Verfahren zum Dispergieren von unlöslichen mineralischen Sedimenten sowie Additive zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dispergieren von unlöslichen mineralischen Sedimenten, nämlich Tonen, in einer überwiegend Wasser enthaltenden Flüssigkeit - im folgenden Wasser - sowie Additive zur Durchführung des Verfahrens.
Dispergierte mineralische Sedimente, nämlich Tone, dienen u.a. dazu, als Wasserzusatzmittel für die Reinigung und Klärung von Gewässern, Industriewässern und Abwässern eingesetzt zu werden, aber auch zur Klärung von Trinkflüssigkeiten, wie Fruchtsäften, und zur Reinigung von natürlichen Gewässern, wie Teichen und Sumpfgewässern. Es ist auch bekannt, mineralische Sedimente für die innerliche und äußerliche therapeutische und balneologische Anwendung in Wasβer zu dispergieren.
Die stehenden oder fließenden Gewässer werden oftmals mit den aus Abwässern oder Luft adsorbierten, wasserunlöslichen Schweπuetallverbindungen, polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen, Nitraten und anderen Schadstoffen kontami-
niert, die wiederum mit anderen Chemikalien, wie Tensiαen gereinigt werden. Für die Klärung von Gewässern werden auch Flockungshilfsmittel, wie Chloride und/oder Sulfate von Eisen und Aluminium, eingesetzt, die in bestimmten. pH-Bereichen vo- iuminöse Niederschläge bilden. Die Verwendung dieser Chemika¬ lien ist in Hinblick auf das ökologische Gleichgewicht der Gewässer nicht unbedenklich.
Es ist bekannt, dispergierte mineralische Sedimente, nämlich Tone, zur Klärung von Wässern zu verwenden. Insbesondere bei feingemahlenen, das heißt eine mittlere Korngröße kleiner als 10 μ , aufweisenden Tonen, kann eine Dispergierung nur mit erheblichem Aufwand durchgeführt werαen. Quellfähige Tonmineralien aus der Gruppe der Aluminiumsilikate (Bentonit, Mont- morillonit etc.) werden für vielfältige Aufgaben eingesetzt. Neben natürlich vorkommenden Calcium- und Natriumbentoniten gibt es eine Vielzahl von modifizierten Be toniten für spezielle Aufgabenbereiche.
Um eine Dispergierung in wässriσen Medien zu erreichen, ist jedoch eine aufwendige und teuere Technik, wie eine Bentonit- Mischanlage, einzusetzen, um einer Agglomeration der einzelnen Teilchen entgegenzuwirken. Diese Technik lohnt sich nicht für die Herstellung kleiner und mittlerer Mengen.
Aufgabe der Erfindung ist, das Dispergieren von mineralischen Sedimenten, nämlich Tonen, wesentlich zu erleichtern und Additive bereitzustellen, die sich für verschiedene Zwecke eignen, bei denen dispergierte mineralische Sedimente der ein- gangs genannten Art verwendet werden sollen. Es soll ein für Gewässer, insbesondere für die Teiche und Biotope geeignetes, neuartiges Additiv Konzipiert werden, das sich gut im Wasser
verteilt, Schadstoffe adsorbiert und ausschließlich natürliche und umweltschonende Bestandteile enthält. Zur Lösung der Erfir.dungsau gabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dεss das ine- rausche Sediment in pulverisierter Form mit einem Gemisch aus einem kristallinen Säuerungsmittel und einer unter Reaktion mit dem gelösten S uerungsmittel gasabgebεn en Substanz homogen gemischt wird, anschließend dem Wasser beigefügt wird, wobei durch die nachfolgende Entwicklung von Gasbläs- chen unter Reaktion des Säuerungsmittels m t der gasabgebenden Substanz eine Dispergierung des pulverigen mineralischen Sedimentes erfolgt.
Mit dem vorgenannten Verfahren ist möglich, auf komplizierte Mühlen und Dispergatoren zu verzichten und trotzdem in kurzer Zeit eine Dispersion herzustellen, die allen Anforderungen genügt. Erfin ungs emäß wird die Dispergierung durch Gasbildung zwischen den einzelnen Tonteilchen bewirkt, eine Agglomeration wird so verhindert. Diese Technik ermöglicht den Einsatz von Aluminiu silikater. auch dort, wo keine geeignete Technik für die Dispergierung zur Verfügung steht. Sie schafft darüber hinaus eine Vielzahl von neuen Anwendungsmöglichkeiten und damit verbunden auch neue Produkte.
Ein besonderer Vorteil ist, dass je nach Einstellung dem Gemisch aus S uerungsmittel und gasabgebender Substanz auch der pH-Wert der wässrigen Phase eingestellt werden kann.
Die für die Durchführung des Verfahrens geeigneten Additive sind zunächst dadurch gekennzeichnet, dass das unlösliche mineralische Sediment ein Ton ist. Die mittlere Korngröße eines solchen Tons liegt üblicherweise unter 2 um, wobei ein Bereich 1 μ bis 20 ym eingehalten werden sollte. Es soll aber
nicht ausgeschlossen werden, dass auch grobkörnige Bestandteile bis 2 mm Körnung in geringer (unter 5 Gew.-%) Menge enthalten sind. Der Ton ist mit einem Gemisch aus einem kristallinen, organischen Säuerungsmittel und einer unter Reak- tion mit dem gelösten Säuerungsmittel gasabgebenden Substanz zu einer Substanz gemischt, die bei Einführung in Wasser, ähnlich wie bei bekannten Brausetabletten, aufbraust und feinperlige Gasbläschen abgibt. Der Ton selbst ist im Wasser praktisch unlösbar; er kann bei feiner Körnung aber gut dis- pergiert werden.
Als das mineralische Sediment kommt ein natürliches, wasserhaltiges Silicat in Frage, vorzugsweise ein Silikat aus der Gruppe von Calciumsilikaten, wie L rmt, aus der Gruppe von Aluminiumsilikaten, wie Bentonit, Zeolith oder Montmoriilo- nit, oder aus der Gruppe von Magnesiumsilikaten, wie Talk oder Sepiolith, oder eine Mischung daraus.
Insbesondere wird auf das zu den longesteinen zählende Ben- tonit verwiesen. Das Bentonit ist seit langen u.a. als Hilfsmittel in kosmetischen Pudern, als Klär ittei für Flüssigkeiten und als Trägerstoff bekannt. Das Bentonit besitzt zahlreiche wertvolle Eigenschaften, wie Quellfähigkeit und Ionen- austauschvermögen .
Es hat sich gezeigt, dass eine Verwendung von feingemahlenem Ton, bei dem ein gewisser Grobkornanteil bis 2 mm Korngröße vorhanden ist, günstig für die Gasbildung ist, insbesondere dann, wenn das Additiv insgesamt aus möglichst viel Ton und weniger gasbildenden Stoffen besteht. Bei einer Feinstvermahlung muss der Anteil an gasbildenden Stoffe größer als bei einer gröberen Vermahlung sein, um eine gleich gute Auflösung des Additivs im Wasser zu erreichen.
Die gasabgebende Substanz ist vorzugsweise ein pulveriges Carbonat oder Hydrogencarbonat, wie Natriu hydrogencarbonat, bekannt als Natron (NaHC03) . Natriumhydrogencarbonat ist phy- siologisch unbedenklich und wird u.a. als Bestandteil von Backpulvern verwendet. Die Reaktionsgleichungen sind bekannt; es entsteht CO2.
Als wasserlösliche organische Säure wird verzugsweise ist ei- ne Säure aus der Gruppe der Fruchtsäuren gewählt, wie Citro- nen- oder Weinsteinsäure, oder ein Gemisch aus mehreren Fruchtsäuren. Auch Ascorbinsäure ist geeignet. Die Fruchtsäuren weisen aromabildende und antimikrobielle Eigenschaften auf und müssen nicht als Zusatzstoffe deklariert werden. Je nach stöchiometrischer Einstellung zur gasabgeber.den Substanz kann der sich einstellende pH-Wert festgelegt werden.
Der Reinigungseffekt des erfindungsgemäßen Mittels beruht auf einer besonders hohen Austauschkapazität der feinen Partikeln der Mineralteile, die es ermöglicht, die im Wasser suspendierten Schwebstoffe au zunehmen. So hat sich Dispersion aus Bentonit in einer wässrigen Phase auch als nützlich erwiesen für die Reinigung von Wässern, aus denen Farbpartikel entfernt werden müssen.
Der Reinigungseffekt kann mit einem Zusatz von biologisch abbaubaren Tensiden, beispielsweise Zuckertensiden, verstärkt werden. Die Zuckertenside zeichnen sich durch gute ökologische Verträglichkeit aus.
Da die Bestandteile des Additivs natürliche Produkte sind, verhält sich das Additiv im Wasser unbedenklich. Die durch
das Additiv aufgenommener. Schadstoffe können in bekannter Weise mechanisch aus dem Gewässer entfernt werden.
Auch eine Anwendung in balneoiogischer und kosmetischen Hln- sieht hat sich bewährt, wobei die Additive unα das eingangs genannte Verfahren ebenfalls eingesetzt werden können. Auch Ascorbinsäure ist geeignet.
Es ist weiterhin bekannt, dem Badewasser sogenannte „Badesal- ze* hinzuzufügen, beispielweise die m der Balneotherapie verwendeten Kohlensäurebäder mit Fichtennadelöl, die als Koh- lensäure-Trägεr Natriumh c-rcgencarbonat u d als Kohlensäure- Entwickler Alu iniumsuifat enthalten. Weiterhin s nd Sprudeltabletten bekannt, die außer Natriumhyαrogencarbonat u.a. Citronensäure, pflanzliche Extrakte, Duftstoffe, Tenside,
Glycin und Kieselsäureanhydrid enthalten. Auch andere übliche Pfiegeöle, einschließlich Siiiconöle können zugemischt werden.
Dem Additiv können Trockenauszüge von Pflanzen und Heilkräutern und natürliche Reibmittel, wie Quarzsand oder Bernsteinstaub beigemischt werden.
Als Sediment wird auch aus Nordafrika importierte, sogenannte Lavaerde benutzt, die sich aus Silizium- und Magnesiumsalzen, sowie Eisen-, Aluminium- und Calciu oxiden zusammensetzt. Die Lavaerde wirkt auf die menschliche Haut, ohne die Cberflä- chenaktivität des Wassers herabsetzen zu müssen, d.h. die Tenside sind nicht erforderlich. Die Lavaerde wird in Pulver- oder Pastenform auf den Markt gebracht. Nach dem Verbrauch hinterläßt die Lavaerde große Rückstände in der Badewanne, die gründlich ausgespült werden müssen. Eine ausreichende
Dispersion ist nicht gegeben. Auch für ein solches Sediment kann das eingangs genannte Verfahren benutzt werden.
Ferner können dem Additiv ätherische le, wie Kamillenöl, und/oder pharmazeutische Substanzen, wie Baldrianextrakt, sowie Farbstoffe zugefügt werden. Es sei darauf hingewiesen, daß bei einem balneologisch und therapeutisch anzuwendenden Produkt auschließlich natürlicne und u weitschonende Bestandteile zu finden sein sollten.
Der Therapie- und Reinigungse fekt des erfindungsgemäßen Pulvers oder Tablette beruht auf einer besonders hohen Austauschkapazität der feinen Partikeln der Mineralteile, die es ermöglicht, die Schmutz- und Fettpartikeln aus der Körper- Oberfläche aufzunehmen, zu entfernen und abzuspülen. Da die Bestandteile des Additivs natürliche Produkte sind, verhält sich das Additiv im Abwasser neutral. Ein weiterer Vorteil ist, daß die natürliche Schutzschicht von Körper- bzw. Kopfhaut in Gegensatz zur Verwendung von Tensiden nicht angegrif- fen wird.
Das innerlich angewandte Acditiv wirkt vermutlich adsorptiv auf Dantigifte, Lipide und Alkaioide, äußerlich als Badezusatz schmerzlindernd und entzündungshemmend,
Vorzugsweise wird das Additiv zu Tabletten komprimiert, die relativ klein und daher einfacher zu dosieren sind, insbesondere zum Einnehmen als Medikament in der Form einer Brausetablette.
Dem pulverigen Additiv können Pflege- oder Speiseöle beigemischt werden. Als Pflegeöle können u.a. Mandel-, Jojoba- oder Avocadoöie Verwendung finden. Aus der Gruppe Speiseöle
kommen beispielsweise Oliver:-, Nußkern-, Weizenkeim- oder Sonnenblumenöle in Betracht. Die Aufgabe der öle ist, die während des 'Jmrü rens entstandenen Gasbläscher- festzuhalten. Darüber hinaus ist zweckmäßig, das Additiv gemäß Erfindung zur Herstellung von kos etisschen Schäumen „in situ"* zu verwenden .
So können nach Bedarf tensidfreie Haar- oder Handwaschmittel, Rasier- oder Duschbad-Schaum oder dergleichen zu Hause herge- stellt werden, ohne dass fertige, häufig teuere Produkte gekauft werden müssen. Dies ist vo Vorteil insbesondere dann, wenn dem Benutzer an einem geruchsneutraler, kosmetischen Schaum gelegen ist, oder wenn der Benutzer allein einen bestimmten Duft und dessen Intensität auswählen will. Ein ande- rer positiver Aspekt des erfindungsgemäßen Schaumes ist die Möglichkeit der Verwendung eines solchen hausgemachten Mittels bei der Anfälligkeit für bestimmte Allergien.
Das Schaumvermögen hängt u.a. vom Flüssigkeitsvolumen, den mechanischen Bedingungen und der Temperatur ab.
Um eine schnellere Verteilung auf dem Wasser zu erreichen, können optional in geringen Konzentrationen leicht abbaubare öle in das Additiv eingemischt werden.
Vorzugsweise wird das Additiv zu Brausetabietten komprimiert, die relativ klein und daher einfacher und handlicher zu dosieren sind.
Beispiele der Rezepturen: (Alle Silicate sind auf eine Restfeuchte von ca. 4-10 % getrocknet. )
Beispiel 1 .
Es wird folgende Zusammensetzung für ein balneologisch anwendbares, pulveriges Additiv vorgenommen. Ein Gemisch aus: - 6B Gew.-% Natrium-Bentonit (Korngröße 0 bis 1,5 mm),
- 20 Gew.-% Natriumhydrogencarbonat,
- 10 Gew.-% Citronensäure,
2 Gew.-% Titandioxid. wurde in einer Tablettiermaschine zu Brausetabietten von der Größe:
Durchmesser 18 mm,
Dicke 5 mm zusammengepress . Bei Einbringen vcn IC Tabletten in 28°C heißes Badewasser ergibt sich eine gut dispergierte Natnum- Bentonit-Suspension.
Beispiel 2.
Ein Additiv-Gemisch aus: 60 Gew.-% aktivierter Calci m-Bentonit, 30 Gew.-% Natriumhydrogencarbonat,
10 Gew.-% einer Mischung von Citronen- und Weinsäure.
Beispiel 3.
50 Gew.-% Montmorillor.it, 20 Gew.-% Zeolith
20 Gew.-% Natriumhydrogencarbonat, 10 Gew.-% Citronensäure
wurde ebenso in einer Tablettiermaschine zu Brausetabletten zusammengepresst.
Das im Beispiel 1 beschriebene Pulver wird in dicht verschließbaren Beutel-Verpackungen je 500 Gramm konfektioniert.
Die Tabletten (Beispiele 2 und 3) werden in 0,25-Liter- Gläsern mit Deckel verpackt. Der Zusatz von Titandioxid hellt die graue, kristalline Mischung auf. D e Tabletten haben eine glatte, porenfreie Oberfläche.
Beispiel 4.
- 20 Gew.-* Natrium-Bentonit
- 45 Gew. -% Sepiolith, puiv. ,
- 20 Gew.- Natriumhydrogencarbonat, - 15 Gew.-% Citronensäure.
Be βpiβl 5.
- 60 Gew . - * Natπum-Bentonit (Korngröße 0 bis 0 , 3 mm) ,
- 30 Gew . -% Natriumhydrogencarbonat,
- 10 Gew . - % Oxalsäure .
Das in den Beispielen 4 und 5 beschriebene Gemisch eignet sich sowohl für die Balneotherapie als auch für die Klärung von Gewässern.
Beispiel 6.
- 60 Gew.-% Calcium-Bentomt (Korngröße 0 bis 1,3 mir.), - 30 Gew.-% Natriumhydroσer.carbonat,
- 10 Gew.-% Apfelsäure.
Beispiel 7.
- 65 Gew.-% Montmorillonit (Korngröße 0 bis 1,5 mm),
- 20 Gew.-I Natriumhydrogencarbonat, - 12 Gew.-% Citronensäure,
- 3 Gew.-% Sorbitanester als nichtionisches Zuckertensid.
Beispiel 8.
- 85 Gew.-% aktiviertes Caicium-Bentonit, - 15 Gew.~% Oxalsäure.
Beispiel 9.
- 72 Gew . -% Montmorillonit,
- 14 Gew . -% Natriumhydrogencarbonat ,
7 Gew . -?. Citronensäure, - 5 Gew. - % Gelatine als Flockungsmittel .
Sei spiel 10 .
- 66 Gew.-% aktivierter Calcium-Bentonit,
- 14 Ge .-% Natriumhydrogencarbonat,
6 Gew.-% Natriumcarbonat, - 7 Gew.-% Oxalsäure,
7 Gew.-% Natriumchlcrid.
Beispiel 11.
- 36 Gew.-% modifizierter Natrium-Bentonit, - 36 Gew.-% Zeolith,
- 13 Gew.-% Natriumhydrogencarbonat,
- 7 Gew.-% Oxalsäure, 3 Gew.-% Gelatine
wurde in einer Tablettiermaschine zu Brausetabletten von de: Größe:
Durchmesser 40 mm, Dicke 15 mm zusammengepresst .
Beispiel 12.
Es wird folgende Additiv-Mischung für die Klärung von Gewäs- sern mit Farbpartikeln vorgenommen:
- 52 Gew. ~% Calciu - oder Natrium-Bentonit,
- 26 Gew . -% Natriumhydrogencarbonat,
- 14 Gew.-* Citronensäure
6 Gew.-% Natriumcarboxymethyicellulose
- 2 Gew.-% Borsäure, puiv.
Beispiel 13.
- 65 Gew.-% Montmorillonit (Korngröße 0 bis 2,0 mm),
- 20 Gew.-% Natriumhydrogencarbonat,
- 15 Gew.-% Citronensäure.
Die Mischung eignet sich ebenso für die Klärung von Gewäs- sern.
Beispiel 14 (Spülflüssigkeit für Hände) Ein Gemisch aus:
- 45 Gew.-% Natrium-Bentonit,
- 20 Gew.-% Natriumhydrogencarbonat, - 15 Gew.-% Weinsäure,
- 15 Gew.-% Fructose,
5 Gew.-% Orangenaroma wird in Wasser dispergiert.
Zur Zubereitung von Bädern und Waschflüssigkeiten (Human- Anwendung) eignen sich die in den Beispielen 15 bis 19 angegebenen Mischungen.
Beispiel IS.
- 60 Gew.-% Caicium-Bentonit,
- 20 Gew.-% Natriumhydrogencarbonat, - 10 Gew.~% Ascorbinsäure,
- 10 Gew.-% Fichtennadeipulver (getrocknet) .
Beispiel 16.
- 40 Gew.-I Natrium-Bentonit,
- 35 Gew.-% Natriumhydrogencarbonat, - 15 Gew.-% Citronensäure,
- 10 Gew.-% Pulver aus Kastanienblättern (getrocknet)
Beispiel 17.
- 70 Gew.-% Calciu -Bentαnit,
- 15 Gew.-% Natriumhydrogencarbonat, - 14 Gew.-% Citronensäure,
1 Gew.-% etherisches Orangenöl (Citrue aurantium dulcis)
Beispiel 18.
- 65 Gew.-% Montmorillonit,
- 20 Gew.-0. Natriumhydrogencarbonat, - 14 Gew.-% Citronensäure,
- 1 Gew.-% Teebau öi ( Metaleuca Alternifclia) .
Beispiel 19.
- 79 Gew.-% alkalisch aktivierter Calcium-Bentonit, - 20 Gew.-°5 Citronensäure,
1 Gew.-% Rσs arinöl (Rosmarinus officinalis) .
Zur Zubereitung einer Dispersion zur Klärung fäkalverschmutz- ter Gewässer
Beispiel 20.
Es wurde eine Dispersion zur Klärung fäkalverschmutzter Gewässer zubereitet:
- 50 Gew.-% Montmorillonit,
- 30 Gew.-% Mineralsalze, - 12 Gew.-% Natriumhydrogencarbonat, 6 Gew.-% Citronensäure, und
- 2 Gew.-% Glycerin.
Beispiel 21.
Es wird folgende Zusammensetzung für einen pulveriges Händewaschmittel vorgenommen:
- 60 Gew.-% aktivierter Caic um-Bentonit, - 18 Gew.-% Natriumhydrogencarbonat,
- 9 Gew.-% Weinsäure,
- 5 Gew.-% Zuckertenside,
- 4 Gew.-% Pflegeöle, 3 Gew.-* Giycerin, - 1 Gew.-% Bernsteinstaub als natürliches Reibmittel.
Beispiel 22.
Es wird folgende Zusammensetzung für ein Waschmaschinen- Pulver zum Waschen schmutziger Wäsche vorgenommen:
- 33 Gew.-* aktivierter Caicium-Bentonit,
- 15 Gew.-% Zeolith,
- 12 Gew.-% Natriumcarbonat,
- 15 Gew.-% Natriumhydrogencarbonat,
- 15 Gew.- Oxalsäure, - 5 Gew.-% Borsäure, pulv.,
- 3 Gew.-% Giycerin,
- 2 Gew.-% Duftöle.
Es wurden folgende Zusammensetzungen für eine Brausetablette zur inneren Einnahme zubereitet:
Beispiel 23.
- 50 Gew. -% Bentoni turn Ph . Eur . III , - 25 Gew . -% Natriumhydrogencarbonat ,
- 12 Gew.-% Weinsäure,
- 10 Gew.-* Zuckerstoffe oder Zuckeraustauschstoffe,
6 Gew.-% Natriumcarboxymethylcellulose
und
Beispiel 24.
- 45 Gew.-% Natrium-Bentonit,
- 20 Gew.-% Natriumhydrogencarbonat, - 15 Gew.-% Weinsäure,
- 15 Gew.-% Fructose,
- 5 Gew,-% Orangenaroma.
Beispiel 25.
Es wurde eine pulverige Mischung aus
- 72 Gew.- Natrium-Bentonit,
- 16 Gew.-% Natriumhydrogencarbonat,
- 12 Gew.-% Citronensäure, in ein Glasbehältnis (nicht dargestellt) mit Skalenstrich aufgeschüttet. Der Mischung wurde 1 Gew.-% Neem-Extrakt zugemischt. Die Pulverschicht wurde mit einer flüssigen Mischung aus 20 Gew.-% vom kaltgepreßten Olivenöl, 1 Gew.-% Neem- Blätter-Extrakt und 0,5 Gew.-δ Rosmarinöl bedeckt.
Nachdem alle Komponenten innig verrührt worden sind, wird soviel Wasser zugegeben, bis der entstehende Schaum die gewun- schet Konsistenz erlangt und das Volumen auf die mehrfache Höhe des Skalenstriches angewachsen ist. Der selbstgemachte Schaum ist vor allem als Haarpflege zu verwenden. Das kaltge- preßte Olivenöl zeichnet sich durch einen höhen Gehalt an Vitamin E aus. Der Zusatz vom ätherischen Rosmarinöl verleiht der Mischung einen angenehmen Du t .