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Verfahren zur Herstellung harter hoehaktiver und hitzebeständiger Gele.
Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Herstellung harter hoehaktiver und hitzebeständiger Gele. Bei der Herstellung von Gelen zu Adsorptionszwecken wurde bisher der Reinigungsprozess im allgemeinen in der Weise durchgefühlt dass das Hydrogel mit Wasser ausgewaschen wurde. dessen Temperatur unter etwa 21 C(70 F) lag. Die scheinbare Dichte der Fertigprodukte stieg beim Erhitzen auf hohe Temperaturen zum Zwecke der Aktivierung während der ersten Rgeenererungsoperationen beträchtlich an. Nach wiederholter Regenerierung trat dann eine nennenswerte Veränderung in dem scheinbaren spezifischen Gewicht nicht mehr ein.
Es ist ferner bekannt, dass Hydrogele durch Waschen mit Wasser von Säuren und Salzen befreit
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des Wasehwassers entsprechend der gewünschten scheinbaren Dichte des Endproduktes gewählt wird.
Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Dichte des getrockneten Gels durch die Temperatur des für das Waschen des Hydrogels verwendeten Wassers geregelt und vorbestimmt werden kann. In dieser Weise können planmässig trockene Gele verschiedener Dichten hergestellt werden. Beispielsweise kann für Gele geringer Dichte die Temperatur des Wassers etwa 790 C (1750 F). fÜr Gele mittlerer Dichte etwa 66 C (150 F) und für Gele Eöberer Dichte 41 C (105 F) betragen.
Die Dauer der Waschoperation kann im allgemeinen 36-48 Stunden betragen. Innerhalb der Grenzen von 36 Stunden bis 120 Stunden kann die scheinbare Dichte des Endproduktes auch durch die Dauer der Wasehoperation mitbestimmt werden.
Die erfindungsgemäss hergestellten Gele sind durch ein hohes Adsorptionsvermögen für Gase, Dämpfe und Flüssigkeiten ausgezeichnet, das durch die Reaktivierung kaum eine Veränderung erleidet.
Das Verfahren gemäss der Erfindung wird beispielsweise folgendermassen ausgeführt.
Das Hydrosol wird nach bekannten Verfahren durch Zersetzen einer Silikatlösung durch Säuren unter lebhaftem Rühren hergestellt ; die Konzentrations-und Mengenverhältnisse sind so bestimmt.
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unter 0#1 N liegt, so kann man die Neigung zur Niederschlagbildung durch Kühlen des Reaktionsgemisches bzw. der Ingredienzien vor dem Mischen hintanhalten. Aus dem Hydrosol entsteht durch Erstarren zweckmässig bei etwa 21 C (700 F) das Hydrogel im Laufe von ungefähr 5 Stunden. Durch Auswaselen und Entwässern des Hydrogels erhält man ein hartes poröses hochaktives Endprodukt. Das Hydrogel wird nach der Koagulation und längerem Stehen in Stücke zerlegt und in geeigneter Weise weiterbehandelt.
Erfindungsgemäss wird die Reinigungsoperation des Hydrogels mit Wasser von über 210 C (70C F) bis ungefähr 79'C (175'F), vorzugsweise 660 C (150 F), ausgeführt. Die Dauer des Waschprozesses beträgt 36-48 Stunden und wird durch die Temperatur des Wassers und den gewünschten Reinheitsgrad bestimmt.
Danach trocknet man das Gel in einem Luftstrom zunächst bei 75-120 C und steigert nach und nach die Temperatur auf 300-4000 C. Durch diesen Troeknungsvorgang wird das Gel bis auf 5-15% seines Trockengewichtes entwässert. Das Endprodukt (von der Korngrösse 8-14 Maschen pro Seite des Quadratzolles, d. i. 3-6 Drähte pro Seite des Quadratzentimeters), dessen Hydrogel bei 66 C gewaschen war, hat ein scheinbares spezifisches Gewicht von 0-6 (Gramm pro Kubikzentimeter).
Die erfindungsgemäss hergestellten Gele besitzen gegenüber den nach dem früheren Verfahren gewonnenen wesentliche Vorteile. So ist z. B. das aus kalt gewaschenem Hydrogel hergestellte Endprodukt weniger rein und hinterlässt daher einen grösseren Rückstand. Zur Bestimmung der Hohe des Rückstandes wurden die für die Parallelversuche verwendeten Gele wiederholt bis zur Trockene und Gewichtskonstanz mit Flusssäure und Schwefelsäure abgeraucht. Aus dem so berechneten Totalrückstand lässt sieh nach Abzug und Bestimmung des Eisen- und Aluminiumoxydgehaltes der restliche Rückstand (met residue) angeben.
Das kalt gewaschene Gel hat einen Totalrückstand von 0'86%, davon entfallen auf die Eisen-
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0'24% berechnet. Der Wert des Totalrückstandes von mit warmem Wasser gereinigten Gelen lässt sich mit 0#23-0#38% angeben. Nach dem Abzug der Eisen- und Aluminiumoxyde mit 0#20-0#2% verbleibt ein Rest von 0'03-0'06%. Bei einer Temperatur des Waschwassers von 66 liegen die entsprechenden Werte bei 0-20%, 0-16 (Fe03 + A1203) und 0-04%.
Zu diesen Versuchsreihen wurden handelsübliche Silikate und Säuren und gewöhnliches Leitungs- wasser benutzt. Bei der Verwendung chemisch reiner Ingredienzien und solcher, die aus verschiedenen
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scheinlich etwas abweichen. Die Quelle für die Eisenverbindungen bildet im wesentlichen das Waschwasser. Bei der Benutzung von gereinigtem Wasser stellt sich der Gehalt an Eisen- und Aluminiumoxyden niedriger.
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in reinerer Form erhalten werden und ausserdem ein niedrigeres spezifisches Gewicht haben, ein Vorzug. der für die technische Verwertbarkeit des Adsorptionsmittels stark ins Gewicht fällt.
Der Mittelwert einer Reihe von Analysen von körnigen Gelen (von der Korngrösse 8-14 Maschen pro Seite des Quadratzolles, d. i. 3-6 Drähte pro Seite des Quadratzentimeters), die im Luftstrom bei etwa 315 C (600 F) während 3 Stunden aktiviert wurden, geben als Mittelwert für die Dichte eines wann gewaschenen Geles 0'522-0'696 bzw. 0-606 bei einer Waschtemperatur von 66 C und für das kalt gereinigte Gel eine Dichte von über 0-7. Bei feinerer Stoffzerteilung (200-300 Maschen pro Seite des Quadratzolles. d. i. 79-118 Drähte pro Seite des Quadratzentimeters) wurden für das spezifische Gewicht der beiden Gruppen der Gele mit einer dreistündigen Aktivierung bei 540 (1000 F) 0-644-0-909 bzw. 0-792 (66 C) und 0-953 ermittelt.
Für Gele mit gleicher Reaktivierungsdauer bei 8700 C (1600 F) findet man für die gleichen Gruppen spezifische Gewichte von 0-797-1-24 bzw. 0-99 (660 C) und 1-33. Die Dauer des Auswaschens der für die Analyse bestimmten, bei den angegebenen Temperaturen aktivierten Massen war in allen Fällen die gleiche.
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gas-bzw. dampfförmiger Phase als die zum Vergleich herangezogenen kaltgewaschenen Gele. Die Überlegenheit des neuen Adsorptionsmittels zeigt sich deutlich bei der Reinigung von Erdölen, u. zw. wurde als Reagens ein mexikanisches unraffiniertes Kerosindestillat mit 0#756 Gewichtsprozenten Schwefel benutzt.
Bei den Versuchen wurde auf zwei Gewichtsteile ÖldestilIat ein Teil feinzerteiltps
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temperatur von 8700 C und der gleichen Dauer wurde der Schwefelgehalt nach Benutzung dergleichen Versuchsadsorbentien entsprechend zu 0#756 für das alte Gel und 0-470-0-712 bzw. 0-503 bei einer Reinigungstemperatur von 660 C ermittelt.
In gleicher Weise lässt sich eine Steigerung des Adsorptionsvermögens des Silica-Gels in gasbzw. dampfförmiger Phase feststellen, wie sich bei der Wirkung der Adsorbentien in einer Wasserdampfatmosphäre nachweisen lässt. Zu diesem Zweck leitete man einen Luftstrom mit 0-295 g Wasser auf etwa 27 dm3 (ein cubicfoot) bei 25 über 10 g Silica-Gel mit einer Geschwindigkeit von 50 cm3 pro Gramm pro Minute. Das alte Gel hatte dabei nur 26% Wasserdampf. das neue Gel dagegen 34-42-39-08 ,)
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Luftstrom mit 0'648 g Wasser auf das gleiche Volumen wurden für das Adsorbat in dem einen Fall 4010-56-10% (51% bei 660 C Waschtemperatur) und für das alte Gel 33-30% festgestellt.
Zwischen der Wirkung der Länge der Waschoperation und der Temperatur des Waschwassers
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erteilt wird als durch vierzigstündiges Auswaschen mit Wasser von 740 C (165 F) bzw. sechsunddreissig- stündiges Auswaschen bei 79 C (175 F).
Das neue Verfahren ist in gleicher Weise auf die Hydrogele der Sauerstoffverbindung'en des Wolframs, Aluminiums und Titans usw. oder Mischgele anwendbar.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung harter hochaktiver und hitzebeständiger Gele durch Auswaschen des Hydrogels mit warmem Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Waschwassers entsprechend der gewünschten scheinbaren Dichte des Endproduktes gewählt wird. indem man z. B. das Hydrogel zur Erzielung eines Gels von geringer scheinbarer Dichte mit Wasser von 790 C. zur Erzielung eines Gels von mittlerer scheinbarer Dichte mit Wasser von 66 G C und zur Erzielung eines Gels von hoher scheinbarer Dichte mit Wasser von 410 C auswäscht.