Mischbettfilter

Der Mischbettfilter hat folgende Funktionen zu erfüllen:

Bereitstellung von Reinstwasser (LW <0,2 µS/cm)m meist einer Umkehrosmoseanlage oder einer VE-Anlage nachgeschaltet. Die Mischbettfilter werden meist als "zweistraßige Mischbettfilter" ausgeführt, um permanent Reinstwasser erzeugen zu können. Das zugeführte Wasser wird vorbehandelt und dem Mischbettfilter zugeführt. Vor der ersten Inbetriebnahme des Mischbettfilters muss sichergestellt sein, dass das gesamte Rohrleitungsnetz frei von Verschmutzungen ist. Die Ionenaustauscherharze müssen entsprechend der jeweiligen Kapazität in regelmäßigen Abständen regeneriert werden. Die Regeneration des Kationenanteils erfolgt mit Salzsäure und die Regeneration des Anionenanteils erfolgt mit Natronlauge. Die Dauer eines Regenerationszyklus beträgt ca. 4,5 Stunden. In dieser Zeit steht der zweite Mischbettfilter zur Erzeugung von Reinstwasser zur Verfügung. Die bei der Regeneration angefallenden Abwässer werden in der kundenseitigen Neutralisation gesammelt und mit Salzsäure und Natronlauge neutralisiert. Aus dem Rohwasserbehälter wird die Anlage über die Druckerhöhungspumpen gespeist.

Mischbettfilter

Im Mischbettfilter befinden sich innig miteinander vermischte Kationen- und Anionenharze. Durch diese Vermischung entsehen praktisch unendlich viele hintereinander geschaltete Vollentsalzungsanlagen. Der Mischbettfilter hat als „Polizeifilter“ die Aufgabe die Restsalze, die nach der Vorbehandlung noch im Wasser vorhanden sind, aus dem Wasser zu entfernen. So kann man einen Restleitwert von <0,2 µS/cm erreichen. Die Wasserchemie in einem Mischbettfilter entspricht der der VE-Anlage, nur dass hier die Reaktionen nicht in getrennten Kationen- und Anionenfiltern, sondern durch die Vermischung der Harze in einem Filter ablaufen. Zur Regeneration müssen die Filterschichten jedoch getrennt werden, um die Kationenschicht durch HCl mit H-Ionen und die Anionenschicht mit OH-Ionen neu zu "laden". Nach der Regeneration werden die Harze wieder innig miteinander vermischt.

Reaktionen im Kationenanteil des Mischbettfilters

Die im Wasser vorhandenen positiv geladenen Salze, wie z.B. Calcium (Ca), Magnesium (Mg) und Natrium (Na) werden in dem Kationenaustauscherharz durch H-Ionen ausgetauscht.
Die Reaktionen im Kationenaustauscher verlaufen wie folgt:
(R=Austauscherharz (Resin))
RH + Mg (HCO3) =====> RMg +H2 +CO2
RH + Ca (HCO3) =====> RCa + H2O+CO2
RH + MgCl =====> RMg + HCl
RH + CaSO4 =====> RCa + HCl
RH + NaCl =====> RNa + HCl
RH + NaSO4 =====> RNa + H2SO4

Wie aus den Reaktionen ersichtlich, entstehen bei dem H-Ionenaustausch hinter dem Kationenaustauscher freie Säuren. Der pH-Wert liegt hier zwischen 3 und 5. Je stärker die Salzbelastung des Rohwassers, desto niedriger ist der pH-Wert hinter dem Kationenaustauscher. Die entstandenen freien Säuren werden im nachgeschalteten Anionenaustauscher aufgenommen.
Da die Austauscherharze nur eine bestimmte Aufnahmekapazität besitzen, müssen sie bei „Erschöpfung“ wiederbelebt werden. Eine Wiederbelebung erfolgt nach dem umgekehrten Prinzip. Bei dem Kationenaustauscher wird mit Salzsäure (HCl) ein Austausch von den am Austauscherharz anhaftenden Calcium-, Magnesium- und Natriumionen gegen die H-Ionen der Salzsäure ausgetauscht. Damit diese Regeneration schnell abläuft, muss die Wiederbelebung mit einem gewissen Überschuss an Chemikalien erfolgen.

Die Reaktion stellt sich wie folgt dar:
RCa + HCl =====> RH + CaCl
RMg + HCl =====> RH + MgCl
RNa + HCl =====> RH + NaCl

Damit ist der Kationenaustauscher wieder mit H-Ionen „geladen“. Die abgelösten Salze werden im Abwasser in die Neutralisation abgeleitet.

Reaktionen im Anionenanteil des Mischbettfilters

Im Anionenaustauscher werden die negativ geladenen Anionen, wie z.B. Chloride (Cl), Sulfate (SO4), Bicarbonate (HCO3) usw. aufgenommen bzw. gegen OH-Ionen ausgetauscht.

Somit sind die Reaktionen im Anionenaustauscher wie folgt:
ROH + HCl =====> RCl + H2O
ROH + CO2 =====> RCO2 + H2O+O
ROH + H2SO4 =====> RSO4 + H2O+H

Das Wasser nach dem Anionenaustauscher ist somit praktisch salzfrei. Ganz salzfrei kann das Wasser nicht sein, da beim Kationen-, sowie beim Anionenaustauscher ein gewisser Schlupf vorhanden ist. Die Reinwasserqualität wird über die Leitfähigkeit gemessen. Reines Wasser hat einen Leitwert von 0,057 µS/cm bei 25°C.
Auch der Anionenaustauscher hat nur eine bestimmte Aufnahmekapazität und muss bei „Erschöpfung“ wiederbelebt werden. Eine Wiederbelebung erfolgt nach dem umgekehrten Prinzip.
Bei dem Anionenaustauscher wird mit Natronlauge (NaOH) ein Austausch von den am Austauscherharz anhaftenden Chloriden, Sulfaten und Bicarbonaten gegen die OH-Ionen der Natronlauge ausgetauscht. Damit diese Reaktion schnell abläuft, muss die Wiederbelebung mit einem gewissen Überschuss an Chemikalien erfolgen.

Die Reaktion stellt sich wie folgt dar:
RCl + NaOH =====> ROH + NaCl
RSO4 + NaOH =====> ROH + NaSO4
Damit ist der Anionenaustauscher wieder mit OH-Ionen „geladen“. Die abgelösten Salze werden im Abwasser in die Neutralisation abgeleitet.