DE2159323C3 - Zubereitung mit einem Gehalt an Aluminiumsulfat und einer Fluorverbindung - Google Patents
Zubereitung mit einem Gehalt an Aluminiumsulfat und einer FluorverbindungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Zubereitung mit einem Gehalt an Aluminiumsulfat und einer Fluorverbindung
zur gleichzeitigen Aufbereitung und Fluoridierung von Trinkwasser.
Es ist bekannt, daß die Zugabe von Fluorverbindungen zu Trinkwasser Zahnkaries verringert. Diese sog.
»Fluoridierung« wird in vielen Teilen der Welt durchgeführt. Ein Gehalt von ungefähr 1 mg Fluorid pro
Liter Trinkwasser wird als geeignet angesehen. Ein zu hoher Gehalt von Fluorid im Trinkwasser kann jedoch
Zahnyerfärbungund Skelettschäden verursachen.
Das zur Herstellung von kommunalem bzw. öffentlich zugeführtem Trinkwasser verwendete Rohwasser (Naturwasser) enthält in der Regel weniger als 0,5 mg Fe/1
und eine geeignete, lösliche Fluoridverbindung muß daher zugeführt werden, um den gewünschten Gehalt
von ungefähr 1 mg/1 zu erreichen. Wenn dem kommunal gelieferten Trinkwasser Fluorid zugeführt werden soll,
bildet das Abmeß- oder Dosjerungsverfahren in soweit
eine Gefährung als Funktionsstörungen in Verbindung mit der Dosierung der Fluoridverbindung schwere
Oberdosierungen verursachen könnten, die nachteilige Wirkungen haben können. Die Handhabung konzentrierter Fluoridverbindungen ist gefährlich und fordert
eine genaue Steuerung und Beobachtung. Vorfälle, wie beispielsweise Leckage oder Überlaufen verursachen
ernsthafte hygienische Risiken für das die Anlage bedienende Personal. Darüber hinaus bilden die
Fluoridverbindungen wesentliche Korrosionsprobleme. Bei dieser Sachlage ist es daher wünschenswert, Fluorid
dem Trinkwasser in betriebssicherer Weise zuzuführen, so daß die richtige Fluoridkonzentration erhalten und
Ober· oder Unterdosierungen vermieden werden.
Unabhängig von dem oben angegebenen Fluoridierungsverfahren wird Naturwasser aufgrund der Tatsache, daß es normalerweise wechselnde Mengen an
suspendiertem Material enthält, üblicherweise einem Ausfällung· und Filtrierverfahren zur Entfernung des
suspendierten Materials unterworfen. Es ist allgemein üblich, für dieses Entfernen das Wasser einer Behandlung mit Aluminiumsulfat zur Koagulierung des
suspendierten Materials in einen ausflockbaren Niederschlag zu unterwerfen, der üblicherweise aus dem
Wasser mittels Durchleitern durch Filterbetten entfernt wird. Eine solche Behandlung zur Entfernung des
susDcndicrten Materials aus dem Wasser ist von der
beschriebenen Fluoridierung unabhängig.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine
Zubereitung zur gleichzeitigen Aufbereitung und Fluoridierung von Trinkwasser zur Verfugung zu
-, stellen. Die Fluoridierung soll durchführbar sein, ohne
daß man die bestehenden Wasserversorgungsanlagen durch Installieren neuer Vorrichtungen verändern bzw,
erneuern muß. Außerdem soll durch die Zubereitung die Gefahr verringert werden, daß eine für die Gesundheit
in schädliche Höhe des Fluoridgehaltes des Trinkwassers
verursacht wird.
Die Aufgabe wird durch eine Zubereitung der eingangs angegebenen Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie NaF, HF, H2SiF6, Na2SiF6,
π (NH4J2SiF6 und/oder Na3AlF6 homogen verteilt innerhalb kristallisiertem Aluminiumsulfat in einer Menge
von 0,5—5 Gew.-% Fluor, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitung, enthält
kung wird in wesentlich größeren Mengen als die Fluorverbindung, die der Einstellung des gewünschten
Fluoridgehaltes im Trinkwasser dient, zugegeben. Dadurch, daß das Aluminiumsulfat so dosiert bzw.
abgemessen werden kann, daß mögliche Fehldosierun
gen nur sehr selten sind, wird das Risiko einer
fehlerhaften Fluorid-Dosierung fast vollständig verhindert Die gemeinsame Zugabe ist besonders wirtschaftlich und hygienisch und es werden für die Dosierung
keine weiteren Vorrichtungen benötigt
Die Zubereitung der Erfindung enthält das kristallisierte Aluminiumsulfat in Form eines Pulvers oder eines
Granulats. Die erfindungsgemäß verwendeten Fluorverbindungen liegen insbesondere bei Mengen von
1— 3 Gew.-% Fluor, bezogen auf das Gesamtgewicht
)j der Zubereitung. Da das Aluminiumsulfat zum Zwecke
der Ausfällung von suspendiertem Material dem Wasser gewöhnlich in einer Menge von ungefähr 50 mg/1
Wasser zugegeben wird, ist der besonders bevorzugte Prozentsatz im Hinblick auf den Fluorgehalt des
Aluminiumsulfats ungefähr 2 Gew.-%, wodurch man eine Fluoridkonzentration im Wasser von ungefähr
1 mg/1 erhält
Die Zubereitung wird dem zu behandelndem Wasser vorzugsweise in einer Menge von ungefähr
15 —150 mg/1 Wasser, vorzugsweise von 25 — 75mg/I
und insbesondere von ungefähr 50 mg/1 zugegeben.
Die Fluorverbindung kann dem Wasser in der Aluminiumsulfatschmelze oder deren Lösung zugegeben werden. Die aus der Schmelze oder Lösung
während des Verfahrens verdampfte Fluoridmenge beträgt nur ungefähr 0,001 Prozent der zugegebenen
Menge. Wenn die Ausflockung des Wassers mit Aluminiumsulfat in der oben angegebenen Weis«
durchgeführt wird, sind in dem Trinkwasser nach der
Abtrennung der gebildeten Aluminiumhydroxidflocken
mehr als 85 Gew.*% Fluorid feststellbar, vorausgesetzt,
daß der Anfangsfluof idgehalt des Wassers gering war.
Um eine Zubereitung mit homogener Verteilung der Fluorverbindung in dem kristallisierten Aluminiumsulfat
zu erreichen, wird die Fluorverbindung dem Aluminiumsulfat vorzugsweise während des Digefiefens des
Aluminiumausgangsmaterials, z. B. Aluminiumhydroxid in Schwefelsäure zugegeben.
Die die Fluorverbindung enthaltende Zubereitung
h> wird der Behandlungslösung nach Herstellen einer
Schlämme in Wasser zugegeben. Danach verfestigt sich die Lösung zu einem festen, fluoridenthaltenden
Aluminiumsulfat.
Es ist ebenso praktisch möglich, Bauxit oder Ton als
Aluminiumausgangsmaterial zu verwenden. In diesen
Fällen wird die Lösung gewöhnlich in einer Konzentration von ungefähr 8 Gew.-% AI2O3 filtriert und dann auf
eine Konzentration von 14-18 Gew.-% AI2O3 konzentriert
Wenn diese Ausgangsmaterialien verwendet werden, wird die Fluorverbindung geeigneterweise
nach der Konzentration der Lösung zugegeben.
Es ist ebenso möglich, die Fluorverbindung in einer anderen Stufe des Herstellungsverfahrens von Aluminiumsulfat,
beispielsweise unmittelbar vor dem Auskristallisieren zuzugeben.
Darüber hinaus wurde unerwartet gefunden, daß, wenn man Naturwasser, das anfangs einen hohen
Fluoridgehalt aufweist, durch Ausflockung reinigt, der
Fluoridgehalt unverändert beibehalten und möglicherweise durch die erfindungsgemäße Zubereitung gesenkt
werden kann. Dies ist im Hinblick auf die Vermeidung einer Oberdosis an Fluorid in dem Trinkwasser
wesentlich. Diese Wirkung der Selbstregulierung der Zubereitung hinsichtlich des Fluorgehaltes des zu
behandelnden Wassers ist bei der Verwendung von Natriumfluorsilikat Na2SiF6, Fluorsiliciumsäure H2SjF6
und Ammoniumfluorsilikat (NHi)2SiF6 besonders ausgeprägt
Vorzugsweise stammen 20% des Fluorgehalts der Zubereitung aus H2SiF6, Na2SiF6 und/oder (NH4J2SiF6.
Die Selbstregulierungswirkung der Zubereitung wird in den folgenden Beispielen näher beschrieben.
Zu einer wäßrigen Aluminiumsulfatlösung, die ungefähr 17 Gew.-% AI2O3 enthält und die in 5 Portionen zu
je 100 g aufgeteilt wird, werden jeweils 2 g Fluor in Form von (NH4J2SiFe (3,17 g), in Form von NaF (4,42 g),
in Form von Na3SiF6 (3,30 g), in Form von H2SiF6 (9,43 g
als 26,8%ige Lösung) und in Form von NajAlF6 (3,68 g)
zugegeben. Die Aluminiumsulfatlösung wird ungefähr 1 Stunde am Siedepunkt gehalten und jeder der vier Teile
wird dann in Becher gegossen. Nach Kühlen wird das erhaltene Produkt zerkleinert
1000 ml Wasser werden mit 50 mg des oben hergestellten zerkleinerten Fluor-einthaltenden Aluminiumsulfats
der Ausflockung unterworfen, wobei die dem Wasser zugeführte Fluormenge 1 mg pro 1 Wasser
beträgt Nach Sedimentation wird die klare Wasserlösung auf ihren Fluorid- und Aluminiumgehalt analysiert
Die Ausflockung wird bei dem Leitungswasser und bei einem entionisierten Wasser und bei unterschiedlichen
pH-Werten, die vor dem Ausflocken eingestellt werden, durchgeführt Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden
Tabelle I angegeben.
Zugeführt*. Fluor | pH-Wert vor | Gehalt | der klaren Lösung | Art des Wassers |
verbindung nach | dem A<«- | |||
Herstellung der | flocken | F | AI2O3 | |
Zubereitung | mg/1 | mg/1 | ||
(NH4J2SiF6 | 4 | 1,03 | 23 | Leitungswasser |
(NH4J2SiF6 | 5 | 038 | 43 | desgl. |
(NH4J2SiF6 | 6 | 0.71 | 4,7 | desgl. |
(NH4J2SiF6 | 7 | 033 | 44 | desgl. |
(NH4J2SiF6 | 8 | 0^2 | 73 | desgl. |
(NH4J2SiF6 | 9 | O39 | 3,4 | desgl. |
(NH4J2SiF6 | 4 | 033 | ti | Entionisiertes Wasser |
(NH4J2SiF6 | 5 | 0^4 | 10 | desgl. |
(NH4J2SiF6 | 6 | 0,71 | 6,1 | desgl. |
(NH4J2SiF6 | 7 | 041 | 1,4 | desgl. |
(NH4J2SiF6 | 8 | 0.77 | 2 | desgl. |
(NH4J2SiF6 | 9 | 036 | 8,8 | Leitungswasser |
NaF | 4 | 1.12 | 103 | desfel. |
NaF | 5 | 1,01 | 33 | desgl. |
NaF | 6 | 0,78 | 24 | desgl. |
NaF | 7 | 0,86 | 1.6 | desgl. |
NaF | 8 | 1,03 | 1,9 | desgl. |
NaF | 9 | 1,05 | 33 | Entionisiertes Wasser |
NaF | 4 | 1,00 | 103 | desgl. |
NaF | 5 | 036 | 8,6 | desgl. |
NaF | 6 | 0^3 | 3,5 | desgl. |
NaF | 7 | 0,61 | 3,7 | desgl. |
NaF | 8 | 036 | 2,6 | desgl. |
NaF | 9 | O57 | 11,6 | desgl. |
Na2SiF6 | 4 | 1,05 | 10,0 | Leitungswasser |
Na2SiF6 | 5 | 0,99 | 4,2 | desgl. |
Na2SiF6 | 6 | 0,75 | 1,8 | desgl. |
Na2SiF6 | 7 | O35 | 1,0 | desgl. |
Na2SiFs | 8 | 0,94 | 1,7 | desgl. |
Na2SiF6 | 9 | 0,99 | 2,6 | desgl. |
Fortsei/ting | pH-Wert vor | 21 | 59 323 | 6 | |
5 | Zugeführie Fluor | dem Aus | |||
verbindung nach | flocken | An des Wassers | |||
Herstellung der | Gehall | der klaren Lösung | |||
Zubereitung | 4 | ||||
Na2SiF6 | 5 | F | AI2Oj | ||
Na2SiF6 | 6 | mg/1 | mg/1 | Entionisiertes Wasser | |
Na2SiF6 | 7 | 0,94 | 9,6 | desgl. | |
Na2SiF6 | 8 | 0,96 | 9,1 | desgl. | |
Na2SiF6 | 9 | 0,72 | 73 | desgl. | |
Na2SiF6 | 4 | 0,50 | 3,5 | desgl. | |
H2SiF6 | 5 | 0,77 | 43 | desgl. | |
H2SiF6 | 6 | 0,88 | 8,2 | Leitungswasser | |
H2SiF6 | 7 | 1,03 | desgl. | ||
H2SiF6 | 8 | 0,92 | desgl. | ||
H2SiF6 | 9 | 0,68 | desgl. | ||
H2SiF6 | 4 | 0,82 | Leitungswasser | ||
H2SiF6 | 5 | 0,95 | desgl. | ||
H2SiF6 | 6 | 0,96 | Entionisienes Wasser | ||
H2SiF6 | 7 | 1,00 | desgl. | ||
H2SiF6 | 8 | 0,86 | desgl. | ||
H2SiF6 | 9 | 0,51 | desgl. | ||
H2SiF6 | 4 | 0,50 | desgl. | ||
Na3AIF6 | 5 | 0,62 | desgl. | ||
Na3AlF6 | 6 | 0,83 | Leitungswasser | ||
Na3AlF6 | 7 | 1,06 | desgl. | ||
Na3AlF6 | 8 | 0,95 | desgl. | ||
Na3AlF6 | 9 | 0,71 | desgl. | ||
Na3AlF6 | 4 | 0,70 | desgl. | ||
Na3AlF6 | 5 | 0,73 | desgl. | ||
Na3AlF6 | 6 | 0^4 | Entionisiertes Wasser | ||
Na3AlF6 | 7 | 030 | desgl. | ||
Na3AIF6 | 8 | 0,77 | desgl. | ||
Na3AlF6 | 9 | 0,54 | desgl. | ||
Na3AlF6 | 0,51 | desgl. | |||
0,51 | desgl. | ||||
0,87 | |||||
Aus dar vorstehenden Tabelle ist zu entnehmen, daß
sich der größte Teil des zugeführten Fluorids in dem gereinigten Wasser befindet, wobei das Wasser
Leitungswasser ist und erwartungsgemäß die maximale Ausfällung von Fluorid-, wie Aluminiumionen im
pH-Bereich 6 bis 8 zu erwarten ist Die relativ hohen Zahlen hinsichtlich der Aufnahme von Aluminium in
entionisiertem Wasser im pH-Bereich 6 bis 8 hängt von der Tatsache ab, daß die Bildung von Aluminiumoxidflocken um so geringer ist, je reiner das Wasser ist. Die
Tatsache, daß der Fluoridgehalt bei bestimmten Versuchen bei Leitungswasser 1 mg überschreitet,
trotzdem nur 1 mg Fluor pro 1 Wasser zugegeben wurde, ist von der Tatsache abhängig, daß das
verwendete Leitungswasser anfangs Fluorid enthält.
Das Fluor-enthaltende Aluminiumsulfat wird in
Verbindung mit der Auskristallisierung von Aluminiumsulfat hergestellt, wozu man unmittelbar vor dem
Auskfislällisiefen verschiedene Fluorverbindungen der
Schmelze in den nachfolgend angegebenen Mengen zugibt.
NaF
Na2SiF6
4,42 g/100 g Aluminiumsulfat
3,30 g/100 g Aluminiumsulfat
3,17 g/100 g Aluminiumsulfat Infolge der sofortigen Auskristallisierung der Schmelze haben die zugeführten Fluorverbindungen keine Zeit, sich darin zu lösen, sondern werden nur einheitlich verteilt, bevor das Auskristallisieren stattrindet
3,30 g/100 g Aluminiumsulfat
3,17 g/100 g Aluminiumsulfat Infolge der sofortigen Auskristallisierung der Schmelze haben die zugeführten Fluorverbindungen keine Zeit, sich darin zu lösen, sondern werden nur einheitlich verteilt, bevor das Auskristallisieren stattrindet
-<-> Die Ergebnisse beim Ausflocken von Leitungswasser
mit 50 mg des oben hergestellten Fluor-enthaltenden
Aluminiumsulfats pro I Wasser zeigt die nachfolgende Tabelle II. Es ist zu ersehen, daß die gleichen Ergebnisse
wie beim Ausflocken mit einem Fluor-enthaltenden
Aluminiumsulfat erhalten werden, was aus einer Lösung wie im vorausgehenden Beispiel 1 hergestellt wurde.
lugeführte Fluorverbindung
zur
Herstellung der Zubereitung
Herstellung der Zubereitung
pH-Wert vor dem Ausflocken
Gehalt der klaren Lösung
F. mg/1
NaF
(NH4)jSiF6
Na2SiF6
7
8
8
6
7
8
7
8
6
7
8
7
8
0,77 034 035
0.80 0,92
0.72 0,86 0.91
Die nachfolgende Tabelle gibt die Menge Fluor in % dieser Tabelle IM ist zu ersehen, daß die Fluoridverluste
an, die bei der Herstellung der oben angegebenen meist vernachlässigt werden können.
Aluminiumsulfatschmelzen in Gasform entweichen. Aus
100 g ALS Verlust an F
3.17 g (NH4J2SiF6 0.0013
4.42 g NaF 0,0006 3,30 g Na2SiF6 0,0010
9.43 g 26,8%ige Lösung von H2SiF6 0,0011
ALS = Aluminiumsulfat mit einem Gehalt von ungefähr 17 Gew.-% Al2O,.
Claims (1)
- Patentanspruch:Zubereitung mit einem Gehalt an Aluminiumsulfat und einer Fluorverbindung zur gleichzeitigen Aufbereitung und Fluoridierung von Trinkwasser, dadurch gekennzeichnet, daß sie NaF, HF, H2SiF6, Na2SiF6, (NH4J2SiF6 und/oder Na3AlF6 homogen verteilt innerhalb kristallisiertem Aluminiumsulfat in einer Menge von 0,5-5 Gew.-% Fluor, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitung, enthält
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