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Verfahren zur Abscheidung schwer filtrierbarer Kieselsäure Die Abscheidung
der Kieselsäure aus Lösungen bereitet häufig große Schwierigkeiten, und es sind
hierzu schon verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. So ist es z. B. bekannt,
daß kolloidale Kieselsäure durch Graphit, stark alkalische Salze, wie Alkali-oder
Erdalkalicarbonate, und Kohlensäure, nicht aber durch Säuren, wie Schwefelsäure,
Salzsäure und Salpetersäure, und auch nicht durch neutrale oder saure Salze gefällt
werden kann. Im Gegensatz hierzu stehen andere Angaben, wonach kolloidale Kieselsäure
durch Neutralsalze oder Leim zur Koagulation gebracht wird, während alkalisch reagierende
Salze, Albuminose, Glycerin, Peptone und Alkalialbuminat keine koagulierende Wirkung
ausüben sollen. Andererseits soll lösliche Kieselsäure mit Kalkwasser und Hausenblase
Niederschläge wechselnder Zusammensetzung ergeben und durch lösliches Aluminiumoxyd
oder.Eisenoxyd sowie durch Albumin oder Casein gefällt werden.
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Es wurde auch ein Verfahren zum Klären oder Reinigen von Flüssigkeiten,
die kolloidal gelöste oder suspendierte Verunreinigungen enthalten, beschrieben,
nachdem unter Zuhilfenahme von Alginaten gearbeitet wird. Hierbei wurde festgestellt,
daß der Zusatz von Alginaten allein eine nur sehr langsame und unvollständige Fällung
der fein verteilten Verunreinigungen bewirkt. Es wurde deshalb vorgeschlagen, die
fällende Wirkung der Alginate durch Zusatz von festen, flüssigen oder gasförmigen
Substanzen zu beschleunigen, die mechanisch auf die Abtrennung der suspendierten
und koagulierten Verunreinigungen wirken. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, eine
durch fein verteilte Kieselsäure verunreinigte schwefelsaure Lösung vonEisen-und
Titansulfat, die z. B. beim Aufschlu3 von Ilmenit erhalten wird, durch Behandlung
mit Alginatlösungen und feinem Sand zu klären und zu reinigen.
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Es -wurde nun gefunden, daß man schwer filtrierbare Kieselsäure durch
Zugäbe geringer Mengen von die Aüsflockung begünstigenden kolloidalen Substanzen,
wie z. B. Leim, Gelatine, Hausenblase, deren Brauchbarkeit zur Abscheidung schwer
filtrierbarer Substanzen aus Flüssigkeiten allgemein bekannt ist, praktisch vollständig
abscheiden kann, wenn man in salzsauren Lösungen arbeitet und die Abscheidung bei
einer Säurekonzentration von etwa 17 bis qo g Salzsäure in xoo ccm Flüssigkeit durchführt.
Hierdurch wird die schwer abscheidbare Kieselsäure in leicht filtrierbare Form übergeführt,
so daß sie ohne Schwierigkeiten durch Filtrieren, Absetzen, Zentrifugieren o. dgl.
von der Flüssigkeit getrennt werden kann.
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Im allgemeinen genügen schon sehr geringe Mengen des Ausflockungsmittels
zur Erreichung
des erstrebten Zweckes. Für iooo 1 einer kieselsäurehaltigen
Eisenchloridlösung hat sich z. B. ein Zusatz von etwa 2 bis 3 1 Leimbrühe als ausreichend
erwiesen, um eine restlose Ausflockung der Kieselsäure hervör= zurufen.
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Der Salzsäuregehalt richtet sich nach dei Natur der abzuscheidenden
Kieselsäure. Es ist nicht möglich, für alle Fälle eine gleichbleibende Säurekonzentration
anzugeben. Im allgemeinen hat sich eine Konzentration von etwa 2o g H Cl auf ioo
ccm Flüssigkeit am vorteilhaftesten erwiesen. Wenn die Flüssigkeit vorher zum Kochen
gebracht worden ist, vermag man dagegen schon mit etwa 17,2 g .H Cl auf ioo ccm
Flüssigkeit eine gleich gut ;filtrierende und quantitative Fällung zu erzielen.
Folgende Tabelle gibt über den Einfluß der verschiedenen Säuren und ihrer Mengen
auf die Ausfällung von Kieselsäure durch Zugabe gleicher Mengen einer die Ausflockung
begünstigenden kolloidalen Substanz, wie Leim, Gelatine oder Hausenblase, näheren
Aufschluß.
| 6g iog zog ;og 409 |
| ioo ccm Flüssigkeit enthalten an Säure von der vorhandenen
Kieselsäure werden gefällt |
| °% I o/0 °ln °/n % |
| HCl............ 51,84 7334 9903 9882 99,03 |
| HSP04.......... 7,28 6,37 8,45 24,o6 - |
| H2S04......... 2,56 3,05 10,00 37,95 - |
| HN03.......... 2,63 2,22 3,66 29,09 - |
| CH" COOH ..... o,28 1,32 o,49 0,90 - |
Die angeführten Vergleichsversuche zeigen, daß von den uistersuchten Säuren Salzsäure
allein eine praktisch quantitative Fällung der Kieselsäure bewirkt. Diese quantitative
Fällung wird in dem untersuchten Fall bei einem Gehalt von 2o g Salzsäure in ioo
ccm Flüssigkeit erreicht. Eine weitere Erhöhung der Sa:lzsäuremenge hat in diesem
Fall keinen Einfluß auf die Abscheidung der Kieselsäure. In anderen Fällen ist es
jedoch zweckmäßig, den Salzsäuregehalt über :2o g hinaus zu erhöhen.
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Durch mäßiges Erwärmen kann man im allgemeinen die flockige Ausscheidung
fördern; es können° z. B. Temperaturen bis zu etwa 70° C, mitunter noch höhere,
angewendet werden.
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Bei geeigneter Säurekonzentration erfolgt die Abscheidung der zu fällenden
Kieselsäure in der Regel innerhalb weniger Minuten, wobei man die Kieselsäure in
so großer Reinheit erhält, daß sie nach dem Auswaschen, welches sehr leicht vor
sich geht, und Glühen ein weiches mehlartiges Pulver darstellt.
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Gegenüber den bisher üblichen Reinigungsmethoden besitzt das vorliegende
Verfahren neben dem bereits erwähnten Vorteil der Erzielung sehr reiner Erzeugnisse
noch weiterhin den Vorzug der Zeitersparnis, der Billigkeit und der restlosen Entfernung
der zu fällenden Stoffe in reiner Form.
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Die Fällungsmittel wirken am raschesten in gequollener Form oder als
Brühe. Man kann sie aber z. B. auch in fester Form zusetzen, in welchem Falle abgewartet
werden muß, bis die Quellung bzw. Lösung eingetreten ist. Der Vorgang kann hierbei
z. B. durch Rühren gefördert werden.
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Weiterhin-kann man z. B. durch Einleiten von Luft oder anderen Gasen,
Rühren, Schütteln u. dgl. Maßnahmen die Abscheidung begünstigen.' So scheidet sich
z. B. aus einer salzsauren Lösung von Kieselsäure, in welche Gelatine unter Rühren,
Schütteln, Gasdurchleiten o. dgl. eingetragen wird, die Kieselsäure in gut filtrierbaren
Flocken aus, während bei einfachem Eintragen und ruhigem Stehenlassen sich nach
etwa io bis i2 Stunden eine zusammenhängende Masse bildet. Beim Vorgehen in ersterer
Weise und Eintragen der Gelatine in fester Form werden ioo °/o der Kieselsäure ausgefällt,
wobei man etwa io Minuten zum Filtrieren benötigt. Beim Vorgehen in letzterer Weise
werden dagegen 98,36 °/o der Kieselsäure (bei Eintragung der Gelatine in fester
Form) bzw. 99,92 °/o der Kieselsäure (bei Eintragung der Gelatine in Lösung, i :
ioo) ausgefällt; in diesem Falle benötigt man etwa 6o bzw. 40 Minuten zum Filtrieren.
Beispiele 1. Kieselsäureabscheidung aus Natronwasserglaslösung. 1 1 einer 57,765
g Si 02 enthaltenden Wasserglaslösung wurde reit 1,51 konzentrierter Salzsäure versetzt,
auf 70° C erwärmt und dann mit etwa 5 g Gelatine i Stunde lang ,gerührt; die Kieselsäure
setzte sich gut ab, die überstehende Flüssigkeit war spiegelblank und filtrierte
gut; der ausgewaschene Niederschlag wog 57,88 g, das Filtrat enthielt keine Spur
Kieselsäure.
Derselbe Versuch wurde auch ohne Gelatinezusatz ausgeführt.
Die nicht mit Gelatine versetzte Lösung war auch nach etwa 2 Stunden nur ganz schwach
getrübt und filtrierte äußerst langsam.
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Es lassen sich mit Gelatine auch größere Mengen als die etwa zehnfache
Menge Kieselsäure fällen. So vermag man z. B. o,2888 g Kieselsäure ohne Kochvorbehandlung
mit o,o8 g Gelatine und nach einer Kochvorbehandlung mit 0,04 g Gelatine quantitativ
zu fällen. Mit 0,04 g Gelatine ohne Kochvorbehandlung werden dagegen nur
99,03 % der Kieselsäure gefällt, mit o,o2 g Gelatine nur 87 °4, mit o,oo2
g Gelatine nur 32 °/o und mit o,ooi g Gelatine nur 18,56 °/o der Kieselsäure. In
allen Fällen ist Gelatine im Filtrat nachweisbar.
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2. Kieselsäureabscheidung aus Feldspataufschluß. 2o g Feldspatpulver
wurden mit ioo g Sodaborax aufschließend geschmolzen, die Schmelze in Salzsäure
gelöst und bei etwa 2o g H Cl-Gehalt in je ioo ccm Flüssigkeit bei 70° C mit einem
linsengroßen Stückchen Hausenblase in gequollener Form unter Rühren die Kieselsäure
innerhalb einer 1/2 Stunde gefällt. Gefunden 70,76 % Si 0" während durch
dreimaliges Eindampfen mit Salzsäure, was a Tage erforderte, 7o,66 °f, Si02 gefunden
wurde.
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3. Entfernung der Kieselsäure aus einem Zirkonsilikataufschluß. 2
g Zirkonsilikat wurden in etwa 2o g Sodaboraxschmelze im Platintiegel aufgeschlossen,
die Schmelze in Wasser + Salzsäure (i : i) gelöst. Die Flüssigkeit war klar, ohne
Ausscheidung einer Kieselsäuretrübung. Setzte man dagegen in einem zweiten Versuch
Gelatine hinzu, so fiel fast augenblicklich die Kieselsäure in flockiger Form aus,
und die Flüssigkeit könnte rasch von dem festen Niederschlag getrennt werden.