Wasseraufbereitung - Praktikum Physikalische Chemie - page 129

mittlung dieses Wertes wird ein zuvor vollständig regeneriertes Harz ebenfalls voll-
ständig in eine neue Beladungsform überführt und die dabei freigesetzten (oder die
aufgenommenen) Ionen bestimmt. Die vollständige Überführung (5- bis 10-fach)
in eine bestimmte Beladungsform gelingt nur mit einem sehr hohen Überschuss an
betreffender Lösung, insbesondere dann, wenn die Lage des Gleichgewichts un-
günstig ist, wie z. B. bei der Regenerierung stark saurer Kationenaustauscher oder
stark basischer Anionenaustauscher.
Um Unterschiede, die aus dem Quellungszustand des Ionenaustauschermaterials
resultieren, zu eliminieren, ist es üblich, als Bezugsform für Kationenaustauscher
die H C -Form und für Anionenaustauscher die Cl -Form zu verwenden. Die Werte
liegen bei ca. 2mol/l für Kationenaustauscher und bei ca. 1mol/l für Anionenaus-
tauscher.
Beim industriellen Einsatz von Ionenaustauschern ist eine vollständige Überfüh-
rung in die Ausgangsform wegen der unwirtschaftlich hohen Regeneriermittelmen-
gen nicht möglich. Die dann für eine Beladung zur Verfügung stehende Kapazität
liegt bei 70-90% des maximalen Wertes GVK max und soll als verfügbare bzw.
einfach als Gesamtvolumenkapazität GVK bezeichnet werden. Die Bestimmung
erfolgt ebenfalls durch vollständige Beladung des Harzes unter Verwendung eines
geringeren Chemikalienüberschusses (2- bis 3-fach) und Bestimmung der freige-
setzten oder aufgenommenen Ionen. Der Unterschied zur GVK max ergibt sich durch
die unterschiedliche Ausgangsposition (vollständige bzw. unvollständige Regene-
rierung).
Der Wert für die GVK lässt sich auch aus einer Beladungskurve ermitteln, in-
dem man die im Ablauf des Ionenaustauschers zu messende Konzentration c eines
zu entfernenden Ions als Funktion des durchgesetzten Volumens c D f . V Lsg / bzw.
c = c 0 D f . V Lsg / darstellt, wobei c 0 die Eingangskonzentration ist (vergleiche hierzu
die Ausführungen unter Abschn. 3.5 ) .
Es gilt:

V s c 0
V H

GVK D : (3.31)

Mit Hilfe dieser Gleichung kann man umgekehrt bei Kenntnis des Wertes der GVK
das Volumen V S berechnen, das bis zum Schwerpunkt der Durchbruchskurve auf-
bereitet werden kann.
Ionenaustauschfilter werden jedoch kaum bis zum Volumen V S betrieben, da die
dann auftretenden hohen Konzentrationen nicht mehr dem Aufbereitungsziel ent-
sprechen. Die im Ablauf noch zugelassene Konzentration, charakterisiert durch das
Durchbruchsvolumen V D , richtet sich nach der weiteren Verwendung der aufberei-
teten Lösung. Im Allgemeinen wird V D bei c = c 0 D 0 ; 01 bis c = c 0 D 0 ; 03 liegen.
Die bis zum Durchbruchspunkt V D ausgenutzte Kapazität wird als nutzbare Volu-
menkapazität NVK bezeichnet. Es gilt:

V D c 0
V H

NVK D : (3.32)