Zur Kinetik des Ionenaustauschs in Ionenaustauschersiiulen
Ionenaustauscher werden sowohl im Laboratorium als auch im industriellen MaBstab fast ausschliefilich als ruhende Yackungen kornigen Materials in geeignet dimensionierten Saulen eingesetzt, durch die die jeweilige Losung hindurchstromt und ihre Zueaniniensetzung dabei infolge Ionenaustauschs und Adsorption andert. Die Darstellung der Zusammensetzung der die Ionenaustauschersiule verlassenden Losung gegen die Zeit oder gegen eine der Zeit proportionalen GroDe (z. B. Ablaufvolumen) wird als hrchbruchskurve oder auch a19 Austauschisoplane bezeichnet. Ihre Gestalt und damit insbesondere auch die technisch interessierende Durchbruchskapazitat (z. B. als nutzbare Volumenkapazitiit angegeben) sind weitestgehend vom jeweiligen System (z. B. von der Kapazitllt und Selektivitat des Ionenaustauschers gegenuber dem Gegenion) und von der Betriebsweise (Stromungsgeuchwindigkeit, Dimensionierung der Saule, Konzentration der Losung u. a.) abhangig. Es ist ein schwieriges ufid trotz vieler bereits vorliegender Veroffentlichungen durchaus noch kein gelostes Problem, Durchbruchskurven in jedem Fall vorauszuberechnen, obwohl dafur ein echtes Interesse der Praxis besteht. Das Problem beruht auf der Absieht, Ionenaustauschpro5esse maglichst wirtschaftlich zu gestalten und beispielsweise das okonomische Optimum zwischen Durchsatz und Ausnutzung der Kapazitat einer Anlage aufzufinden. ltechnerische Answertung von Durchbrukhskurven Durchbruchskurven werden uberwiegend graphisch ausgewertet. Die Crsache dafiir besteht darin, dafi es sowohl auf dcr Gmndlage der Gleichgewichts-als auch der Nicht-Gleichgewichtstheorie noch nicht gelungen ist, allgemein gultige und vor allem einfach zu handhabende Beziehungen zur mathematischen Beschreibung von Durchbruchskurven zu erhalten. Deshalb wurde ein einfaoher Ansatz vorgeschlagen (FR~LICH 1973), der hier geringfiigig modifiziert vorgestellt werden sol1 (Erliiuterung der Symbolc am Schlul) des Beitrages) : ( i), die die zeitliche Abhiingigkeit der Konzentration im Auslauf einer Ionenaustauschersaule beschreibt, enthalt zwei charakteristische Konstanten, mit deren Hilfe eine Approximation an experimentell bestimmte Durchbruchskurven mBglich ist.