AT301461B - Verfahren zur Wasserimpfung - Google Patents

Description

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 Weltkrieg zu einem nicht mehr wegzudenkenden Agens geworden. Ihre grosse Verwendungsmöglichkeit ist durch die Höhe ihrer elektrischen Ladungsdichte begründet, die rein elektrostatisch andere Kationen in ihrem Verhalten in Lösung beeinflusst. 



   Besonders bekannt und in der Technik genutzt ist die interionische Wechselwirkung zwischen den Härtebildnern des Wassers,   denCa+-undMg-Ionen,   die komplexähnliche Anlagerungsverbindungen mit den Polyphosphatketten bilden. Die relative Wirkung der polymeren Phosphate auf die Kationen der zweiten Gruppe des periodischen Systems nimmt mit wachsender Verdünnung der Phosphatlösung zu. Seinen thermodynamischen 
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 Phosphats, vorhanden ist. 



   Das auf dieser Erscheinung aufgebaute wasserchemische Verfahren ist das an sich bekannte "Impfverfahren" ("Threshold Treatment"), in dem die noch wirksame 1 bis 5 mg   P 0/1 Trink- und   Brauchwasser zudosiert werden, um die allseits bekannten und lästigen Ausfällungen der Härtebildner in wasserführenden Systemen für begrenzte Zeiträume zu verhindern. 



   Die Impfung des Wassers mit derart kleinen Mengen Polyphosphat geschieht entweder durch Dosiervorrichtung aus angesetzten Vorratslösungen oder durch Überleiten des Wassers über schwerlösliche   Na 0-CaO-MgO-   Polyphosphatgläser, die zusätzlich noch Silikatanteile enthalten können. Sie werden in Stücken in Schleusen eingefüllt. 
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 beigegeben werden. Nach Abkühlung der Schmelze erhält man langsamlösliche Polyphosphate. Beim Durchleiten des Wassers durch eine Polyphosphatstücke enthaltende Schleuse werden die gewünschten 1 bis 5 mg    pros   an das Wasser abgegeben. 



   Durch Veränderung der mittleren Durchmesser der Phosphatstücke und damit der Benetzungsoberfläche, sowie durch Einbau von Schleusen unterschiedlicher Grösse ist die Einhaltung einer gleichmässigen Dosierung bei gleichmässigen Durchfluss möglich. 



   Während des Stillstandes des Wasserdurchflusses in der Schleuse ist jedoch keine Regulierung der Konzentration des   PO   im Schleusenwasser möglich, da die sämtlichen im Handel befindlichen Produkte glasartige Polyphosphatemitbegrenztermittlerer Kettenlänge sind, die keine definierte Lösungsgeschwindigkeit besitzen. 



  Beim Stillstand des Wassers beobachtet man daher einen stetigen Anstieg der   P2 Os - Konzentration   im Wasser der Schleuse, der zunächst der Zeit etwa direkt proportional ist und sich dann auf gewisse Sättigungswerte einstellt. 



   Bei der Impfung von Trinkwasser ist der Gebrauch grösserer PO-Mengen als technologisch erforderlich grundsätzlich unerwünscht und auch aus wirtschaftlichen Gründen zu vermeiden. Bei neu einsetzendem Durchfluss des Wassers würde nach dem Stillstand eine beträchtliche über der notwendigen Konzentration   (1   bis 5 mg   P 0/1)   liegende Menge   PO   im Trinkwasser kurzfristig vorhanden sein. 



   Es bestand daher die Aufgabe, nach Na2O-CaO-MgO-(SiO2)-Polyphosphaten zu forschen, die eine wesentlich verringerte Lösungsgeschwindigkeit im Wasser entfalten, beim Durchfluss des Wassers durch eine Schleuse aber die normalen   P205-Mengen (1   bis 5 mg/l) an das Wasser abgeben. 



   Es wurde nun gefunden, dass man durch Veränderung der üblichen Zusammensetzung langsam löslicher Polyphosphate, sowie der Prozessbedingungen zur Herstellung derselben ein Na2O-CaO-MgO-(SiO2)-Polyphosphat erzeugen kann, das die gewünschten Eigenschaften besitzt. Und zwar. kann dies dadurch geschehen, dass die verwendeten Polyphosphatgläser ein Verhältnis von Base : Antibase von grösser als 1, 5 : 1, 0 aufweisen und dass das Zusammenschmelzen der Komponenten zum Phosphatglas bei Temperaturen von mindestens   12000C   erfolgte. 



   Die bisher üblichen Gläser zeigten ein Verhältnis von etwa   l, 35 : l, 0.   Jedoch ist diese Massnahme allein nicht ausreichend, um ein den gewünschten anwendungstechnischen Anforderungen entsprechendes Polyphosphatglas zu erschmelzen. Durch die Einstellung der Temperatur des geschmolzenen Salzes auf mindestens 12000C wird eine weitere Verdrängung des Restwassers erreicht, das, wie bekannt ist, die Kettenlänge dieser Polyelektrolyte nachteilig verringert. 



   So wurde gefunden, dass bei Einstellung der Temperatur auf   12000C   im Vergleich zu dem bisher üblichen Temperaturbereich von 800 bis   900 C   im Schmelzbad der Restwassergehalt von 0, 40% auf < 0, 20% verringert wird. Die Temperatur von   12000C   bewirkt zusätzlich, wie überraschenderweise an Hand der Röntgenanalysen gefunden wurde, einen vollständigen Einbau einer etwa mitverwendeten   SiO-Komponente.   

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 silo2geschwindigkeit des neuen Materials in Wasser geringer.   Beispiel l :

     a) Es wurde ein Glas der prozentualen Zusammensetzung 
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<tb> NaO <SEP> MgO <SEP> CaO <SEP> SiO <SEP> P <SEP> 
<tb> 25, <SEP> 7 <SEP> 4, <SEP> 4 <SEP> 6, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 62, <SEP> 0% <SEP> 
<tb> 
 
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 im Stillstand nach 2 h 76, 5 mg   Pis/1   Wasser bei   200C.   Der Restwassergehalt des Materials belief sich auf   0, 4'lu.    



   Füllt man dieses Polyphosphatglas mit einer Körnung von 9 bis 10 mm in eine Schleuse und beaufschlagt 
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 ser. b) Es wurde ein Glas der prozentualen Zusammensetzung 
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<tb> Na2O <SEP> MgO <SEP> CaO <SEP> SiO2 <SEP> P2O5
<tb> 23,5 <SEP> 4,7 <SEP> 10,3 <SEP> 1,9 <SEP> 59,6%
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 bei 12000C erschmolzen. Das molare Verhältnis Base : Antibase betrug 1, 51 : 1, 00, die Löslichkeit im Still- 
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 nach der Erfindung noch dadurch vermindert werden, dass das Phosphatglas während des Abkühlens der Schmelze in dem sogenannten Transformationsintervall (T FI) zirka 30 min belassen wird. Unter Transformationsintervall wird hier, wie in der Glaschemie ein Temperaturbereich verstanden, in dem sich die physikalischen Eigenschaften wie Lichtbrechung, Ausdehnungskoeffizient, unter anderem sprunghaft   ändern.   



   Gleichzeitig tritt in diesem Intervall eine Orientierung der Moleküle ein. Die für das Löseverhalten des Glases mitverantwortliche Spannung im Glas wird dadurch weitgehend beseitigt. Auch für die Phosphatgläser ändert sich das Verhalten sprungweise im Transformationsintervall. 



   Das Transformationsintervall für das vorliegende Glas wurde zwischen 400 und 6000C gefunden. Ein Verweilen in diesem Gebiet über etwa 30 min vermindert die Lösungsgeschwindigkeit des Glases um etwa die Hälfte. 



   Es wurde ausserdem gefunden, dass dieses Glas dann zu gleichmässigen Presslingen gepresst werden kann, jeweils nach Gestalt der vorliegenden Form. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, Presslinge in Kugelform zu pressen. 



   Beispiel 2 : Material wird in der Zusammensetzung gemäss Beispiel 1 erschmolzen und nach Einlaufen in eine eiserne Pfanne erkalten gelassen. In einem Vergleichsversuch wird Material unter den gleichen Bedingungen hergestellt, jedoch wird diesen bei Erreichen einer viskosen Konsistenz in Kugeln gepresst und bei 5000C in einer Warmhaltekammer 30 min belassen. 



   Das unbehandelte Material zeigte eine doppelte Lösegeschwindigkeit im Vergleich zum behandelten. Gemessen wurde die Lösegeschwindigkeit in einem mit einem Rührer ausgerüsteten Becherglas mit Hilfe der Zunahme der elektrolytischen Leitfähigkeit (A    > v),   die direkt proportional der gelösten   P-Menge   ist. 



   Die gefundenen Werte ergeben sich aus der Zeichnung in der die Leitfähigkeitszunahme als Funktion der Zeit dargestellt ist.   Kurve --1-- bezieht   sich auf nicht getempertes Glas, Kurve-n-auf getempertes Glas. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zurWasserimpfung mit unterstöchiometrischen P2O5-Mengen durch Polyphosphatgläser, welche in der Hauptsache    Na. 0-Ca 0-und Mg0   enthalten, und welche gegebenenfalls auch    Sitz   enthalten können, dadurch gekennzeichnet, dass die   verwendeten Polyphosphatgläser ein Verhältnis von Base : Antibase   von grösser als   1, 5 : 1, 0 aufweisen   und dass das Zusammenschmelzen der Komponenten zum Phosphatglas bei Temperaturen von mindestens 1200 C erfolgte.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Polyphosphatgläser eingesetzt werden, die nach erfolgtem Schmelzen bei mindestens 12000C bis zum Erreichen der viskosen Konsistenz zunächst <Desc/Clms Page number 3> schnell abgekühlt und zu Kugeln verformt worden sind, und die anschliessend 30 min im Transformationsintervall abgekühlt worden sind.