DE2229895B2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer in Salzsäure vollständig löslichen, komplexen
Alkali/Aluminium-Silikat-Dispersion zur Entfernung von Feststoffen aus einer wäßrigen Suspension.
Derartige Mittel werden als Koaguliermittel bzw. Koagulations-Hilfsstoffe bezeichnet.
Es ist bekannt, ein als »aktivstes Siliciumdioxid« bezeichnetes Material als Koagulations-Hilfsstoff zu
verwenden. Das »aktivierte Siliciumdioxid« ist in Säure im wesentlichen vollständig unlöslich, und es
wird im allgemeinen in situ in der Weise hergestellt, daß man den pH-Wert einer Natriiimsilikatlösung,
beispielsweise durch Zusatz von Chlor oder Schwefelsäure herabsetzt und daß man das Gemisch eine Zollang
altern läßt, die von der Konzentration abhängt. Obwohl Natriumsilikat vcrhülinismälMg wohlfeil ist,
werden aufwendige Vorrichtungen /um Mischen und Altern benötigt und es besteht die Gefahr des Geliere
ns und Ausfallens von Siliciumdioxid, falls man zu lange altert. Es wurde in der US-PS 231OH(W vorgeschlagen,
das Natriumsilikat dadurch /.u aktivieren,
daß man den pi I-Wert durch Zusatz von Aluminiumsulfat
zu einer Lösung herabsetzt. Das Produkt wird nach dem Vermischen gealtert, ist aber auch hier einer
Gelierung und Ausfällung leicht zugänglich, falls die Alterungvordem Gebrauch zu lange fortgeführt wird.
Das Produkt enthält noch Siliciumdioxid und ist unlöslich in Salzsäure.
Gemäß der CiH-I1S K2758d werden verdünnte
wäßrige Lösungen von Aluminiumsulfat und Natriumsilikat unter intensivem Verrühren miteinander
vermischt und das Gemisch wird gealtert, um ein Sol zu bilden. Das erzeugte Produkt ist ein aktiviertes Siliciumdioxid,
das 0,8 bsi 1,2% Silikat als SiO, ausgel
drückt. OHfhiilf. wr>hei ilio Ivsten f;rgehmssc
wurden, wenn der pll Weil des l'nuluktes /wischen ί\5 und S.S. msbMindi-rc /wischen pll 7 und H luut. Auch dieses Malenal ist jedoch iiic.h· in Sal/sauic löslich.
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liswufdi1 ücl'iinden. daB emc in ie komplexe polymere
Alkali /Aluminium Silikat -1 >ispersiop hergestellt
werden kann, wobei das .V u.-ιi,il in Salzsäure
vollständig löslich ist.
Das eröndungsgemäße Verfahren zur Herstellung
einer in Salzsäure vollständig löslichen, komplexen Alkali/Aluminjum-Silikat-Dispersion ist dadurch gokennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung eines Ajkalisilikats
mit einer wäßrigen Lösimg eines Aluminiumsatzes unter Einwirkung starker Scherkräfte
vermischt, wobei die Menge des Alkalisilikats und des Aluminiumsalzes so gewählt werden, daß die Silikatmenge,
als SiO2 ausgedrückt, 0,5 bis 5% beträgt und
der pH-Wert des Produktes sich auf 3 bis 7,5 beläuft.
Praktisch wird das Verfahren so durchgeführt, daß die Bildung des Polymerisats und die Bildung der stabilen
Dispersion des Pofymerisates in Wasser gleichreitig erfolgen.
Hierzu wird eine wäßrige Lösung eines Alkalisilikats und eine wäßrige Lösung des Aluminiumsalzes
sowie eine weitere zusätzliche Wassermenge in ein Mischgefäß eingespeist und unter Einwirkung starker
Scherkräfte miteinander vermischt.
Im Gegensatz zu der langsam erfolgenden Bildung des aktiven Siliciumdioxids bei den zum Stand der
Technik gehörigen Prozessen ist es zur Bildung und die sofort daran anschließende Dispergierung des
komplexen Materials nicht nur erforderlich, daß die Vermischung unter Einwirkung starker Scherkräfte
erfolgt, sondern amö, daß das Silikat und das Aluminiumsalz
in zweckentsprechenden, geeigneten Mengen bei einem geeigneten pH miteinander vermischt
werden und daß die übrigen Verfahrensbedingungen, wie die Verdünnung und die Temperatur und die
Dauer der Einwirkung der starken Scherkräfte, in zweckentsprechender Weise gewählt werden, wozu es
bei Wahl der richtigen Mengenverhältnisse nur sehr weniger routinemäßiger Versuche bedarf. Das Verfahren
wird normalerweise bei Umgebungstemperatur durchgeführt.
Als Anzeichen für geeignete Mengenverhältnisse genügt es praktisch, allein den pH-Wert des Gemisehes
zu beobachten.
Silikat (als SiO1)
pH-Hcrcich
0.5
1.0
i .s
2,0
3,0
4.0
1.0
i .s
2,0
3,0
4.0
3 bis 4.2
3 bis 4,3
3.2 bis 4,.S
3. I his 4,o
3,7 his 4.9
3. I his 4,o
3,7 his 4.9
4.3 bis 5.4
5,5 bis 7.5
5,5 bis 7.5
% Silikat (als SiO,)
0.5
0.5
optimales pH
3,Ci
3.7
3.S
4,0
4.3
4.')
ή. S
3.S
4,0
4.3
4.')
ή. S
llier/ii ι I es empfelilenswei I, bei niedrigeren SiIi-
katgehalti
niedrigeren pll-Werte und bei höheren Silikalgchaltcn die höheren pH-Werte einzuhalten.
In Tabelle I sind geeignete pH-Wcrtbcreiehe. und
in Tabelle Il bevorzugte pH-Wertbereiche bei verschiedenen SiUkatgebalten zusammengestellt. Selbstverständlich können die Werte für solche Silicjumdioxid-Konzentrationen, die in der Tabelle nicht im einzelnen angeführt sind, durch Interpolieren ermittelt
werden.
Aus den Tabellen kann hergeleitet werden, daß bei SiO2-Werten von 0,8 unö 1,2% die erfindungsgemäß
verwendeten pH-Werte stets unter 4,5 sein sollen, wohingegen in der GB-PS 827 586 für diese Konzentrationen pH-Werte zwischen 5,5 und 8,5, vorzugsweise zwischen 7 und S genannt werden. Tatsächlich
Hegt gemäß Fig. 2 der pH-Wert bei 9T5. Werden die
Mengen an Aluminiumsulfat und Natriumsilikat auf solche hohen pH-Werte eingestellt, dann gelangt man
zu technisch nicht befriedigenden Ergebnissen.
Das Aluminiumsalz besteht normalerweise aus dem Sulfat, das nicht rein zu sein braucht, sondern handelsübliche technische Qualität haben kann und häufig
Schwefelsäure als Verunreinigung enthält. Es kann aber auch neutrales Aluminiumsulfat verwendet werden,
wobei erwünscht ist, daß das Materir,! nicht zu
stark mit Säure verunreinigt ist. Das Aluminiumsulfat wird normalerweise als wäßrige Lösung von etwa 8%
Salzgehalt oder in fester Form erhalten, und für seine Anwendung wird es normalerweise zu einer Lösung
von 99,8 g bis 199 g pro Liter mit einem pH-Wert von etwa 2,1 verdünnt oder gelöst, doch kann man
selbstverständlich auch Lösungen mit anderen pH-Werten benutzen. Andere Aluminiumsalze, z. B.
Alaune, können anstelle von Aluminiumsulfat verwendet werden. Auch Aluminiumnitrat kann Anwendung
finden.
Die Volumenmenge Wasser, die in den Mischer als Beschickung eingespeist wird, ist normalerweise sehr
groß,/.. B. wenigstens 20mal so groß wie das Volumen ties Natriumsilikats, als konzentrierte wäßrige Lösung
gemessen, und beträgt gewöhnlich mindestens das 4<)fachc des Volumens dieser .Silikatlösung, im Vergleich
zur Menge des Natriumsiiikats und Aluminiumsulfat*. Ist die vorhandene Wassermenge unzureichend,
kann die Handhabung des Produkts und die Einstellung der Dosierung des Produkts als Koaguliermittel
oder Koagulations-Hilfsstoff schwieriger sein. Ist hingegen zu viel Wasser vorhanden, so müssen
zu große Volumenmeugen als KcaguliermiUel bzw.
Koagulations-Hilfsstoff zugegeben werden. Im allgemeinen
macht die Volumenmenge des Wassers nich' mehr als das lOOfachc Volumen der beschriebenen
konzentrierten Natriiiii;silikatlösiing aus, und normalerweise
beträgt es nicht mehr als das oOfaehe oder höchstens das XOfache des Volumens der Natriinnsilikatlösung.
Für gewöhnlich wird die Haiiptnicngc zumindest
des Wassers in das Mischgefäß in einem Strom eingespeist, tier von den Strömen des Natriumsilikats
und des Aluminiumsulfats getrennt fließt.
Das Silikat besteht für gewöhnlich aus Natriumsilikal
und wird zu Beginn als eine konzentrierte wäßrige Lösung erhalten, die einen sehr hohen pH-Wert von
/.. B. 12 bis 13 aufweist. Das SiO : Na,O-Gewiehts-Vcrhiiltms
betrügt im Mittel vor/umwehe 2.5 Ms Vi5.
beispielsweise ).M).
Die bei dem Verfahien ν ι wendel·: Wassermenge
ist fin gewöhnlich so groß, daß bei Abwesenheit des
Aluminiiimsulfals oiler eines anderen Sal/es der pH-Wert
der verdünnte.ι Natniimsilikailösiing uuler I 1,().
Min besten unter I I. ϊ !:ι;ι;1. 1 )er pl I-Weit sollte jedoch
nicht lintel' IO hegen, und liegt vorzugsweise /wischen
10,8 und 11,3, Natürlich hängt die Wassermenge, die
zugesetzt werden muß, um diese Werte einzustellen, zum Teil vom pH-Wert der Wasserbeschickung ab.
Anstelle von Natriumsilikat kann z. B. Kaliumsilikat
ϊ verwendet werden.
Es ist wesentlich, daß die Lösungen äußerst intensiv miteinander vermischt werden, und zwar unter Einwirkung starker Scherkräfte, um so einerseits eine innige Durchmischung und den gewünschten Reakti-
Ki onsablauf sicherzustellen, und andererseits die Bildung einer stabilen Dispersion des Produktes zu
gewährleisten. Diese Dispersion kann als ein« kolloidale Dispersion oder Emulsion angesehen werden.
Die Mischkammer kann aus einem zylindrischen
r> Gefäß bestehen, und die starken Scherkräfte können
in einfacher Weise dadurch erzeugt werden, daß man einen oder mehrere Rührflügel in dem Gefäß rotieren
läßt. Es bietet keinerlei Schwierigkeit festzustellen, ob die zur Einwirkung gebrachten Scherkräfte bei jedem
-'ι· bestimmten Prozeß stark genug sind, da sich dies aus
einer einfachen Analyse des Produkts ergibt. 1st das Produkt in Salzsäure löslich und stellt es eine stabile,
polymere Emulsion oder Dispersion dar, so sind die Scherkräfte stark genug. Stellt das Produkt keirs sta-
y< bile polymere Emulsion oder Dispersion dar, so sind
die Scherkräfte nicht stark genug, und jegliche Unlöslichkeit des Produkts in Salzsäure ist ein Anzeichen
dafür, daß es Siliciumdioxid enthält.
Die Vorrichtung sollte so konstruiert sein, daß kein
i" allmähliches Durchmischen der Lösungen stattfindet,
sondern das Vermischen ausschließlich unter Einwirkung starker Scherkräfte durchgeführt wird. Dies
kann dadurch sichergestellt werden, daß man die Vorrichtung zum Durchmischen möglichst nahe bei den
ι. Einlaßöffnungen anordnet, /.. B. 0,5 bis 5 mm oberhalb
der Einlaßöffnungen. Bei bestimmten Apparatekonstruktionen findet das Vermischen ohne Scherkrafteinwirkung
leicht statt, wenn die Vorrichtungselemente zum Durchmischen unter starker Seherin
krafteinwirkung weiter als etwa f> nun von den Hinlaßöffnungen
entfernt angeordnet sind, wobei dieser Abstand bis zu einem gewissen Grad von der Trennweite
der Einlaßöffnungen abhängt.
Die Einwirkung starker Scherkrälte win! im allge-
i. meinen mit Hilfe von Rotorflügeln, die mit hoher Geschwindigkeit
rotieren, erreicht, wobei zur Erzielung einer starken Scherkraft nahe am Eintrittspunkt der
Einlaßöffnungen in die Kammer es zweckmäßig ist. daß die Einlaßöffnungen nicht axial, sondern in einem
.■ι gewissen Abstand längs der Radien der Kammer angeordnet
sind, vorieilhafterweise gleichmäßig am Boden in einem Abstand von '/, bis ;Λ der Radiuslän^ie
von der Kanimeraehse entfernt angeordnet sind. Di«: Rotorflügcl sollen sieh vorzugsweise von der
>i Achse bis mindestens /u den Einlaßöffnungen erstrecken,
und am besten noch etwas weiter reichen, beispielsweise einen Durchmesser von nicht unter ■'.'.
des Kammerdurchmessers aufweisen.
Sie sollen mit mindestens 500. vorzugsweise 1000
i.i' Umdrehungen pro Minute für jede 2,.1S cm Kammcrtltirchmesser
rotieren. So ist in einer !O-cm-Kitnimcr
die Drehgeschwindigkeit z. B. !0(10 \ iir.drehungen
pro Minute, und ein geeigneter Gi sehwiiuligkeitsbe
reich liegt bei 2H(K! bis (>()(!(I I imiiiehungen pro Mi
nut'
Sehr hohe Kotationsgeschvvindigkeiten können im
erwünscht sein oder sind unmöglich /u erreichen, da
/. I/. Kavitanon eintreten kann, doch M es möglich.
clic Gefahr einer solchen unerwünschten Erscheinung
durch entsprechende Konstruktion der Flügel herabzusetzen. Es ist auch unvorteilhaft, eine Vorrichtung
zu konstruieren, in welcher die Schaufeln mit extrem hoher Geschwindigkeit rotieren müssen, da es in der
Praxis keinen Vorteil bedeutet, in einer Kammer zu arbeiten, deren Durchmesser beispielsweise mehr als
20 cm beträgt, und für gewöhnlich sind kleinere Durchmesser, z. B. solche von 5 bis 15 cm, angemessen,
wofür geeignete Rotationsgeschwindigkeiten leicht zu erreichen sind.
Die Scherkraft kann auch mittels einer am Boden des Gefäßes nahe bei den Einlaßöffnungen angeordneten
Emulgiervorrichtung erzeugt werden, mit deren Hilfe das durch die Einlaßöffnungen eintretende Material
vermischt wird, während es durch einen engen Spalt gedrückt wird. Eine solche Vorrichtung besitzt
die genannten Rotorflügel und ferner Statorflügel. Es ist empfehiensweri, in einer derartigen Vurrichiung
die Rotorflügel sich weiter als oben angegeben längs des Durchmessers erstrecken zu lassen. Die Rotorflügel
oder die Statorflügel oder beide können eine Länge entsprechend dem Gesamtdurchmesser der
Kammer aufweisen. Die Stator- oder Rotorflügel, für gewöhnlich die Statorflügel, können in senkrechter
Stellung oder in einer Stellung eingebaut sein, die einen kleinen Winkel gegen die Senkrechte bildet, während
die anderen Flügel in einem kleinen Winkel gegen die Horizontale eingebaut sein können. Der
geringe Spalt zwischen ihnen kann beispielsweise 0,8 bis 6 mm groß sein.
Das Verfahren wird für gewöhnlich kontinuierlich durchgeführt, wobei die Komponenten in die Kammer
kontinuierlich eingespeist werden und das Produkt kontinuierlich aus der Kammer abgeführt wird. Das
Produkt wird trotz seiner Lagerfähigkeit in der Regel unmittelbar nach seiner Bildung verwendet, und daher
vorzugsweise kontinuierlich gebildet, kontinuierlich aus der Mischkammer, z. B. mittels eines Druckwasser-Ejektors,
der an der Seite des Reaktionsgefäßes an einem Punkt angeordnet ist, der von dem Eintrittsort der Reaktionskomponenten einen gewissen Abstand
aufweist, abgeführt und kontinuierlich seinem Verwendungsort zugeführt.
Die nach dem erf in Jungsgemäßen Verfahren erhaltene Dispersion ist in Salzsäure löslich und frei von
Siliciumdioxid, und scheint aus einem Alakali/Aluminiumsilikat zu bestehen. Das Produkt stellt offenbar
eine neue Verbindung dar, doch da es in kolloidaler Form vorliegt, ist es schwierig, es genau zu kennzeichnen.
Es weist offenbar eine hohe negative Oberflächenladung auf, was vermuten läßt, daß die positiv
geladenen Aluminiumatome in dem Gitter eingeschlossen sind.
Die erfindungsgemäß hergestellte Dispersion kann für zahlreiche technische Zwecke Anwendung finden,
ist aber insbesondere von technischer Bedeutung als Koaguliermittel oder Koagulations-Hilfsstoff bei der
Entfernung von suspendierten Feststoffen aus den verschiedenartigsten wäßrigen Suspensionen. Sie
kann beispielsweise bei der Reinigung der Abwasser aus Papierzellstoffabriken und vorzugsweise zur Reinigung
des der kommunalen Wasserversorgung zugeführten Wassers verwendet werden, wobei die ausgeflockten
Feststoffe anschließend mittels üblicher Methoden entfernt werden.
Es ist, wie festgestellt wurde, bei der Verwendung der Dispersion als Koaguliermittel in einer wäßrigen
Suspension, der bereits ein primäres Koaguliermittel.
wie /.. B. Aluminiumsulfat, zugesetzt worden ist. ausreichend, wenn I bis 2 Teile des Produktes, als SiO,
gemessen, pro Million Teile zugegeben werden. Im allgemeinen beträgt die Menge etwa '/.„ der Dosierung
des primären Koagulicrmittels. Werden beispielsweise 40 Teile Aluminiumsulfat pro Million Teil
als primäres Koaguliermittel verwendet, so ist es empfehlenswert, 4 Teile des erfindungsgemäßen Produktes,
als SiO2 gemessen, pro Million Teil zuzugeben. Die Dispersion kann jedoch als das primäre Koaguliermittel
verwendet werden, und dann ist kein Zusatz irgendeines Koagulations-Hilfsstoffes erforderlich.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäß hergestellten Dispersion, die mit Aluminiumsulfat hergestellt
wurde, besteht darin, daß es keine gesetzlich vorgeschriebene Beschränkung der Zusatzmenge für
kommunales Versorgungswasser gibt, da die in der
Versorgungswasser bereits vorhanden sind.
Eine zur Anwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignete Vorrichtung ist in der nicht vorveröffentlichten
DE-OS 2229903 beschrieben. Sie besteht aus einer Mischkammer mit einem Durchmesser von
nur wenigen Zentimetern und einem Volumen unter ihrer Austrittsöffnung von 1 Liter oder weniger, einer
Vorrichtung, die eine starke Scherkraft in der Kammer zu, Einwirkung bringen, wenigstens drei separaten
Einlaßöffnungen für Flüssigkeiten und eine Austrittsleitung, in einem gewissen Abstand von den
Einlaßöffnungen sowie eine Vorrichtung zum Durchmischen der Flüssigkeiten unter der Einwirkung starker
Scherkräfte.
Die Reaktionskomponenten können am Kammerboden eingespeist werden, und der Auslaß kann am
Kopf angeordnet sein. Die Mischkammer ist vorzugsweise in senkrechter Stellung montiert. Vorzugsweise
führt die Austrittsleitung zu einem Druckwasser-Ejektor zur Sicherstellung einer angemessenen Abströmung
des Produktes aus der Kammer, wobei die zum Betrieb des Druckwasser-Ejektors benötigte
Hochdruckwasserzufuhr aus einem Teil des zugeführten Wassers, das gereinigt werden soll, bestehen
kann.
Die Vorrichtung zum intensiven Durchmischen unter Einwirkung starker Scherkräfte kann ein Kreiselmischer
oder Rotor, der mit mehreren Tausend Umdrehungen pro Minute rotiert oder eine Emulgiervorrichtung
sein, während bisher zur Herstellung von aktiviertem Siliciumdioxid benutzte Rührer eine
Drehgeschwindigkeit von größenordnungsmäßic. etwa nur 30 Umdrehungen pro Minute haben.
Weiter unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren vom Stand der Technik durch eine genaue
Überwachung der Mengen der Rekationsfcomponenten und des pH-Wertes und die Regelung des pH-Wertes
und der Mengenverhältnisse derart, daß der bestimmte Silikatgehalt in dem Produkt gewährleistet
wird. Die pH-Werte liegen im allgemeinen niedriger als bei den bisher bekannten Verfahren.
Schließlich ist das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Produkt vollständig löslich in
Salzsäure und kann gelagert werden, ohne daß eine Ausfällung eintritt, was nach dem Stand der Technik
nicht der Fall ist.
Eine andere Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist in der Zeichnung veranschaulicht.
Die Vorrichtung im senkrechten Schnitt besteht aus einem Gehäuse 50, mit einer Mischkammer 4 und einem
Motor 9. Die Mischkammer 4 besteht aus einem offenen zylindrischen Gefäß, das eine Auslaßöffnung
5 nahe am Kopf der Kammer aufweist, die zu einem (nicht eingezeichneten) Druckwasser-Ejektor
führt, der mit einer Eintrittsleitung 27 in Verbindung steht, <_urch welche die Zufuhr von Wasser zum
Druckwasser-Ejektor erfolgt, und welche Kammer ferner mit einer Abflußleitung 28 zur Fortleitung des
Wassers und des Produktes aus dem Misc'ugefäß vom Druckwasser-Ejektor ausgerüstet ist.
Die Kammer ist mit drei separaten Einlaßöffnungen, die rund um den Kammerboden gleichmäßig verteilt
angeordnet sind, und ferner mit Rohrleitungen, die zu jeder Einlaßöffnung führen, versehen. Sie kann
einen Durchmesser von 10 cm aufweisen, und die Einlaßöffnungen können in einem Winkel von 120°
u d Etf I
:iiiaiiuGi uiiu in ciiici ljiiilci llung run jEWciiS
3,5 cm von der Kammerachse entfernt angeordnet sein. Die Natriumsilikatlösung wird dem Kammerboden
durch Leitung 17 zugeführt, während die Aluminiumsulfatlösung dem Kammerboden durch Leitung
23 zugeführt wird. Das Wasser wird schließlich dem Kammerboden durch Leitung 12 an einer Stelle unmittelbar
hinter dem Eintrittsort der Rohrleitung 17 (nicht abgebildet) zugeführt. In die Rohrleitungen 12,
17 und 23, die das Wasser, die Natriumsilikatlösung bzw. die Aluminiumsulfatlösung zuführen, sind geeignete
Dosierungs- und Kontrollgeräte eingebaut, mit deren"Ulfe die Strömungsgeschwindigkeit einer jeden
Komponente zweckentsprechend überwacht werden kann.
Nahe am Kammerboden ist eine Emulgiervorrichtung 52 mit Statorblättem 53, die an der Kammerwand
in einem Winkel von 10° bis 20° gegen die Vertikale befestigt sind und Rotorflügeln 54 zwischen den
Einlaßöffnungen der Kammer und den fest eingebauten Statorblättem, von denen jeder eine Länge von
4,7 cm ab Kammerachse aufweist und auf einer rotierbaren Welle 55 sehr nahe, z. B. etwa 1 bis 2 mm,
über den Einlaßöffnungen angebracht ist. Die Rotorflügel sind um einen kleinen Winkel, beispielsweise
von 10° bis 20°, gegen die Horizontale geneigt, und sie haben nur einen sehr geringen Abstand von den
Statorblättem 53. Der Abstand kann z. B. 0,8 bis 6 mm vorzugsweise etwa 1,5 mm betragen. Die Rotorflügel
können mit einer Drehgeschwindigkeit von z. B. 2000 bis 5000, am besten von etwa 3000 Umdrehungen
pro Minute rotieren. Die optimale Zahl der Rotorflügel und Statorblätter wird unter Berücksichtigung
verschiedener Faktoren ausgewählt, so z. B. der Konzentrationen der Reaktionskomponenten, die durch die Emulgiervorrichtung gedruckt werden. Für gewöhnlich wird man 6 Rotorflügel und
6 Statorblätter vorsehen, doch können sich auch andere Zahlen als technisch brauchbar erweisen, nämlich beispielsweise 3 Rotorflügel und 3 Statorblätter,
oder es können die Statorblätter ganz fortgelassen werden.
Zur Reinigung der Vorrichtung zur Herstellung der
erfindungsgemäßen Dispersion, insbesondere der Mischkammer, von Verstopfungen genügt das Hindurchleiten einer Säure, für gewöhnlich einer Mineralsäure, wie Salzsäure, durch die Apparatur. Es ist
nicht erforderlich, die Zufuhr der Reaktionskompo nenten zu sperren, da erne ausreichende Säuremenge
in die Reaktionskammer leicht zusätzlich zu den anderen Reaktionskomponenten genügend schnell und
eine ausreichende Zeit lang, d. h. für gewöhnlich weniger als 1 Minute und höchstens wenige Minuten
lang, eingespeist werden kann, um so die erforderliche Reinigung vorzunehmen, ohne daß eine unerwünschte
Ausfällung erfolgt.
Daher ist es zweckmäßig, z. B. eine vierte Einlaßöffnung in der Mitte des Kammerbodens für die Zufuhr
von Säure in die Mischkammer vorzusehen, durch welche die Rohrleitung 56 führt, die direkt mit einem
geeigneten Säurebehälter über eine zweckentsprechende Dosiervorrichtung verbunden ist. Diese Dosiervorrichtung
kann mit einer elektrisch betriebenen Zeituhr in Verbindung stehen, so daß die Reinigung
automatisch in vorbestimmten Zeitabständen, z. B. 1-bis lOmal am Tag, erfolgen kann.
Konzentrierte Natriumsilikatlösung, deren spezifisches Gewicht 1,393 und deren pH 12,5 bis 13,0 beträgt,
wird durch die Rohrleitung 17 der Figur mit einer Geschwindigkeit von 81,8 Liter pro Tag zugeführt,
während Aluminiumsulfatlösung, deren Konzentration 99,8 bis 199 gpro Liter und deren pH-Wert
etwa 2,1 betragen, durch die Rohrleitung 23 mit einer Geschwindigkeit von 227 Liter pro Tag eingespeist
wird. Durch die Leitung 12 wird Wasser, dessen Härte 350 Teile pro Million Teile und dessen pH etwa 7,6
betragen, mit einer Geschwindigkeit von 159 Liter pro Stunde zugeführt. Die Volumenmenge des Wassers
ist so groß, daß der pH-Wert der kombinierten Flüssigkeiten, die durch die Leitungen 12 und 17 eintreten,
in Abwesenheit des Aluminiumsulfats zwischen 10,8 und 11,3 liegen würde. Der pH-Wert des
Produktes, das aus der Mischkammer 4 austritt, beläuft sich auf 3,7. Der Silikatgehalt, als SiO2 ausgedrückt,
beträgt 1,0%. Der Rührer 7 rotiert mit 3000 Umdrehungen pro Minute. Die Mischkammer
besitzt eine Kapazität von 1 Liter.
Alle 6 Stunden werden 300 ecm konzentrierte Salzsäure durch die Leitung 42 in das zugeführte Wasser
27 Sekunden lang eingespeist. Dem Druckwasser-Ejektor wird Wasser durch die Leitung 27 mit einer
Geschwindigkeit von 2273 Litern pro Stunde zugeführt.
Die Dispersion wird vom Austrittsort 38 abgeführt und in einer Menge von 4 Teilen pro Million Teile,
als Natriumsilikat berechnet, eindosiert in Wasser, das für die kommunale Wasserversorgung bestimmt ist
und bereits mit 40 Teilen Aluminiumsulfat pro Million Teile versetzt worden ist. Nach der Sedimentation
und der Filtration war das erhaltene Wasser nach entsprechender Weiterbehandlung, z. B. durch Chlorieren, als kommunales Leitungswässer geeignet.
Gleichermaßen erfolgreiche Ergebnisse werden erhalten, wenn die Dispersion entweder in einem senkrechten Schlammdecken-System oder in einem horizontalen Sedimentations-System verwendet wird.
Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, erhöhte Durchsätze zu erzielen
und bzw. oder die Kosten der Behandlung mit den chemischen Mitteln herabzusetzen im Vergleich zu
den Kosten der bekannten Verfahren, die aktiviertes Siliciumdioxid benutzen. Außerdem ist die Vorrichtung
vie! kleiner dimensioniert als die bisher benötigten Vorrichtungen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
- Patentansprüche:1, Verfahren zur Herstellung einer in Salzsäure vollständig löslichen, komplexen Alkali/Aluminium-Silikat-Dispersion, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung eines Alkalisilikats mit einer wäßrigen Lösung eines Aluminiumsalzes unter Einwirkung starker Scherkräfte vermischt, wobei die Menge des Alkalisilikats und des Aluminiumsalzes so gewählt werden, daß die Silikatmenge, als SiO, ausgedrückt, 0,4 bis 5% beträgt und der pH-Wert des Produktes sich auf 3 bis 7,5 belauft.
- 2. Verwendung der gemäß Patentanspruch 1 hergestellten Alkali/Aluminium-Silikat-Disper sion als Koaguliermittel oder Koagulations-Hilfsstoff zur Entfernung von Feststoffen aus einer wäßrigen Suspension, insbesondere zur Reinigung des der kommunalen Wasserversorgung zugeführter! Wassers.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB2973771 | 1971-06-24 | ||
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