<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
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
EMI1.2
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.
EMI1.3
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.
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
silo2geschwindigkeit des neuen Materials in Wasser geringer. Beispiel l :
a) Es wurde ein Glas der prozentualen Zusammensetzung
EMI2.2
<tb>
<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>
EMI2.3
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
EMI2.4
ser. b) Es wurde ein Glas der prozentualen Zusammensetzung
EMI2.5
<tb>
<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%
<tb>
bei 12000C erschmolzen. Das molare Verhältnis Base : Antibase betrug 1, 51 : 1, 00, die Löslichkeit im Still-
EMI2.6
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.