DE590927C - Verfahren zur Ausfuehrung von Basenaustauschreaktionen - Google Patents

Verfahren zur Ausfuehrung von Basenaustauschreaktionen

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DE590927C
DE590927C DE1930590927D DE590927DD DE590927C DE 590927 C DE590927 C DE 590927C DE 1930590927 D DE1930590927 D DE 1930590927D DE 590927D D DE590927D D DE 590927DD DE 590927 C DE590927 C DE 590927C
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PERMUTIT AG
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PERMUTIT AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/20Silicates
    • C01B33/36Silicates having base-exchange properties but not having molecular sieve properties
    • C01B33/46Amorphous silicates, e.g. so-called "amorphous zeolites"

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Description

  • Verfahren zur Ausführung von $asenaustauschreaktionen Es wurde die überraschende Beobachtung gemacht, ,daß Mineralien der Serpentingruppe, wie insbesondere Serpentin selbst, ferner Meerschaum, Talk, oder allgemein ausgedrückt, solche Mineralien, die Hydromagnesium- und Hydrocalciumsilicate enthalten, bzw. Gesteine, in denen diese Mineralien enthalten sind, sich ausgezeichnet als Basenaustauscher eignen und sich vor allem zur Wasserenthärtung bewährt haben.
  • Mit Vorteil verwendet man solche Mineralien, die neben Magnesia noch Eisenoxyd oder Oxydul und/oder Tonerde und/oder NiQkeloxyd, kurz, noch andere Metalloxyde, besonders solche amphoteren Charakters, enthalten, z. B. einen Serpentin, der etwa 2 bis I I % Eisenoxydul undloder 0,5 bis 3 °% Tonerde enthält.
  • Nach Behandeln mit Kochsalzlösung oder einer anderen Alkalisalzlösung gab z. B. ein faseriger, dunkelolivenfarbiger Serp:entin, der auf geeignete Korngröße gebracht war, einen Basenaustausch von 0,4 bis 0,5 °/o Ca0, der in langen Versuchsreihen konstant blieb und auch der Einwirkung kohlensäurehaltigen Wassers standhielt, d.h. der Basenaustauscher zeigte keinen Rückgang seiner Austauschkraft. Ein solcher verrutschelter Serpentin hatte beispielsweise folgende Zusammensetzung: S.i 02 . . . . . . . . . . . . . 45,25 04, A1203 ............ 14,5 °/o, Fe203 ............ 13,4 °4, Ca0 . . . . . . . . . . . . . a,24 °@a, M90 ............ 10.3 Es hat sich weiter herausgestellt, daß es gelingt, die Austauschwirkung zu erhöhen, wenn man die obengenannten Mineralien einer vorherigen chemischen Behandlung z. B. mit alkalisch reagierenden Salzlösungen, wie z. B. Lösungen von Alkalisilicaten, Alkalicarbonaten oder Erdalkali- und Alkalialuminaten oder auch freiem Alkali, oder auch mit sauer reagierenden Lösungen, wie z. B. solchen .durch Hydrolyse sauer reagierenden Lösungen von Salzen des Eisens, Aluminiums, Chroms usw., oder auch mit sauren Salzen, wie z. B. Bi.sulfaten der Alkalien, oder auch mit freien Säuren, z. B. Salzsäure von etwa. - I bis 5 % iunterzieht. Hierbei kann auf eine Behandlung mit alkalisch wirkenden Stoffen eine solche mit sauer wirkenden Stoffen folgen und gegebenenfalls eine Behandlung mit Wasser oder mit neutralen Salzlösungen zwischengeschaltet werden, oder die Behandlungsfolge kann auch umgekehrt sein.
  • Als besonders zweckmäßig hat sich eine Behandlung mit Wasserglaslösung erwiesen, der dann eine solche mit Aluminiumsulfat oder Eisenchlorid oder einer Mischung dieser Salze folgt, oder zuerst eine Behandlung mit den hydrolytisch gespaltenen Salzen, der sich darauffolgend eine solche mit alkalisch reagierenden Salzlösungen anschließen läßt. Beispiel i Man behandelt den oben schon erwähnten, faserigen, schieferig gewordenen (verrutschelten) Serpentin, nachdem man ihn vorher auf die geeignete Korngröße zwischen Sieben mit 144 und goo Maschen auf i ccm gebracht hat, mit einer Lösung von Eisenchlorid, die 3 % FeCls enthält. Die dem Mineral nach der Behandlung anhaftende Eisenchloridlösung wird zweckmäßig ausgewaschen, worauf man eine Lösung von Wasserglas, die man sich durch Verdünnen der käuflichen Wasserglaslösung mit der zehnfachen Menge Wasser hergestellt hat, auf das Material zur Einwirkung bringt. Hierauf wird mit Wasser neutral oder fast neutral gewaschen und das so behandelte Produkt durch eine Kochsalzlösung in- für den Basenaustausch geeignete Form übergeführt. Nach Auswaschen der Kochsalzlösung ist das Produkt zum Basenaustausch fertig und kann nunmehr feucht oder nach Trocknen in den Handel gebracht werden. Der Basenaustausch hat sich so um io bis 3o °/o gesteigert, je nach der Intensität der Behandlung. Beispielsweise ist der Basenaustausch auf o,6 °/o Ca 0 gestiegen.
  • Die Behandlung mit z. B. Wasserglaslösung kann auch bei höheren Temperaturen, und wenn diese Temperaten den Siedepunkt überschreiten; auch bei erhöhtem Druck stattfinden. Das gleiche gilt auch für die Behandlung mit den anderen Lösungen, wobei man bei den sauren Lösungen Vorsorge tragen muß, nicht das ganze Mineral aufzulösen bzw. zu zerstören.
  • Außer ,der Erhöhung des Basenaustauschvermögens tritt auch eine Verfestigung der Mineralien durch diese Behandlung ein, so daß ein so behandeltes Material sofort klare Wasser beim Basenaustausch gibt, während ein unbehandeltes leicht im Anfang etwas getrübtes Wasser liefert.
  • Diese Verfestigung erreicht man auch durch reduzierendes oder oxydierendes Erhitzen dieser Mineralien auf Temperaturen von über ioo°, jedoch unter iooo°, zweckmäßig Temperaturen von 3oo bis 5oo°. Die so erhitzten Mineralien kann man nunmehr auch der oben beschriebenen chemischen Behandlung unterwerfen. Beispiel a Erhitzt man den gemäß Beispiel i verwendeten Serpentin finit einer Wasserglaslösung handelsüblicher Konzentration, die etwa 7 °la Na20 und 26 °/a Si02 enthält, wobei man auf einen Teil Serpentin -9 Teile Wasserglas verwendet, in einem Autoklaven auf etwa --oo° auf die Dauer von 2 Stunden, so erhält man, nachdem man das Reaktionsprodukt vom Wasserglas befreit und durch genügendes Auswaschen auch das überschüssige Alkali beseitigt hat, ein Material, das .etwa einen um das Doppelte- gesteigerten Basenaustausch gegenüber dem ursprünglichen Material besitzt. Beispiel 3 Serpentin üblicher Zusammensetzung, der durch Zerkleinern auf eine Korngröße gemäß Beispiel i gebracht worden ist, wird mit einer Lösung von Aluminiumsulfat in einem gegen Aluminiumsulfatlösung beständigen Autoklaven auf etwa aoo° erhitzt, wobei ein Druck von etwa 16 Atm. entsteht. Die Lösung von Aluminiumsulfat ist, auf wasserfreies Aluminiumsulfat berechnet, etwa 5 °/Qig, und man verwendet von dieser Lösung etwa das Fünffache an Gewicht wie von dem angewandten Serpentin, so daß man ioo g Serpentin mit etwa 400 ccm dieser Lösung zusammenbringt. Die Reaktion kann durch Rühren unterstützt werden. Nach einer Einwirkungs-, zeit von etwa a Stun-3en wird das Material aus dem Autoklaven herausgenommen, die nicht verbrauchte Aluminiumsulfatlösung abgegossen, der Rückstand von den Hauptmengen Aluminiumsulfat durch kurzes Auswaschen befreit und nunmehr eine Behandlung mit Wasserglas gemäß Beispiel :2 angeschlossen. Während das Rohprodukt nur einen ganz geringen Basenaustausch aufwies (es kommt vor, daß überhaupt kein Basenaustausch in dem unbehandelten Material festgestellt werden kann), so läßt sich nunmehr ein Basenaustausch von etwa 0,3 bis o,5 °/o Ca0 feststellen. Beispiel q. Ein gemäß Beispiel 3 vorbehandeltes Material wird Temperaturen von q.00° ausgesetzt, wobei der Luftsauerstoff dadurch ausgeschlossen wird, daß man inerte oder reduzierte Gase über das Material leitet. Die Erhitzung wird etwa i bis 3 Stunden fortgesetzt. Das so behandelte Material wird nunmehr gemäß den Angaben in Beispiel 3 weiterbehandelt, wobei ein Material erhalten wird; das einen Austausch von etwa 0,4 o/' Ca 0 aufweist. Es ist zwar an sich schon bekannt, die bisher üblichen aus Naturstoffen oder auf künstlichem Wege gewonnenen Basenaustauscher einer chemischen Behandlung zu unterwerfen, wie z. B. mit sauren Salzen, alkalischen Mitteln, Wasserglas u. a. Ebenso ist schon vorgeschlagen worden, basenaustauschendeNatur-oder Kunststoffe auf höhere Temperaturen zu erhitzen. In allen diesen Fällen handelt es sich aber um Produkte, die von dem Serpentin in jeder Weise verschieden sind, so daß eine Anwendungsmöglichkeit dieser an sich bekannten Methoden auf Serpentin nicht gegeben erschien.

Claims (1)

  1. PATEN TANSPRÜcI-ir i. Verfahren zur Ausführung von Basenaustauschreaktionen,insbesondere zum Enthärten von Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß als Basenaustauscher zweckmäßig in geeignete Korngröße gebrachte Mineralien der Serpentingruppe, das sind Hydromagnesium- oder Hydrocalciumsilicate oder solche Mineralien enthaltende Gesteine, benutzt werden, vorteilhaft mach einer Vorbehandlung mit einem Alkalisalz, z. B. Kochsalz. a. Verfahren gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Mineralien der Serpentingruppe verwendet werden, die neben Magnesia noch andere Metalloxyde, besonders solche amphoteren Charakters, wie z. B. Tonerde, Eisenoxyde usw., enthalten. 3. Verfahren gemäß Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß faseriger oder schieferiger (verrutschelter) Serpentin verwendet wird. 4. Verfahren gemäß Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Basenaustauscher die genannten Mineralien benutzt werden, die mit Lösungen alkalisch reagierender Salze, insbesondere mit Lösungen von Alkalisilicaten, behandelt worden sind. " 5. Verfahren gemäß Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Basenaustauscher Mineralien benutzt werden, die mit sauren Lösungen, insbesondere mit Lösungen durch Hydrolyse sauer reagierender Salze, behandelt worden sind. 6. Verfahren gemäß AnEpruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Basenaustauscher Mineralien benutzt werden, die in beliebiger Reihenfolge mit alkalischen und sauer reagierenden Mitteln behandelt worden sind. 7#. Verfahren gemäß Anspruch i bis 6, dadurch. gekennzeichnet, daß als Basenaustauscher Mineralien verwendet werden, die vor oderfund zwischen oder/und nach der chemischen Behandlung mit Wasser und/oder neutralen Alkalisalzlösungen behandelt worden sind. B. Verfahren gemäß Anspruch i bis i, dadurch gekennzeichnet, daß als Basenaustauscher Mineralien verwendet werden, deren chemische Behandlung bei erhöhten Temperaturen und gegebenenfalls erhöhtem Druck durchgeführt worden ist. g. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Basenaustauscher Mineralien - verwendet werden, deren Vorbehandlung mittels Wasserglaslösung erfolgt ist. io. Verfahren gemäß Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Basenaustauscher Mineralien verwendet werden, die lediglich einer reduzierenden oder oxydierenden Erhitzung auf Temperaturen über ioo°, jedoch unter iooo° C, zweckmäßig Temperaturen von 3oo bis 500° C als Vorbehandlung unterworfen worden sind. i i. Verfahren gemäß Anspruch i o, dadurch gekennzeichnet, daß als Basenaustauscher Mineralien verwendet werden, die einer chemischen Behandlung gemäß Anspruch 4 bis g nach einer Vorbehandlung gemäß Anspruch io unterworfen worden sind.
DE1930590927D 1930-12-02 1930-12-02 Verfahren zur Ausfuehrung von Basenaustauschreaktionen Expired DE590927C (de)

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