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Verfahren zur elektroosmotischen Behandlung von Suspensionen.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung elektroosmotischer Prozesse, d. h. der Nutzbarmachung der Wirkungen des elektrischen Stromes auf den Transport der kleinsten Teilchen in einer Suspension, einem Suspensionsgemisch oder in sogenannten kolloidalen Lösungen.
Elektroosmotische Prozesse eignen sich insbesondere für die Reiniguns und Scheidung von Gemischen feinverteilter Körper in Suspension oder in kolloidaler Form und war last sich durch das vorliegende Verfahren sowohl eine Scheidung der feinsten oder kolloidalen Teile in einem Gemisch voneinander erreichen, wie auch eine Reinigung der gewünschten Fraktion von fremden Beimengungen und schliesslich eine mehr oder minder grosse Entwässerung der sich an der Elektrode ansetzenden Masse erzielen.
Für die genannten Zwecke beginnt die Elektroosmose sich mehr und mehr m die Praxis einzuführen und insbesondere ist es die Reinigung und Gewinnung von Ton usw., bei der die Anwendung der Elektroosmose in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht Resultate ergibt. die durch die bisherigen Gewinnungsverfahren nicht erreicht werden konnten.
Bei dem elektroosmotischen Verfahren wird die zu behandelnde Masse in Wasser oder in einer anderen geeigneten Flüssigkeit zu einer dünnen Aufschlammunn suspendiert oder kolloidal gelöst und ihr zweckmässig ein Elektrolyt zugesetzt. dessen Natur vorzugsweise basisch ist, wenn eiektronegative. und sauer, wenn elektropositive Substanzen gewonnen werden sollen. Es lu ru im folgenden die Gewinnung eines Tones - elektronegative Substanz - als Beispiel zugrunde gelegt werden. Die sinngemässe Übertragung der gemachten Ausführungen auf andere Substanzen versteht sich dann von selbst.
In einem Quirl wird die Tonsubstanz in Wasser zu einer dünnen Aufschlämmung suspendiert und ihr eine geringe Menge eines geeigneten Elektrolyten, z. B. Natriumhydroxyd, zugesetzt Diese Suspension wird in einen oder mehrere Bottiche oder Bassins geleitet, wobei in letzterem Fall die Einrichtung so getroffen sein kann, dass die Flüssigkeit, wenn gewünscht, die Bottiche der Reihe nach durchfliessen kann und die Zelt, während welcher die Flüssigkeit in jedem derselben
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Durch die Wirkung des geeigneten Elektrolyten geraten die elektronegativen Tonteilchen in den Solzustand, d. h. in lebhafte Schwingung (Brownsche Bewegungen), während die ent- gegengesetzt geladenen Teile in Gelzustand und die groben Teile. von der sie einhüllenden Tonsubstanz befreit, zu Boden fallen. Auch bei den in Schwingung befindlichen elektronegativen Tonteilchen tritt allmähik h eine Fraktionierung ein. in dem die gröberen sich, weniger lange schwingend, auch weniger lange in Schwebe erhalten, wie die feineren. Nach einer gewissen Zeit enthält die Suspension nur noch allerfeinste Teilchen, die überhaupt nicht oder doch nur durch sehr langes Abstehenlassen zum Niederschlag zu bringen sind.
Die diese Bestandteile enthaltende Flüssigkeit wird nun der Osmosemaschine zugeführt, in der durch den Strom diese Bestandteile an der einen Elektrode niedergeschlagen werden. Indem man die Zeit,-vährend welcher
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man die Suspension in den einzelnen Bottichen belässt, ehe sie der Elektroosmose unterworfen wird, entsprechend wählt, hat man es in der Hand, ein hinsichtlich der Korngrösse beliebig wählbares Material zu gewinnen. Es lässt sich z.
B. bei Verwendung mehrerer Bottiche erreichen, dass sich in dem ersten die Verunreinigungen, also Sand, Kalk, Eisenverbindungen usw. absetzen, während in dem zweiten Bottich sich Tonsubstanz einer bestimmten grössten und kleinsten Korngrösse, in dem dritten ebenfalls Fraktionen von bestimmten, aber gegen den zweiten kleineren Korngrössen niederschlagen. Die Osmosemaschine liefert dann das Material in gewünschtem Feinheitsgrad in hoher Reinheit und stichfester Form.
Die Kombination des Absetzverfahrens mit dem elektroosmotischen ergibt eine grosse Anzahl von Variationsmöglichkeiten, d. h. sie gewährt den Vorteil, dass sowohl die Auswahl einer bestimmten Korngrösse desselben Materiales, wie auch eine Auswahl einer bestimmten Fraktion aus Suspensionsgemischen sich erzielen lässt.
Neben diesen in bezug auf das Endprodukt wesentlichen Vorteilen besteht ein weiterer Vorzug der Kombination darin, dass durch sie eine Entlastung der Osmosemaschine erreicht wird, indem sich nämlich gewisse Bestandteile, die sonst die Maschine durchmessen bzw. in dieser durch Aufwendung elektrischer Energie ausgeschieden werden müssten, nunmehr schon vor Eintritt der Suspension in die Osmosemaschine ausgeschieden werden. Dadurch ist eine Ersparnis an Strom bedingt.
Das im obigen erläuterte Verfahren lässt sich noch weiter verbessern, wenn man es unter Kreislauf der Flüssigkeit durchführt. Es wird dabei die aus der Osmosemaschine ausfliessende Suspension in einen oder mehrere Bottiche weitergeleitet, in denen nunmehr wieder Ausscheidungen' stattfinden, die durch elektroosmotische Vorgänge in der Osmosemaschine bedingt sind. Von diesen Bottichen wird die Suspension in den oben erwähnten Quirl zurückgepumpt, um gegebenenfalls durch Zusatz neuen Materiales wieder angereichert zu werden. Dadurch, dass die Suspension die Osmosemaschine im Kreislauf mehrfach durchläuft, wird sie mehr und mehr von Säureresten befreit, die nach der Anode wandern und mit dem Ton entfernt werden bzw. bei Anwendung eines vor die Anode geschalteten Diaphragmas im Anodenraum verbleiben.
In je weiterem Mass die Suspension von Säureresten befreit wird, in um so stärkerem Masse überwiegt die Wirkung des "geeigneten" Elektrolyten. Das Resultat ist, dass sowohl die Scheidung der Substanzen schärfer hervortritt, als auch die abgeschiedenen Teile trockener d. h. fester werden. Während in manchen Fällen ohne Anwendung des Kreislaufes die Ausscheidungen wasserreich sind, ergeben sich unter Kreislauf wasserarme Ausscheidungen, die in der Regel stichfest zu gewinnen sind.
Die Suspension in der Osmosemaschine ist verschiedenen Einwirkungen unterworfen.
Es hat sich z. B. als besonders vorteilhaft erwiesen, die Suspension etwa durch ein Rührwerk durch eine perforierte oder aus Lochblech hergestellte Kathode hindurchzuführen. Die Suspension passiert an dieser eine durch elektroosmotische Wasserausscheidung wasserreiche Schicht, die durch elektrolytische Ausscheidung von Alkali li ist. Hiedurch treten neue Aus- scheidungen ein und die Suspension tritt hochgeladen in den Zwischenraum zwischen den
Elektroden.
Wie bereits oben erwähnt, ist für das Verfahren auch die zwischen den Elektroden herrschende Konzentration der Suspension von Einfluss und es hat sich gezeigt, dass von der Konzentration die Stromausbeute abhängt. Diese letztere wird nämlich günstiger, mit zunehmender Konzentration der Suspension.
Das Rührwerk hat daher ferner die Aufgabe, eine Verarmung im Anodenraum zu verhindern. An Stelle des Rührwerkes könnte auch eine andere geeignete Vorrichtung die der Flüssigkeit die nötige Geschwindigkeit und Richtung erteilt, benutzt werden.
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1. Verfahren zur elektroosmotischen Behandlung von Suspensionen, dadurch gekennzeichnet, dass man zwecks getrennter Gewinnung von Stoffen verschiedener Korngrösse oder bestimmter Fraktionen aus Suspensionsgemischen das elektroosmotische Verfahren mit dem mechanischen Absetzverfahren abwechselnd zur Anwendung bringt.