncserélés esetén az anioncseréléshez felhasználandó erősbázisú anioncserélő

anyag élettartama egy külön műveletben előállítandó, költséges műgyanta felhasználása nélkül fokozható.

A kitűzött célt a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy a vizet vagy vizes oldatot degradált erős- 5 bázisú anioncserélőn, majd kívánt esetben friss erősbázisú anioncserélőn vezetjük át.

Egy oszlopban (tartályban) végzett anioncsere esetén degradált anioncserélő anyagként olyan szemcsés anyagot alkalmazunk, amelynek ülepedési sebessége 10 kisebb, mint a friss erősbázisú anioncserélő anyag szemcséinek ülepedési sebessége.

A degradált anioncserélő anyagot felhasználás előtt a lebegő és szerves szennyezőktől, valamint a fémoxidoktól ismert módszerekkel megtisztítjuk.

15 A friss és degradált anioncserélő anyagok egymáshoz való viszonyát az alábbi összefüggések szemléltetik:

A kereskedelmi minőségű, friss anioncserélők egységnyi (pl. liternyi) mennyisége E0 erősen bázisos és 20 G0 gyengén bázisos aktív csoportot tartalmaz, melyek összege az anioncs erélő anyag A0 összes aktív csoportjainak számát adja:

A0 = E0 +G0 (1)

Az ioncserélő anyagok fajlagos kapacitása az egy- 25 ségnyi mennyiségű anyag aktív csoportjainak számával arányos.

Az erősbázisú anioncserélő anyagot friss állapotban az jellemezi, hogy az erősen bázisos csoportokhoz viszonyítva a gyengén bázisos csoportok száma el- 30 enyésző, azaz

35

(-^-) = eG > 1 G0 erő*

a gyengén bázisos anioncserélőre viszont

(—)

G0 gyenge

e’o < 1

(2)

(3)

40

45

50

55

Az erősbázisú anioncserélő A aktív csoportjainak száma egy bizonyos működési idő (péládul egy év) múlva:

A = E+G G’)

A mechanikai rongálódás, aprózódás stb. miatt az összes aktív csoportok száma a friss állapothoz képest csökken ugyan, de még számottevő értékű:

(KA<A0 (4)

Ugyanakkor az említett veszteségek után megmaradó aktív csoportok egymáshoz viszonyított aránya a gyengén bázisos csoportok felé tolódik el, mivel az erősen bázisos csoportok egy része gyengebázisúvá alakul:

E<E0 (5)

G>G0 (6)

Az átalakult, degradálódott erősbázisú anioncserélőre a (2) szerinti arány:

G degradált eó<e<e0

e

(2’)

(7)

A működés során tehát a kereskedelmi minőségű, 60 friss, erősbázisú anioncserélő anyag olyan degradált anioncserélő anyaggá alakul, amelyben az erősen bázisos aktív csoportokhoz képest a gyengén bázisos aktív csoportok száma viszonylagosan növekedett. Ez az állapot a de gr a dalt, erősbázisú anioncserélő anyag 65 kapcitásában úgy jelentkezik, hogy erősbázisú anion-2