187830. lajstromszámú szabadalom • Ellenáramú ioncseréle berendezés frakcionált töltettel
1 187 830 2 a tartályban alulról felfelé áramló hígabb oldat áramlási sebességének és az ioncserélő töltet feletti szabad tér nagyságának együttes hatására az ioncserélő töltet kisebb ülepedési sebességű részhalmaza a tartály felső részéhez pl. szűrőlaphoz, tartályfedélhez vagy a folyadéknál kisebb fajsúlyú inert betétanyaghoz van szorítva, a töltet fölötti szabad tér a töltet magasságának legalább a 30%-a, és a tartályban felül elhelyezkedő, a folyadéknál kisebb fajsúlyú aprószemcsés inert betétanyag vagy a drenázs, vagy a szűrőlap szintje alatt pedig a szabad térhez csatlakozó, az ioncserélő anyag mosófolyadékát eltávolító elvezető csonk van. Ismérve lehet a találmány szerinti berendezés valamely kiviteli alakjának, hogy a töltet azonos sűrűségű, pl. gél vagy makropórusos típusú, de különböző szemcseméretü részhalmazt tartalmaz, vagy különböző sűrűségű, pl. gél és makropórusos és eltérő szemcseméretű részhalmazból áll. Az alulról felfelé áramló hígabb oldat egy részének a kezelendő oldatot szállító szivattyú elé való visszavezetésére alkalmas recirkulációs csővezetéke és recirkulációs tartálya van. A találmány szerinti eljárás és berendezés lényege tehát, hogy az ioncserélő tartályban olyan határozottan különböző ülepedési sebességű részhalmazokból álló ioncserélő töltetet alkalmazunk, amelyek közül a termelt oldat egyensúlyi koncentrációját beállító rész a felülről lefelé áramban végzett regenerálásánál a nyugvó ioncserélő réteg belső részén, az alulról felfelé történő kimerítésénél pedig - a szabad tér és az ioncserélő gyantával kitöltött tér viszonyától függően - az adott kímerítési áramlási sebességnél a tartály felső részén elhelyezett drenázshoz vagy szűrőlapjához szorulva helyezkedik el. Külön előnye a berendezésnek, hogy minden műveletet egyetlen tartályban végezhetünk el. A tartályon belül a térfogatnak legalább 30%-a szabad tér. Ez lehetővé teszi, hogy elhagyjuk mindazokat a berendezéseket, eszközöket, amelyek az ioncserélő gyanta kimerítésekori térfogatváltozásának kompenzálására szolgálnak. A különböző sűrűségből adódó frakcionált elrendezés miatt a kimerítési fázisban a kezelendő folyadék lefelé áramlási sebességétől függően a gyantaágy egyes frakcionált rétegeit felemeli és a tartály felső részének szorítja. Beállítható, vagy önműködően beállítódik pl. egy olyan üzemállapot, amikor a gyantaágy kétharmada felszorított állapotban, egyharmada fluid állapotban alatta helyezkedik el. Előfordulhat az az eset is, hogy a teljes töltet felszorul. Az előző működési tulajdonságnak rendkívüli előnye mutatkozik abban, hogy az ioncserélő gyantatöltetet bármikor fellazíthatjuk az átrendeződés, keveredés veszélye nélkül egyszerűen azzal, hogy a kezelendő oldat áramlási sebességét időlegesen lecsökkentjük. A találmányunk szerinti eljárást, valamint berendezést kiviteli példán rajz segítségével ismertetjük. Az 1. ábrán a berendezés elvi kapcsolási rajzát, a 2. ábrán az ioncserélő töltet egyes műveleti lépések alatti elhelyezkedését szemléltetjük. Példánk szerinti ioncserélő berendezésen kétrétegű töltetet alkalmazunk. Az 1. ábra szerinti berendezés 1 tartályának la belépési csonkja, lb kilépési csonkja, le tartály feneke, ld tartályfedele van. Az 1 tartály alsó, valamint felső végén a 4 szűrőlap, vagy drenázs helyezkedik el. A lazítómosást teszi lehetővé a 12 elvezetőcsonk, amelyhez a 12a tolózárral ellátott vezeték kapcsolódik. A kezelendő nyers víz a 6 csővezetéken keresztül az 1 tartályba érkezik. A 6 csővezetékbe a 6a szivattyú és a 6b tolózár van beépítve. A kezelt víz az lb kilépési csonkon át a 7 csővezetéken keresztül távozik, amelyben a 7a tolózár található. A 7 csővezetékről a recirkulációs vezeték ágazik le, amelyen keresztül a 8a tolózárral szabályozott mennyiségű kezelt víz jut a 9 recirkulációs tartályba. A regeneráló folyadék bevezetésére szolgáló 10 csővezeték a 10a tolózárral az lb kilépési csonkhoz, a regeneráló folyadék elvezetésére szolgáló 11 csővezeték a 11a tolózárral az la belépési csonkhoz csatlakozik. Az 1 tartályban az 2 ioncserélő töltet helyezkedik el, amely a 2a lassan ülepedő részhalmazból és a 2b gyorsan ülepedő részhalmazból tevődik össze. Kiviteli példánkban kétrétegű töltettel rendelkező berendezés működését mutatjuk be. A találmányi gondolatnak megfelelően az ioncserélő halmazok fluid állapotban való frakcionálását a szemcse átmérője, alakja és sűrűsége által befolyásolt szabad ülepedési sebessége, viszonyszáma határozza meg. Ezért azonos, vagy különböző típusú ioncserélő gyanták olyan halmazát hozzuk létre, amelyben a felső réteg szemcséinek szabad ülepedési sebessége az alsó réteg ülepedési sebességének 1,5-2- ed része. Ennek megfelelően a gél típusú Varion KS sűrűsége H-formában 1,254. A makropórusos típusú Varion KSM sűrűsége pedig 1,292. Ennek alapján a 0,5 mm szemcseméret alatti Varion KS gél típusú gyanta alá a 0,7 mm feletti szemcseméretű Varion KSM makrotípusú gyantát alkalmazzuk. Ugyanez a berendezés változtatás nélkül alkalmas anioncserélőként való használatra. Ebben az esetben a gyantaválaszték szélesebb körű. Az I. típusú gél Varion AT-660 sűrűsége 1,08. A II. típusú gél Varion AD sűrűsége 1,132. A II. típusú makropórusos Varion ADM sűrűsége 1,098. Az I. típusú makropórusos Varion ATM sűrűsége 1,078. Ebből a választékból többféle kombináció alakítható ki, legalul alkalmazva a legnagyobb sűrűségű Varion AD II. típusú gél ioncserélő gyantát. A berendezést a 2. ábra figyelembevételével a következőképpen üzemeltetjük. Az előzőek alapján az 1 tartályba egyenlő arányban Varion KSM 0,7 mm feletti és Varion KS 0,5 mm alatti szemcseméretű gyantát töltünk oly módon, hogy a tartályban 35% nagyságú 5 szabad tér legyen, az ioncserélő gyantatöltet pedig a maradék 65%-ot töltse ki. Az üzemeltetést a 9 recirkulációs tartály felhasználásával a 6a szivattyú segítségével a folyadéknak a 6 nyersvíz csővezetéken az 1 tartályon a 8a recirkulációs csővezetéken alulról felfelé történő keringtetésével kezdjük. Az ioncserélő berendezésen folyamatos üzemben 20-25 m/'óra sebességgel áramlik keresztül a kezelendő víz. Ekkor az ioncserélő 2 töltet oly módon helyezkedik el, hogy a 2a lassan ülepedő részhalmaz az 1 tartály felső részéhez szorul, az alatta lévő 2b gyorsan 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
