Soleaufbereitung mit feindispersen Ionenaustauschern

Ob PVC, Papier, Zellstoff, Desinfektionsmittel oder Bleiche, oder auch Aluminium – für ihre Herstellung braucht es die Basischemikalien Natronlauge, Chlorgas oder Wasserstoff, die per Chlor-Alkali-Elektrolyse aus hochkonzentrierter Kochsalzlösung gewonnen werden. Seit den 1970er-Jahren hat sich dazu das Membranverfahren etabliert, da es im Vergleich zu anderen Verfahren etwa ein Viertel weniger Energie sowie kein Quecksilber oder Asbest benötigt.  

Doch die Ionenaustauschermembranen, die dabei eingesetzt werden, sind äußerst empfindlich: Weil Verunreinigungen die kostenintensiven fluorierten Membranen irreversibel schädigen können, ist eine vorherige Feinreinigung der Sole mit Ionenaustauscherharzen erforderlich.

Solereinigung effizienter gestalten

Mit den Chelatharzen der Reihe Lewatit^® MDS von LANXESS lässt sich die Soleaufbereitung bei der Chlor-Alkali-Elektrolyse nach dem Membranverfahren jetzt wesentlich sicherer, umweltfreundlicher und kosteneffizienter gestalten. Die neue Generation von feindispersen Ionenaustauscher-Typen hat sich in der Praxis bewährt, wie das Beispiel eines führenden Herstellers von Chlor-Alkali-Produkten für den indischen Markt zeigt.

Feinreinigung mit Lewatit^® Ionenaustauscherharzen

Die Aufbereitung findet in zwei Schritten statt: Nach einer groben Klärung und Filtrierung der Sole folgt die Feinreinigung mithilfe der Ionenaustauscherharze. In Betrieb sind auf sechs Linien insgesamt 14 Filter, mit denen die Härte der Sole von einem Eingangsniveau von zwei Milligramm pro Liter auf weniger als zehn Mikroramm (µg) pro Liter reduziert wird. 

Auch die Konzentration von Barium und Strontium wird so überwacht und bei Werten unter 100 µg pro Liter gehalten.

Für die Fallstudie wurde im September 2016 auf einer Linie einer von drei hintereinandergeschalteten Filtern mit dem neuen feinkörnigen Harztyp Lewatit^® MDS TP 208 ausgerüstet, um seine Leistung im Vergleich zu dem bislang eingesetzten Harztyp Lewatit^® MonoPlus TP 208 zu testen. 

Steigende Betriebseffizienz durch hohe Durchsätze

Das Ergebnis übertraf die Erwartungen, denn die neuen Ionenaustauscher wiesen eine deutlich gesteigerte Nutzkapazität auf. Bei gleichbleibender Solequalität überzeugte Lewatit^® MDS TP 208 damit durch hohe Austauschraten und verlängerte Zykluszeiten. 

Nach einem Zeitraum von acht Monaten ließ sich eine Steigerung des Soledurchsatzes bei dem mit MDS TP 208 ausgestatteten Filter von 4,480 auf 6,660 Bettvolumina (BV) verzeichnen. Die Aufnahmekapazität des Harzes wuchs von 9 Gramm (g) Calcium (Ca) pro Liter auf 13,3g Ca/l – im Durchschnitt eine Erhöhung um 49 Prozent. Nach einem Zeitraum von zwei Jahren war sogar eine durchschnittliche Kapazitätserhöhung um 53 Prozent zu verzeichnen. 

Positive Resultate, die den Hersteller inzwischen dazu bewogen haben, die übrigen Filteranlagen ebenfalls mit Chelatharzen des Typs Lewatit^® MDS TP 208 nachzurüsten. 

Die detaillierte Fallstudie zu dem Projekt in Indien finden Sie hier.

Klarer Vorteil: Im direkten Vergleich mit Lewatit® MonoPlus TP 208 überzeugt Lewatit® MDS TP 208 mit einem höheren Durchsatz der Sole von 6,660 BV im Gegensatz zu 4,480 BV.

Die folgende Abbildung zeigt die durchschnittlichen Durchbruchskurven von Lewatit^® MDS TP 208 und Lewatit^® MonoPlus TP 208 über einen Zeitraum von 8 Monaten.

Perlendurchmesser macht den entscheidenden Unterschied

Wie lässt sich dieser Unterschied in der Wirkung zwischen den Ionenaustauschern des Typs MonoPlus TP 208 und den neuartigen Chelatharzen des Typs MDS TP 208 erklären?

Der entscheidende Unterschied zwischen den neuen und den bisherigen Harztypen besteht im Durchmesser der Perlen.  Dieser beträgt bei den MDS (Mono Dispers Small)- Typen wie etwa Lewatit^® MDS TP 208 lediglich 390 µm und liegt damit 40 Prozent unter dem des ebenfalls monodispersen Typs MonoPlus TP 208.