DE2229895B2

DE2229895B2 -

Info

Publication number: DE2229895B2
Application number: DE2229895A
Authority: DE
Inventors: Fred Norwich Norfolk Smith (Ver. Koenigreich)
Original assignee: LORD MAYOR ALDERMEN AND CITIZENS OF CITY OF NORWICH NORWICH NORFOLK (VER KOENIGREICH)
Current assignee: LORD MAYOR ALDERMEN AND CITIZENS OF CITY OF NORWICH NORWICH NORFOLK (VER KOENIGREICH)
Priority date: 1971-06-24
Filing date: 1972-06-19
Publication date: 1980-07-17
Also published as: DE2229903A1; FR2143474B1; ES404188A1; FR2143475B1; IT965843B; BE785004A; CA961850A; NL7208630A; IT958481B; ES404189A1; BE785003A; US3881704A; CH569508A5; CA976727A; DE2229895A1; DE2229895C3; CH555295A; FR2143474A1; GB1399598A; FR2143475A1

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.

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.

Tabelle I

Silikat (als SiO₁)

pH-Hcrcich

0.5
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

4.3 bis 5.4
5,5 bis 7.5

Tabelle Il

% Silikat (als SiO,)
0.5

optimales pH

3,Ci

3.7
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 9_T5. 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

DispciSiÜM Vürhäridcncii AiOnic VGm ΝϋίϋΓ 3U5 ΐΐΐ dem

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 größenordnungsmäßi_c. 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°

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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.

Beispiel

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

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.