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Wassermanagement Ionenaustausch und Umkehrosmose – eine maßgeschneiderte Kombination

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Tobias Hüser

Der Geschäftsbereich Liquid Purification Technologies (LPT) von Lanxess ist auf der diesjährigen Ifat vom 14. bis 18. Mai 2018 in München mit einem breiten Spektrum von Ionenaustauscherharzen und Adsorbern sowie Membranelementen für die Umkehrosmose vertreten. Gerade die Kombination beider Methoden ebnet den Weg für besonders leistungsfähige Lösungen.

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Am Produktionsstandort von Lanxess in Bitterfeld wird zur Qualitätssicherung jedes einzelne Lewabrane-Produkt in einem Elementtester überprüft
Am Produktionsstandort von Lanxess in Bitterfeld wird zur Qualitätssicherung jedes einzelne Lewabrane-Produkt in einem Elementtester überprüft
(Bild: Lanxess )

Köln – Zahlreiche Beispiele aus dem kommunalen und industriellen Bereich belegen, wie sich Ionenaustausch (IX) und Umkehrosmose (UO) ergänzen, um bei der Wasserbehandlung optimale Ergebnisse zu erzielen. Dabei können Ionenaustauscher den Membranelementen vorgeschaltet werden, etwa um organische Verunreinigungen adsorptiv zu entfernen, die ansonsten das Fouling auf den Membranen begünstigen würden. Ebenso kann eine vorherige Teilenthärtung des Speisewassers mit schwach sauren Ionenaustauscherharzen nicht nur das Scaling auf den Membranelementen minimieren, sondern reduziert dabei auch den Salzgehalt des Feeds bei nahezu stöchiometrischem Einsatz des Regeneriermittels. Dies erlaubt eine effizientere Fahrweise der UO-Anlage. Dieses Vorgehen empfiehlt sich gerade für stark carbonathaltige, industrielle Prozesswässer.

Die Stärken der Ionenaustauscherharze

Eine besondere Stärke von Ionenaustauscherharzen liegt in der selektiven Entfernung von Schwermetallkationen bzw. komplexen Anionen im Zuge der Wasseraufbereitung. In diesem Zusammenhang stellt LPT auf der IFAT Lewatit TP106 vor, das hoch selektiv Oxoanionen wie Perchlorat, Chlorat, Bromat und Nitrat bindet. Es ergänzt damit eine Reihe von Spezialharzen, zu denen auch Lewatit TP 107 und Lewatit TP 207 gehören. Ersteres, ein stark basisches, makroporöses Harz auf Basis eines vernetzten Polyacrylats, erlaubt die effiziente Entfernung diverser mehratomiger Oxoanionen. Bemerkenswert ist die hohe Kapazität für Chromat, aber auch Vanadat und Molybdat, im Rahmen der Trinkwasseraufbereitung. Wie auch Lewatit TP 106 ist es nach NSF/ANSI Standard 61 zertifiziert.

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Das schwach saure, monodisperse Chelatharz Lewatit TP 207 zeigt hohe Selektivität für zweiwertige Schwermetallionen in neutraler Lösung. Mit seiner Hilfe können bevorzugt Kupferionen, aber zum Beispiel auch Blei, Nickel oder Zink selektiv und selbst in Gegenwart komplexierender Amine, mehrwertiger Carbonsäuren oder von Phosphaten entfernt werden. Außerdem bietet LPT mit der Produktreihe Bayoxide speziell für die Abtrennung von Arsenat und Phosphat geeignete Eisenoxidadsorber.

Energieeffiziente Membranelemente

Membranelemente der Typenreihe Lewabrane RO ULP (Reverse Osmosis – Ultra Low Pressure) sind für einen Prüfdruck von nur 7,6 bar ausgelegt. Verglichen mit Standardelementen soll somit im Druckrohr ein um 40 % verringerter Betriebsdruck herrschen. „Eine Membran mit hoher Wasserdurchlässigkeit und dadurch bedingt hohen Flussraten, wie wir sie mit Lewabrane RO ULP bieten, trägt außerdem nachhaltig zur Senkung der Investitionskosten für die Wasseraufbereitung bei“, betont Alexander Scheffler, der im Geschäftsbereich LPT das Marketing verantwortet.

Die ULP-Membran zeichnet sich durch die höchste Oberflächenhydrophilie aller Lewabrane-Typen aus. Ein dünner, schützender Wasserfilm auf der Membranoberfläche behindert daher die Adsorption organischer Substanzen – also das organische Fouling. Zusätzlich reduzieren die in den Elementen eingesetzten ASD-Feedspacer, die mehr Raum für das strömende Wasser zwischen den Membranflächen schaffen, das Fouling.

Alle Erkenntnisse aus der eigenen Forschungs- und Entwicklungsarbeit und die Erfahrungen aus zahlreichen Referenzprojekten in aller Welt fließen kontinuierlich in die von LPT entwickelte und ständig erweiterte Auslegungssoftware Lewaplus ein. Das macht sie zu einem guten Werkzeug, speziell auch für die Auslegung kombinierter Umkehrosmose-/Ionenaustausch-Systeme zur Wasseraufbereitung.

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