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Alt 09.11.2008, 12:09   #1   Druckbare Version zeigen
Adelheid weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 13
Wasserenthärtung durch Ionenaustausch

Ich habe folgende Aufgabe versucht zu loesen und haette dazu ein paar Fragen.

Wieviel Wasser können wir zwischen den Regenerationen enthärten und was ist das Zeitintervall zwischen den Regenerationen?
Der Wasserdurchfluss pro Tag beträgt 5000m3und Die Gesamthärte 215 mg/l CaCO3. Die Gesamtkapazitaet des Ionenaustauscherharzes ist 1200 eq pro m3, wovon vor den Regenerationen nur 75% verwedet wird. Die Aufenthaltszeit im Harz bträgt 10 min.


Zuerst habe ich das Volumen des Harzes berechnet:
5000m3 pro Tag sind 5000m3 in 1440min mal 10min ergibt 34,72m3.

Die Ionenaustauschkapazitaet habe ich folgendermassen berechnet:
34,72 m3 mal 1200eq pro m3ergibt 41666,67 eq.

Dann habe ich die Gesamthaerte pro m3berechnet>
215 mg/l CaCO3 ist umgerechnet 0,215 mg pro m3.

Allerdings habe ich Probleme mit der Ekvivalenz, also der Bezeichnung eq. Was bedeutet sie eigentlich?

Liebe Gruesse,
Adelheid
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Alt 09.11.2008, 14:00   #2   Druckbare Version zeigen
wobue Männlich
Mitglied
Beiträge: 4.661
AW: Wasserenthärtung durch Ionenaustausch

Hallo Adelheid,

bei der Austauscherkapazität werden aber nur 75% verwendet!

Bei der Umrechnung der Wasserhärte stimmt was nicht: 215 mg/l = 215*10-3 g/l ...

Mit der Wassermenge und der Wasserhärte erhältst du die Gesamtmasse an CaCO3; die kannst du in die Stoffmenge umrechnen.

Das Ca hast du als Ca2+ d.h. n(Ca2+)=1 mol entspricht einer Äquivalentsoffmenge von n(1/2 Ca2+) = 2 mol.
__________________
Wolfgang
wobue ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 13.11.2008, 12:47   #3   Druckbare Version zeigen
Adelheid weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 13
AW: Wasserenthärtung durch Ionenaustausch

Danke fuer die Antwort, wobue.

Bei der Ionenaustauscherkapazität werden 75 % von 41666,67 eq verwendet, also 31250 eq.

Die Gesamtmasse an CaCO3beträgt: 215*10-3g/l * 5000*103l = 1075000g oder 10750 mol CaCO3.

Im englischsprachigen Wikipedia habe ich folgende umrechnungstabelle gefunden:
For monovalent ions, 1 equivalent = 1 mole
For divalent ions, 1 mol = 2 Eq
For trivalent ions, 1 mol = 3 Eq

Meinem Vestänis nach bedeutet das, dass
10750 mol Ca2+ = 21500 eq Ca2+
Stimmt das soweit?

Liebe Gruesse,
Adelheid
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Alt 13.11.2008, 19:17   #4   Druckbare Version zeigen
wobue Männlich
Mitglied
Beiträge: 4.661
AW: Wasserenthärtung durch Ionenaustausch

Hallo Adelheid,

das stimmt soweit.
__________________
Wolfgang
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Alt 14.11.2008, 19:30   #5   Druckbare Version zeigen
Adelheid weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 13
AW: Wasserenthärtung durch Ionenaustausch

Die Wassermenge, welche wir enthärten können, muesste man mit Hilfe der Ionenaustauschkapazität und der Wasserhärte berechnen können.

Jetzt habe ich -zumindest glaube ich so - verstanden, dass die 5000 m3nicht die Wassermenge ist, welche wir enthärten..das ist doch nur die Durchflussmenge, enthärtet wird nur ein Teil davon. Stimmt das?

Anscheinend nicht, denn ich habe ja berechnet, dass in den 5000m3 Wasser 10750 mol Ca2+(= 21500 eq Ca2+) enthalten sind.
Und die Ionenkapazität bzw. 75 % davon sind 31250 eq.

Das bedeutet doch, dass mehr Wasser enthärtet werden könnte, als durchfliesst? Auf jeden Fall ist hier irgendwo ein Denkfehler...

Wahrscheinlich muss ich die Regenerationen beachten, schliesslich ist ja gefragt, wieviel Wasser zwischen den Regenerationen enthärtet werden kann. Aber woher weiss ich denn wann und wie oft die Regenerationen notwendig sind ja wielange sie dauern?

Liebe Gruesse, Adelheid

Aber schön, dass ich es zumindest so weit verstanden habe.
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Alt 14.11.2008, 22:54   #6   Druckbare Version zeigen
wobue Männlich
Mitglied
Beiträge: 4.661
AW: Wasserenthärtung durch Ionenaustausch

Hallo Adelheid,

es ist kein Denkfehler drinn, du kannst mehr als 5000 m3 Wasser enthärten:
5000 m3 enthalten n(1/2 Ca2+) = 21500 mol
x m3 enthalten n(1/2 Ca2+) = 31250 mol
D.h. du kannst zwischen zwei Regenerationen knapp 7300 m3 Wasser enthärten, und der Zeitraum ist entsprechend 1 Tag 11 Stunden.
__________________
Wolfgang
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Alt 19.11.2008, 18:23   #7   Druckbare Version zeigen
Adelheid weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 13
AW: Wasserenthärtung durch Ionenaustausch

Vielen Dank fuer die Hilfe wobue, soweit habe ich es verstanden.

Jetzt wäre auszurechnen, wieviel Kochsalz NaCl fuer die Regeneration benötigt wird.

Die Formel muesste meiner Meinung nach folgendermassen lauten:

CaX + 2NaCl --> CaCl2 + Na2X

Allerdings habe ich Probleme mit der Berechnung. Ich glaue hier muss man mit Hilfe der Äquvalenzmassen rechnen und erst später in Molmassen umrechnen.

Das "X" stört mich - ehrlich gesagt- ein bisschen, wäre es nicht möglich es einfach durch "O", also Sauerstoff, zu ersetzen?
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Alt 19.11.2008, 20:53   #8   Druckbare Version zeigen
wobue Männlich
Mitglied
Beiträge: 4.661
AW: Wasserenthärtung durch Ionenaustausch

Hallo Adelheid,

das X in CaX bzw. Na2X soll wohl den Ionenaustauscher Darstellen an den das Calciumbzw. Natrium gebunden ist.

Wenn angenommen wird, dass du die vorher berechnete Austauscherkapazität ausgenutzt hast, kennst doch die Äquivalentstoffmenge n(1/2 Ca2+) die gebunden wurde.
Um die wieder vom Ionenaustauscher runter zu bekommen brauchst du die selbe Äquivalentstoffmenge n(1/1 Na+). Da Na einfach positiv geladen ist, ist diese identisch mit der benötigten Stoffmenge NaCl.
__________________
Wolfgang
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Alt 20.11.2008, 17:24   #9   Druckbare Version zeigen
Adelheid weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 13
AW: Wasserenthärtung durch Ionenaustausch

Ich glaube nicht, dass meine folgende Berechnung stimmen kann, denn sonst muesste man beim Ionenaustausch ja ganze Salzberge benötigen.

31250 eq Ca2+ wurden ausgetauscht.
Zur Regeration benötigt man diesselbe Äquivalentstoffmenge Na+, also 31250 eq Na+.

Da die Äquivalentstoffmenge von Na+ identisch mit der benögtigten Stoffmenge von NaCl ist: 31250 mol NaCl.

M (NaCl) = 58,44 g/mol
m =n*M 31250 mol* 58,44 g/mol = 1826,25 kg NaCl

Liebe Gruesse, Adelheid
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Alt 20.11.2008, 19:31   #10   Druckbare Version zeigen
wobue Männlich
Mitglied
Beiträge: 4.661
AW: Wasserenthärtung durch Ionenaustausch

Hallo Adelheid,

dass kommt so schon hin, du hast mit dem Ionenaustauscher ja ca. 7300 m³ Wasser enthärtet, Wenn du den mit gesättigter Kochsalzlösung regenerierst, braucht du ca. 5,5 m³ davon. (mit deinen Zahlen gerechnet.)
__________________
Wolfgang
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Alt 20.11.2008, 23:02   #11   Druckbare Version zeigen
Adelheid weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 13
AW: Wasserenthärtung durch Ionenaustausch

Zitat:
Zitat von Adelheid Beitrag anzeigen

CaX + 2NaCl --> CaCl2 + Na2X

In der Reaktionsgleichung benötigt man doch 2 mol NaCl.

Bedeutet das also, dass dann 2* 1826,25 kg NaCl = 3652,5 kg NaCl benögt werden?

Folglich haben wir 2 Salzberge? Ist es wirklich möglich, dass so grosse Mengen benötigt werden?

Viele Gruesse,
Adelheid
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Alt 20.11.2008, 23:35   #12   Druckbare Version zeigen
wobue Männlich
Mitglied
Beiträge: 4.661
AW: Wasserenthärtung durch Ionenaustausch

Hallo Adelheid,

nein du benötigst gleiche Äquivalentstoffmengen, dabei ist der Faktor 2 schon mit berücksichtigt. das erste Ergebnis ist schon richtig.
__________________
Wolfgang
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