VE-Patronen / Vollentsalzungspatronen

VE-Patronen bzw. Vollentsalzungspatronen werden zur Herstellung von sog. VE-Wasser in Kleinmengen von bis zu 4 m³/Woche eingesetzt, darüber hinaus in der Regel automatisch regenerierbare VE-Anlagen. Dabei werden dem Eingangswasser, häufig Stadtwasser, alle ionogenen Inhaltsstoffe entzogen und durch H2O ersetzt. Dadurch entsteht ein hochreines vollentsalztes Wasser (auch: demineralisiertes Wasser, DM-Wasser oder „Staplerwasser“ bzw. „Batteriewasser“) für industrielle Zwecke mit einem Leitwert von < 0,1 µS/cm.

In industriellen Prozessen ist häufig hochreines Wasser erforderlich, z.B. im Labor, beim Nachreinigen von bereits vorgereinigten Wasser oder beim Befüllen von Gabelstaplerbatterien. Die typischen Parameter der vorhandenen Wässer, in der Regel Stadtwasser „aus der Leitung“, sind in der Regel nicht hinreichend, da insbesondere Kalkablagerungen der Härtebildner Calcium und Magnesium in den Prozessen störend sind. Die VE-Patronen enthalten eine Ionenaustauscherharz Mischung aus Kationenaustauscherharz und stark basischen Anionenaustauscherharz, typischerweise im Verhältnis 40:60, sog. Mischbettharz. Der stark saure Kationenaustauscher entfernt die kationischen Ionenfrachten wie Natrium, Calcium, Magnesium aber auch das gem. TrinkwasserVO bis 2,0 mg/L zulässige Kupfer. Der stark basische Anionenaustauscher entfernt die anionischen Ionenfrachten wie z.B. korrosive Chloride oder Sulfat. Im Rahmen Ihrer jeweiligen Kapazitäten gibt der Kationenaustauscher im Austausch dafür H+ Ionen frei, der Anionenaustauscher im Austausch OH– Ionen. Gemeinsam entsteht im Abgang der Anlage H20 anstatt der Ionen im Eingangswasser. Aufgrund der Mischung der beiden Harze wird durch die Entfernung der ionogenen Stoffe ein geringer Leitwert von typischerweise < 0,1 µS/cm am Ausgang der VE-Patrone gewährleistet. Die Kapazität der Patrone hängt von der eingesetzten Harzmenge, dessen Typ und der Zusammensetzung des Zulaufwassers (Salzfracht) ab. Typischerweise ist jedoch eine Kapazität von ca. 2 m³ VE-Wasser am durchschnittlichen Stadtwasser von rund 350-550 µS/cm bei 30L VE-Patronen und ca. 4 m³ VE-Wasser bei 50L VE-Patronen zu erwarten. Eine vollständige Kapazitätsausnutzung kann durch Reihenschaltung von 2 VE-Patronen erfolgen. Nach Austausch der beladenen 1. VE-Patrone rückt die 2. VE-Patrone auf die 1. Stelle nach. Nach der Erschöpfung der Kapazität der VE-Patrone wird diese extern regeneriert.

Ein häufiger Anwendungsfall ist die Herstellung von VE-Wasser z.B. in einem Industrie- oder Gewerbebetrieb für eine Verdünnung von Konzentraten, Ansatz chemischen Bädern oder Spülen von empfindlichen Teilen mit einem Leitwert von < 30 µS/cm Salzfracht aus Stadtwasser oder auch die Befüllung von Gabelstaplerbatterien (gem. ZVEI Merkblatt Anforderungen an Elektrolyt und Nachfüllwasser für Blei-Batterien). Die VE-Patrone besteht aus einem Mischbettharz, z.B. Lewatit NM 60 oder Purolite MB400, mit je einem Anteil stark sauren Kationenaustauscher, sog. SAC (Sulfonsäureaustauscher auf Styrol-Divinylbenzol-Copolymer) und einem stark basischen Anionenaustauscher, sog. SBA (quartäre Amin Austauscher auf Styrol-Divinylbenzol-Copolymer).

Um ein Durchbrechen von nur schwach gebundenen Ionen wie z.B. Chloride, Hydrogencarbonat oder Silikate zu verhindern, werden häufig zwei VE-Patronen hintereinandergeschaltet. Die erste Patrone ist mit einer Leifähigkeitsmessung im Ausgang ausgestattet. Sobald der Leitwert ansteigt, ist es bereits zu einem Durchbruch von Kieselsäure und Chloriden gekommen, die jedoch von der 2. VE-Patrone aufgenommen wurden. Es erfolgt ein Karusselltausch, in dem die erste Patrone zur Regeneration entnommen wird und die zweite Patrone an die führende Stelle gesetzt wird und eine optionale 3. Patrone die weitere Nachreinigung übernimmt.

Das eingesetzte Mischbettharz kann in Sonderanwendungen durch ein sog. UPW Ultra Pure Water Harz ersetzt werden, z.B. Amberjet UP6040 oder Lewatit UP 1292 MD. Dieses zeichnet sich durch eine höhere Vernetzung und eine höhere Kapazität aus. Unter optimalen Bedingungen kann eine solche VE-Patrone das Wasser bis zum technisch niedrigsten erreichbaren Leitwert von 0,056 µS/cm bzw. 18,2 MΩ·cm aufreinigen. Im Rahmen der Regeneration ist jedoch dabei zu beachten, dass es sich nicht um eine Pool-Regeneration handelt, sondern eine Eigentumsregeneration, um eine Crosskontamination mit anderen Harzen zu vermeiden, die ggf. schlechtere Eigenschaften aufweisen.

Ein ebenfalls häufiger Anwendungsfall ist die Befüllung von Heizungen mit VE-Wasser nach VDI 2035 bei salzarmer Fahrweise (gem. Heizungsanlagenhersteller). Dabei werden typischerweise VE-Patronen in Stahlbehältern an den Stadtwasseranschluss angeschlossen und befüllen den Heizungskreislauf mit VE-Wasser 0,11 °dH, <100 µS/cm bei pH 8,2-8,5 (Aluminium- und ggf. auch Kupferrohre) bzw. bis pH 10 bei Edelstahlverrohrung. Die Erschöpfung der VE-Patrone wird auf dem angeschlossenen Leitfähigkeitsmessgerät angezeigt. In der Regel handelt es sich dabei um eine Leihe der Patrone inkl. Regeneration.

Vollentsalztes Wasser (VE-Wasser) oder demineralisiertes/deionisiertes Wasser (DM-Wasser) ist als solches ist nicht gesondert definiert, sondern leitet sich in seinen Parametern vom kundenspezifischen Prozess ab. Im Wesentlichen ist die Vermeidung von Flecken bzw. Ablagerungen bei der späteren Verwendung das Ziel.

Typischerweise werden jedoch die folgenden Leitwerte am Abgang der VE-Patrone gefordert: allgemeine Laborzwecke 0,1 µS/cm, Staplerwasser bzw. Batteriewasser beim Einfüllen: 30 µS/cm.

Produkte

VE-Patrone 50L, 30L, 20L Edelstahl
VE-Patronen verschiendene Größen
VE-Patrone 30L

VE-Patronen werden in der zentralen Aufbereitungsanlage mit einer 3 Säulen Technik extern regeneriert. Dazu wird in der Regel eine (open) Pool-Regeneration durchgeführt (optional: Eigentumsregeneration oder closed-pool Regeneration), in dem mehrere VE-Patronen zunächst zu einer Charge zusammengefasst werden. Es erfolgt eine Vorbehandlung, anschließend eine Trennung in die beiden Harzbestandteile stark saurer Kationenaustauscher und stark basischer Anionenaustauscher in verschiendenen Behandlungssäulen auch um eine Crosskontamination um Rahmen der Regeneration zu vermeiden. Der Kationenaustauscher wird getrennt mit Salzsäure regeneriert, der Anionenaustauscher mit Natronlauge, da die unterschiedlichen Regeneriermittel zwingend eine separate Regeneration erfordern. Nach dem anschließenden Spülen werden die beiden Anteile wieder vermischt um eine homogenisierte Harzmischung zu erzielen und in die Patronen zurückgefüllt. UPW Harze können ebenfalls in Sonderverfahren regeneriert werden.

Durch den Einsatz von VE-Patronen entsteht an der Verwendungsstelle kein Abwasser.

  • VE-Patronenkörper in GfK mit PE-Inliner, Vinylester, PP oder Edelstahl
  • Anschlüsse in PP oder PVC mit d25, d32 oder auf Kundenwunsch (z.B. Gardena)
  • Mischbettharze von Lanxess Lewatit NM 60 oder Purolite MB 400
  • Ultra Pure Water Harze Amberjet UP6040 oder Lewatit UP 1292 MD optional
  • Andere Mischungsverhältnisse von Kationenaustauscherharzen und Anionenaustauscherharzen optional
  • Temperaturbestätigkeit bis 70°C optional
  • Einbindung in bestehende Kundensysteme möglich
  • Unterdruckbeständige Patronen optional
  • Modulare, wartungsfreundliche Bauweise nach Kundenanforderung mit diversen optionalen Erweiterungsmöglichkeiten, z.B. um Vorlagetanks, Auffangwannen, einfache Beschickungs- bis redundante FU-Duplex-Druckerhöhungsstationen, Vorfiltration, Druckdifferenzanzeige, tatsächliche Produktionsdatenerfassung, gesonderte Kieselsäureabreinigung.
  • Regeneration der VE-Patronen per Speditionsversand oder per Tourenanfahrt als Tausch vor Ort oder optional als Eigentumsregeneration

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