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Verfahren zur Trennung grob-kolloid-oder molekular-disperser anorganischer Systeme im elektrostatischen Feld.
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Das Wesen der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einem Verfahren zur Trennung grobkolloid-oder molekular-disperser Systeme im elektrostatischen Feld unter gleichzeitiger Einwirkung der Zentrifugalkraft, die von einem hochgespannten Gleichstrom aufgeladenen Elektroden mit einer Isolierschicht aus elektrisch nicht leitenden Stoffen, wie z. B. Glas, Email usw., zu umgeben, wodurch dieselben unpolarisierbar werden.
Es wird also dadurch das elektrische Stromfeld der Elektrolyse mit Zersetzung der Flüssigkeit und andern chemischen Umwandlungen in das elektrostatische Spannungsfeld der elektrischen Adsorption ohne chemische Zersetzungen umgewandelt.
Während bei dem elektrischen Stromfeld der Elektrolyse die Stromstärke die Hauptrolle spielt, ist bei der vorliegenden Erfindung die hohe Spannung massgebend.
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unpolarisierbar ; es kann kein Polarisationsstrom entstehen, es wirkt nur die elektrische Influenz.
Bei der Elektrolyse scheidet sich die z. B. metallische disperse Phase in Form von festhaftenden Überzügen (Galvanisierung) ab, bei der vorliegenden Erfindung aber wird die abgeschiedene disperse
Phase in lockerer Form an dem die Elektroden umhüllenden Dielektrikum angereichert und fällt ab, sobald durch Abschaltung der Spannung das Feld unwirksam wird.
Die Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens hat folgende beispielsweise Beschaffenheit.
In einem zylindrischen Gefässe aus Isoliermaterial, an dessen Boden oder an dessen unteren Aussenrand eine verschliessbare Ablassöffnung angebracht ist, wird beispielsweise eine periphere, ringförmige, zylindrische und im Zentrum eine zweite Elektrode von zweckentsprechender Form angeordnet, die beide mit einem elektrisch isolierenden, unveränderlichen Material, z. B. Glas, Email usw., überzogen sind. Zwischen diesen beiden unpolärisierbaren Elektroden kann durch Aufladung mit einem regelbaren, hochgespannten Gleichstrom ein elektrostatisches Feld hergestellt werden.
Das Material der Elektroden kann ein beliebiges Metall sein ; auch die Form und Grösse derselben ist beliebig, und letztere wird nur von der Quantität der zu bewältigenden Flüssigkeit bzw. ihrer dispersen Phase, von der erforderlichen Geschwindigkeit des Verfahrens und der zur Verfügung stehenden Zeit abhängen.
In dieses Gefäss tauchen die Flügel eines Rührwerkes ein, die ebenso wie die Welle, an der sie befestigt sind, aus Isoliermaterial, z. B. aus Glas, bestehen.
Der Gleichstromgenerator sowie der Motor des Rührwerkes sind irgendwo ausserhalb angeordnet.
Die Wirkungsweise ist nun folgende : Die in den Behälter eingefüllte wässerige Flüssigkeit mit grob-kolloid-oder molekular-disperser, hauptsächlich anorganischer Phase, wird durch ein Rührwerk in rotierende Bewegung gesetzt und die disperse Phase wird als ein der Schwere unterworfener Körper durch die Zentrifugalkraft an die Peripherie getrieben, wo sich nach Abschalten des Rührwerkes hauptsächlich die grob-dispersen Bestandteile absetzen werden.
Wird nun gleichzeitig oder nachher auch ein starkes elektrostatisches Feld im Elektrodenzwischenraum wirksam, so werden die unelektrischen Teilchen an der Peripherie bleiben und grossenteils sedimentieren ; die positiven oder negativen Ladungsträger der anorganischen dispersen Phase aber werden ebenso wie auch die eventuell vorhandenen organischen Ladungsträger einer schlagartig
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unterworfen und folgen der sehr starken Anziehungskraft in der Richtung des elektrostatischen Feldes, wobei dieses, je nach Bedarf, mit der Zentrifugalwirkung gleichsinnig, also verstärkend, oder entgegengesetzt sein kann.
Von den in der Richtung des Feldes wandernden Ladungsträgern werden nur so viele an dem dielektrischen Überzug der Elektroden fixiert, bis das elektrostatische Spannungsfeld zwischen den unpolarisierbaren Elektroden durch die Ladung der fixierten Ladungsträger kompensiert ist. Der Überschuss der letzteren diffundiert, soweit es sich um Ionen, also Elektrolyte, handelt, wiederum in die Flüssigkeit zurück und verteilt sich in derselben, bis abermals Gleichgewicht eingetreten ist.
Anders verhält es sich mit den grob-kolloid-oder molekular-dispersen, rein metallischen und an sich neutralen, also bloss durch das Feld influenzierten Teilchen. Auch diese folgen dem Zug des Feldes ; da sie aber von Natur aus keine Ionen, sondern nur durch das Feld elektrisch influenziert sind, so verlieren sie mit vollendeter Kompensation ihre Ladung und werden wieder unelektrisch. Allein sie diffundieren nicht in die Flüssigkeit zurück, sondern bleiben, solange die Flüssigkeit in Ruhe bleibt, an der Elektrode und sedimentieren allmählich, sofern die Teilchen grösser sind.
Je stärker also das Feld ist, um so mehr Ladungsträger werden fixiert werden. Ebenso wächst mit der Höhe der zulässigen Spannung die Beschleunigung der Wanderungsgeschwindigkeit und somit auch die Ansammlung der rein metallischen Teilchen an den Elektroden.
Nach der geradezu momentan bis zur Kompensation des Feldes erfolgten Fixierung der zu
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fallen nun grossenteils ab und können entweder auf trockenem oder nassem Wege gewonnen werden.
Die Ausbeute ist also nur in den Fällen eine totale, wo die Quantität der zu gewinnenden Ladung-
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trägern überreicher Flüssigkeiten handelt, muss bei vorliegendem Verfahren, falls es unter solchen Umständen überhaupt noch in Betracht kommt, ein fraktioniertes Verfahren angewendet werden.
Auf diese Weise kann man die positiven von den negativen bzw. die elektrischen (ionisierten
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wobei jede chemische Tätigkeit sowohl in der Flüssigkeit als auch an den Elektroden-abgesehen von Trennung und Leitung-ausgeschlossen ist.
Auf diese Weise werden chemische Klärmittel mit ihren oft so unübersichtlichen Wirkungen erspart, und die oft lange Dauer des Absetzens bei chemischen Klärungen bzw. Fällungen ist ausgeschlossen.
Das vorliegende Verfahren kann überall dort angewendet werden, wo es sich um Klärungen, Ausscheidungen, Trennung disperser Phasen von ihrem flüssigen Dispersionsmittel handelt. Es ist dabei im allgemeinen belanglos, ob die äussere, ringförmige Elektrode als Kathode verwendet wird oder die innere, irgendwie anders geformte. Für die meisten Zwecke wird eine eventuelle Umpolung, d. h. die Vertauschung des Anschlusses, genügen. Für spezielle Zwecke kann man Form und Stellung der Elektroden ändern bzw. dieselben austauschen.
Die Schaltung : Anode peripher, Kathode zentral, kann mit Vorteil zur Abscheidung von Metallionen aus ihren Dispersionsmitteln verwendet werden. Die positiv elektrischen Metallionen werden dann gegen die Wirkung der Zentrifuge zur zentral angeordneten Kathode geführt und dort fixiert, während die Verunreinigungen und alle negativ elektrischen Bestandteile durch die Zentrifugalkraft an die Peripherie getrieben werden, wo die Verunreinigungen als unelektrische Bestandteile zu Boden sinken, die negativ elektrischen aber, wie z. B. die Kationen der Salze, an der Isolierschicht der peripheren positiven Anode fixiert werden.
Dieselbe Schaltung eignet sich zur Abseheidung bei den hochdispersen Vorkommen der Metalle in Ton-und Lehmschichten, im Wasser usw., woraus die Edelmetalle nur sehr schwer extrahiert werden können, weil die kolloiden Metallteilchen durch die hydratisierten anorganischen Metallkolloide des Aluminiums und Eisens, wie der technische Ausdruck lautet, maskiert sind. Da diese letzteren positiv geladen sind, so werden mit ihnen auch die Edelmetalle gegen die Zentrifugalkraft zur zentralen Kathode geführt.
Liegt aber die Anode zentral und die Kathode peripher, so werden alle nicht maskierten Metallkolloide, die in der Form derMetaIlhydrosole negativ geladen sind, an die zentral gelegene Anode geführt, u. zw. gegen die Wirkung der Zentrifugalkraft.
Ist aber die disperse Phase in rein metallischem Zustand, in Form von Kriställchen oder Blättchen vorhanden, wie in der Pochtrübe des durch Pochwerke zerkleinerten und aufgeschlämmten Rohmaterials, z. B. goldführenden Quarzes usw., dann sind diese reinen Metallbestandteile als disperse Phase an sich unelektrisch und werden nur durch das elektrostatische Feld entsprechend influenziert und an die nächste Elektrode getrieben. In solchen Fällen werden beide Elektroden in Betracht gezogen werden müssen.
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Genau auf dieselbe Weise, mit denselben Vorrichtungen und nach demselben Verfahren, können die verschiedenen, noch verwendbaren, anorganischen dispersen Phasen der Abwässer der Fabriken gewonnen und zur Herstellung neuer chemischer Verbindungen verwendet sowie durch Anwendung mehrfacher bzw. fraktionierter Ausscheidung der dispersen Phasen sehr komplizierte disperse Systeme getrennt werden, z.
B. die Schlammrückstände bei der Fabrikation der Säuren, Basen usw., die Jauche der Kanäle, die Moore, die Gewässer der Sümpfe, Seen, Meere, kurz alle Suspensionen und Emulsionen, alle kolloid-und molekular-dispersen Lösungen, bei denen die verschiedensten, brauchbaren Bestandteile entweder in der dispersen Phase oder im Dispersionsmittel vorkommen. Überhaupt können alle flüssigen Dispersionen dem vorliegenden Verfahren unterzogen werden, falls irgendwelche Teile der dispersen Phase positiv oder negativ elektrisch geladen (ionisiert) sind bzw. in rein metallischem Zustande vorkommen und infolgedessen influenzierbar sind und im elektrostatischen Felde wandern und daher zur Abscheidung gebracht werden können, ohne ihrem Wesen nach zerstört zu werden.
Die vorliegend angeführten speziellen Verwendungen sind selbstverständlich nur Beispiele der vielfachen, gleichartigen Anwendungsmöglichkeiten, ohne dass das Wesen der vorliegenden Erfindung geändert wird, das darin besteht, dass ein regelbares, hochgespanntes elektrostatisches Gleichstromfeld zwischen Elektroden hergestellt wird, die mit einer Isolierschicht aus elektrisch nichtleitenden Stoffen, wie Glas, Email usw., bedeckt sind, so dass es sich hiebei nicht um eine chemisch zersetzende Elektrolyse mittels eines elektrischen Stromes, sondern um eine elektrische Adsorption im elektrostatischen Spannungsfelde ohne jede chemische Zersetzungswirkung handelt. Hiebei kann die Zentrifugalkraft als vorbereitende oder gleichzeitig fördernde Wirkung benutzt werden.