DE899645C

DE899645C - Verfahren zum Ausscheiden von festen Stoffen oder von Kolloiden aus Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE899645C
Application number: DEM3882A
Authority: DE
Inventors: Karl Ebner
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1949-10-28
Filing date: 1950-06-10
Publication date: 1953-12-14

Description

Nach dem Patent 883888 werden- feste Stoffe, die in Flüssigkeiten dispergiert oder in kolloider Form vorhanden sind, dadurch ausgeschieden, daß in einem Klärgefäß durch Gleichstrom, der in einer Stromstärke von etwa 1 bis 15 Ampere je Quadratdezimeter Kathodenfläche angewendet wird, die Stofie zum Ausflocken gebracht und gleichzeitig oder anschließend durch Gasbläschen, die z. B. durch elektrische Zersetzung chemischer Verbindungen an der Kathode entstehen, an die Oberfläche der Flüssigkeit transportiert werden, von der sie entfernt, z. B. abgeschöpft, oder abgestrichen werden. Dabei wird die Kathode vorteilhaft am Boden des Klärgefäßes angeordnet, und es kann die Anode an der Oberfläche der Flüssigkeit oder in geringem Abstand von z. B. 2 bis 0,5 cm über der Kathode angebracht sein. Im letzten Falle wird sie zweckmäßig aus gelochtem Metall oder als Gitter- oder Drahtelektrode ausgebildet, damit die an den Elektroden entstandenen Gasbläschen möglichst unge- ao hindert in der zu klärenden Flüssigkeit aufsteigen können. Um Flüssigkeitszirkulationen innerhalb des Klärbehälters zu unterbinden, die die Abscheidung der festen Stoffe stören könnten, werden die Elektroden vorteilhaft so bemessen, daß* sie sich über den ganzen Querschnitt des Klärbehälters erstrecken. In vielen Fällen empfiehlt es sich, an die AusfLokkung der abzuscheidenden festen Stoffe eine Nach-

behandlung mit Gleichstrom anzuschließen, der hierbei mit etwa dem hundertsten bis zwanzigsten Teil der Stromstärke der ersten Behandlung angewendet wird. Dadurch wird erreicht, daß die ausgeflockten festen Teilchen sehr schnell an die Oberfläche der Flüssigkeit transportiert werden.

Es wurde nun gefunden, daß die Ausflockung und

auch die Klärung der Flüssigkeit von, den ausgeflockten Bestandteilen noch dadurch beschleunigt

ίο werden kann, daß besondere Elektroden verwendet werden. So hat sich gezeigt, daß die Ausflockung schneller vor sich geht, wenn Elektroden verwendet werden, -die unter der Einwirkung des elektrischen Stromes Bestandteile, z. E. Metalle, in die zu klärende Lösung abgeben, die darin in· fester Form,

z. B. als unlösliche oder schwer lösliche Hydroxyde, basische Salze od. dgl., auftreten. Insbesondere kommen unedle Metalle, wie Aluminium, Zink, Eisen, Kupfer od. dgl., als Elektrodenmaterial in Frage.

In der Wirkung dieser Metalle bestehen noch einige Unterschiede. Anscheinend haben die Metalle, die nach der Spannungsreihe die unedelsten sind, die beste Wirkung. So hat sich z. B. gezeigt, daß' Vorteile dadurch erreicht werden können, daß man Metalle als Elektrodenmetall verwendet, die dieselben oder ähnliche Bestandteile an die zu klärende Flüssigkeit abgeben wie die, die aus der Flüssigkeit ausgeschieden werden sollen. Beispielsweise kann aus einer konzentrierten, z. B. gesättigten Natriumchloridlösung, die stark mit Tonteilchen u. dgl, verunreinigt ist, bei Gleichstrombehandlung während der Ausflockung und bei Verwendung von Aluminium als Anode das Ausklären in der halben Zeit durchgeführt werden wie bei der Verwendung von Eisen- oder Kupferelektroden unter sonst gleichen Bedingungen.

Bei zweistufiger Behandlung empfiehlt es sich, Elektroden, die Bestandteile an die zu klärende Lösung abgeben, nur in der ersten Stufe zu verwenden, da sich gezeigt hat, daß die Klärung längere Zeit dauert, wenn nach der Ausflockung der abzutrennenden Stoffe die Elektroden noch Bestandteile in die Flüssigkeit abgeben, die in dieser als feste Ausscheidungen, z. B. Hydoxydflocken, erscheinen. Diese Erscheinung läßt sich dadurch beseitigen, daß unlösliche Elektroden, insbesondere eine unlösliche Anode, verwendet werden. Ein anderer Weg besteht darin, während der Klärung in der zweiten Stufe die Elektroden mit genügend großem Abstand voneinander anzuwenden, so daß zwischen der Anode und der Kathode kein Stoffaustausch startfindet und Elektrodenbestandteile nicht in die Lösung übergehen und darin nachträglich als feste Stoffe ausgeschieden werden. Zweckmäßig wird die eine Elektrode, vorzugsweise die Anode, möglichst dicht unter dem Flüssigkeitsspiegel angeordnet. In diesem· Falle wird an den Elektroden praktisch nur Gas entwickelt, das die Abtrennung der ausgeflockten Teilchen in kürzester Zeit bewirkt.

Werden Gase, wie Chlor, an der Anode entwickelt, die in der geklärten Flüssigkeit unerwünscht sind oder die die Anode stark angreifen, so kann diese insbesondere, wenn sie nahe an der Flüssigkeitsoberfläche angeordnet ist, mit einem, Diaphragma umgeben werden. Aus dem Raum, zwischen Diaphragma und Anode kann das Gas in bekannter Weise abgeleitet werden. In diesen Raum kann auch eine andere Flüssigkeit als die zu klärende eingebracht werden, z. B. verdünnte Schwefelsäure, SuI-fatlösungen od. dgl., um auf diese Weise die Gasentwicklung an der Anode zu beeinflussen.

Statt mit Gleichstrom kann man in vielen Fällen auch mit Wechselstrom arbeiten, beispielsweise bei Verwendung von Aluminiumelektroden, da hierbei das Aluminium infolge seines passivierenden Charakters eine gewisse Gleichrichterwirkung hervorruft. Es kann in beiden Stufen mit Wechselstrom gearbeitet werden, oder es wird für die erste Stufe oder die zweite Stufe Wechselstromi und für die jeweils andere Stufe Gleichstrom benutzt. Wie bei der Gleichstrombehandlung liegt die günstigste Stromstärke für die erste Stufe bei etwa 1 bis 20 Ampere/dm² Elektrodenfläche zweckmäßig zwischen 10 bis 20 Ampere. Für die zweite Stufe können hierbei die Stromstärken ein Zwanzigstel bis ein Hundertstel der ersten Stufe oder noch weniger betragen.

Ein Beispiel diene zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

Bei spiel

Wenn Kieseritwaschwasser, das bekanntlich stark mit Ton- und Schmutzteilchen behaftet ist, geklärt werden soll, benötigt man für das etwa 250. g NaCl pro· Liter enthaltende! Waschwasser für die Vorbehandlung 15 Amp ./dm² und für die Nachbehandlung 0,1 bis 0,2 Amp..

Wenn aber die Elektroden in kurzem. Abstand voneinander liegen und beispielsweise aus Aluminium bestehen, so findet während der Nachbehandlung nach bereits erfolgter Ausklärung und nach erfolgtem Transport der Schlammflocken an die Oberfläche noch eine zusätzliche Flockenbildung in der Lösung statt, die den weiteren Klärvorgang stört. Unter anderem treten A1(OH)₃-Flocken auf. Wenn dagegen bei der Nachbehandlung die Elektroden anstatt 2 cm 50 cm entfernt liegen, so· kann die Flüssigkeit bereits mit dem vierhundertsten Teil der Stromstärke der Vorbehandlung geklärt wer- *¹⁰ den. In diesem Falle kommt es während der Nachbehandlung nicht mehr zu weiterer Flockenbildung, so daß die Flüssigkeit schneller bzw. mit geringerer Amperezahl bei der Nachbehandlung auf kristallklares Aussehen gebracht werden kann. Ein ahnlicher Erfolg läßt sich erzielen, wenn für die Nachbehandlung unlösliche, z. B. Kohleelektroden verwendet werden.

Zur Reinigung von Flüssigkeiten, hat man sich schon des elektrischen Stromes bedient, der unter Verwendung von Elektroden aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen durch die Flüssigkeit geleitet wurde. Dabei wurde indessen nur eine Spannung angesetzt, die nicht genügte, um eine Elektrolyse herbeizuführen. Demgegenüber wird nach der 1*5 Erfindung so gearbeitet, daß-Gase in der zu reinigen-

den Flüssigkeit entstehen. Dadurch wird die Abtrennung der aus der Flüssigkeit auszuscheidenden festen Bestandteile wesentlich verbessert.

Ferner ist bekannt, die Reinigung beliebiger Flüssigkeiten dadurch zu bewerkstelligen, daß man sie der Elektrolyse mittels Elektroden aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen unterwirft, welche in die Flüssigkeiten eintauchen. Beim Durchgang des elektrischen Stromes, welcher mittels des Elektrolyts zwischen den Elektrodenplatten erzeugt wird, findet hierbei eine Zersetzung der behandelten Substanz statt, wodurch eine Abscheidung von. Gasen an den Elektroden und eine Zersetzung der letzteren eintritt, welche sich im Elektrolyt allmählich auflösen. Diese beiden Vorgänge bewirken zusammen die Bildung von Aluminiumoxyhydrat, welches ausflockend wirkt. Diese Flocken umgeben die in der behandelten Flüssigkeit schwebenden Substanzen, und sobald diese durch die Bewegung der die Flüssigkeit zwischen den Elektroden durchziehenden Ionen mitgenommen werden, schlagen sie sich an den Elektroden nieder. Der Niederschlag, der hierdurch an den Platten anhaftet, verhindert eine sichere Reinigung und bringt ebenso die Gefahr der Verunreinigung der zu behandelnden Lösungen durch die schwebenden Substanzen mit sich, welche den Elektroden nach ihrer Einführung in die zu reinigende Flüssigkeit anhaften können. Diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren zur Ausscheidung von festen Stoffen, die in Flüssigkeiten feinverteilt, z.B.bis zur kolloidalen Form 'dispergiert sind bei einer Stromstärke von ι bis 20 Amp./dm² unter Ausflocken und gleichzeitigem bzw. anschließendem Transport der ausgeflockten Stoffe zur Oberfläche der Flüssigkeit durch an der Elektrode entstehende Gasbläschen, nach Patent 883 888, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Anode oder die Kathode oder beide Elektroden aus Metallen, wie Aluminium, Zink, Eisen und Kupfer, bestehen, durch die die Ausflockung gefördert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, insbesondere bei der Behandlung von Salzlösungen, nach der Vorbehandlung mit einer hohen Amperezahl pro Quadratdezimeter Elektrodenfläche die Nachbehandlung mit dem hundertsten bis vierhundertsten Teil der Stromstärke der Vorbehandlung erfolgt, wobei die Elektrodenabstände bei der Vorbehandlung 2 bis 0,5 cm betragen und bei der Nachbehandlung Elektrodenabstände angewendet werden, die sich möglichst der Flüssigkeitshöhe des Klärgefäßes nähern.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode von einem Diaphragma umgeben ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen Diaphragma und Anode mit anderen Flüssigkeiten als den zu klärenden gefüllt ist.
5. Verfahren nach Anspruch^ und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum zwischen Anode und Diaphragma erzeugte Gase getrennt abgeleitet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei Verwendung von Aluminiumelektroden mit Wechselstrom in einer oder beiden Verfahrensstufen gearbeitet wird.

Angezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 278 369.

1 5643 12.54