Verfahren und Einrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten mit Adsorptionsmitteln
Die Wirksamkeit nach üblichen Verfahren hergestellter- Adsorptionsmittel, wie Bleicherden, Aktivkohle oder dergleichen, hat sich für manche Verwendungszwecke, z. B. für die Deeolorisierung und Desodorisierung von Flüs- sigkeiten, in gewissen Fällen als ungenügend erwiesen
Im Schweizer Patent Nr. 312166 wird aus diesem Grunde vorgeschlagen, die Adsorptionsmittcl zur Erhöhung der Wirksamkeit in Anwesenheit einer Flüssigkeit der Einwirkung von Schwefelwasserstoff oder von Sulfiden zu unterwerfen.
Diese Flüssigkeit kann bei Benutzung von Sehwefelvvasserstoffgas praktisch beliebiger Art sein,' während bei Benutzung von wasserlöslichen Sulfiden natürlich in erster Linie Wasser in Betracht kommt.
Es zeigte sich nun, dass es nicht notwendig ist, die Behandlung mit Schwefelwasserstoff oder Sulfiden mit Hilfe besonderer Flüssigkeiten durchzuführen, sondern dass die zu behandelnde Flüssigkeit selbst die Funktion des genannten flüssigen Mittels übernehmen kann, das heisst, dass man die Aktivierung gleichzei- tig mit der Anwendung der Adsorptionsmittel vornehmen kann.
Gegenstand des Patentes ist somit ein Verfahren zur Behandlung von Flüssigkeiten mit Adsorptionsmitteln, das dadurch gekennzeich- net ist, dass auf die Adsorptionsmittel spätestens gleichzeitig mit dem Zusammenbringen mit der zu behandelnden Flüssigkeit Schwefelwasserstoff oder ein Sulfid in Gegenwart einer Flüssigkeit zur Einwirkung gebracht wird.
Man kann beispielsweise die Adsorptionsmittel selbst der Einwirkung des Schwefelwasserstoffes oder der Sulfide unmfttelbar aussetzen und dann mit der zu behandelnden Flüssigkeit zusammenbringen, oder man kann zunächst die zu behandelnde Flüssigkeit mit Schwefelwasserstoffgas anreichern bzw. sättigen oder in sie wasserlösliche Sulfide eintragen und dann mit dem Adsorptionsmittel yereinigen.
Man kann dabei die mit Schwefelwasserstoffgas angereicherte oder gesättigte bzw.
Sulfide enthaltende zu behandelnde Flüssigkeit mit dem Adsorptionsmittel rühren, über das Adsorptionsmittel, etwa über ein Adsorptionsmittelpolster, leiten oder das Adsorptionsmittel darin suspendieren. Analog - kann man auch bei der Aktivierung mit einer besonderen Hilfsflüssigkeit vorgehen.
Wenn man die Aktivierung nicht gleiehzeitig mit der Anwendung des Adsorptionsmittels vornimmt, so hat es sich als zweckmässig erwiesen, das Adsorptionsmittel unmittelbar nach der Aktivierung zu verwenden.
Ist dies aus technischen oder zeitlichen Gründen'nicht möglich, so wird der aktivierte Zustand der Adsorptionsmittel am besten durch Aufbewahrung in einer inerten, vorzugsweise auch strahlenabhaltenden Umgebung, welche den Zutritt und die Auswirkung von-die Hochakilvität der Adsorptionsmittel beein- trächtigenden Stoffen oder Energien verhindert, aufrechterhalten. Es wurde nämlich fest- gestellt, dass die Aktivität der Adsorptionsmittel im Lauf der Zeit allmählich wieder abklingt, offensichtlich unterstützt durch den oxydierenden Einfluss der Luft, durch kata lytische Einflüsse infolge von Strahlungen (Lichtstrahlen) und auch durch in den Ad sorptionsmittcln vom Herstellungsverfahren her enthaltende Verunreinigungen.
Die mit Hilfe von Adsorptionsmitteln durchgeführte Adsorptionsbehandlung, insbesondere das Entfärben und die geruehliche Verbesserung von Stoffen, erfolgte bisher im allgemeinen nach dem Einrührverfahren. Es wurde gefunden, dass sich die Aktivität der Einwirkung von Schwefelwasserstoff oder Sulfiden ausgesetzter Adsorptionsmittel weiter steigern lässt, wenn die Adsorptionsbehandlung, beispielsweise einer Lösung, nach dem Schichtverfahren, vorzugsweise unter Anwendung von Druck, erfolgt. Die Anwen dnng von Druck empfiehlt sich, weil die beim Schichtverfahren erforderlichen Adsorptionsmittelschichten der Filterung Widerstand entgegensetzen.
Dies ist vor allem dann der Fall, wenn die mit Adsorptionsmitteln zu behandelnden Lösungen feine Suspensionen darstellen oder Stoffe in kolloidaler Verteilung enthalten.
Auf Grund der Aktivitätssteigerung der Adsorptionsmittel können die Schichten beträchtlich dünner gehalten werden, als dies bei Verwendung der bisher bekannten Adsorptionsmittel der Fall ist. Hierdurch werden die bekannten, ihre Anwendbarkeit in vielen Fällen ausschliessenden Nachteile von Schichtverfahren, die in zu dicken Schichten, dadurch bedingten sehr hohen Drücken, geringer Flltrationsgeschwindigkeit und verhältnismässig raschem Abklingen der Adsorptionsleistung liegen, vermieden, und es wird das Schichtverfahren anwendbar, wo es bisher praktisch ausschied.
Für eine gleichmässige Leistung der Adsorptionsmittelschicht sind im allgemeinen gleichmässige Schichtdicke und Vermeidung von Rissbildungen Voraussetzung. Diesen Anforderungen wird durch eine Filterpresse genügt, die horizontal liegende Rahmen aufweist. Die Filterpresse ist zweckmässig so ausgebildet, dass sie die Verwendung ausweehsel- barer Rahmen verschiedener Dicke ermöglieht. Auf diese Weise kann die Dicke der Adsorptionsmittelschicht, welche je nach Art des behandelten Gutes unterschiedliche optimale Werte besitzt, leicht und einfach den jeweiligen Umständen angepasst werden. Die zu behandelnden Flüssigkeiten, z. B. Lösungen, können übersättigt sein oder kolloidale oder sonstige feinverteilte Verunreinigungen enthalten, welche zu späteren Ausscheidungen auf dem Schichtfilter neigen.
Es empfiehlt sich, derartige Flüssigkeiten vor dem Zusammenbringen mit den Adsorptionsmitteln so zu behandeln, dass klarbleibende Lösungen entstehen. Durch die Verwendung klarbleibender Lösungen werden Verstopfungen der Adsorptionsmittelpolster und dadurch bedingter Verbrauch der aktiven Adsorptionszentren der Adsorptionsmittel vermieden. Ferner wird verhindert, dass der Flüssigkeitsdurchgang durch die Filterschichten gehemmt und damit die Filtrationsgesehwindigkeit vermindert wird, und dass ferner die aktivierten Adsorptionsmittelsehichten durch Bildung eines Überzuges von der behandelten Flüssigkeit abgetrennt werden.
Auf die Leistung der aktivierten Adsorp tionsmittel ist in der Regel die Einhaltung einer bestimmten Temperatur von wesentlichem Einfluss. Die günstigste Temperatur ist je nach Art des zu behandelnden Gutes unterschiedlich; bei der grössten Zahl in Betracht kommender Stoffe liegt sie etwa zwischen 40 und 700 C.
Die Wirkung der Adsorptionsmittel ist ferner von der Konzentration der zu behandelnden Lösungen abhängig. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, Lösungen von möglichst geringer Konzentration zu wählen. Es können aber auch Lösungen mit einer Konzentration von 60 /o und mehr gelösten Feststoffen mit Erfolg Verwendung finden.
Schliesslich ist auch die Dauer der Berührung zwischen den aktivierten Adsorptionsmitteln und dem zu behandelnden Stoff von Bedeutung. Die Wirkung ist um so grösser, je länger die Berührungszeit dauert. Um trotz der erwünschten geringen Durchflussgeschwindigkeit auf eine hohe Filterleistung zu kommen, ist es daher erforderlich, die Filtrationsfläche entsprechend gross zu bemessen.
In der Zeichnung ist eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung, nämlich eine mit Aktivkohle beschickte Filterpresse mit zugehörigen Einzelheiten, dargestellt, und zwar zeigt:
Fig. 1 einen senkreehten Schnitt durch die Filterpresse,
Fig. 2 einen Schnitt durch den untern Teil der Filterpresse nach Fig. 1, jedoch senkrecht zur Zeiehenebene der Fig. 1, und
Fig. 3 die Draufsicht auf einen Vollrahmen der Filterpresse.
Auf einer Grundplatte 1 befindet sich ein durch die senkrechten Anker 2 versteiftes Gehäuse 3, in welchem Leerrahmen 4 und Vollrahmen 5 abwechselnd übereinandergeschichtet sind;
Die Vollrahmen 5 sind auf ihrer Oberseite profiliert und an den vier Ecken des profilierten Teils mit Abflüssöffnungen 6 versehen.
Auf der profilierten Oberseite der Vollrahmen 5 ist jeweils eine etwa aus dünn maschigem Drahtgeflecht bestehende Auflage 7 vorgesehen, oberhalb welcher sich zum Beispiel je ein Filtertuch befindet.
Die Leerrahmen 4 sind mit senkrechten Bohrungen 8 versehen, welche auch die zwischen den Leerrahmen liegenden Vollrahmen durchsetzen und über Querkanäle 9 in die von den Leerrahmen begrenzten Räume münden. Innerhalb dieser Räume, die unten durch die profilierte Oberseite des jeweils unten angrenzenden Vollrahmens, oben durch die glatte Bodenfläehe des von oben angrenzenden Vollrahmens begrenzt sind, kann sich je eine Kohleschicht ausbilden, deren CE Höhe durch Wahl eines Leerrahmens entsprechender Dicke optimal eingestellt werden kann.
Der mit aktivierten Adsorptionsmitteln zu behandelnde Stoff, z. B. eine Lösung, wird, nachdem sie mit Sclvefelwasscrstoff gesättigt wurde, unter Druck in die Bohrungen 8 gepresst und gelangt in Richtung der Pfeile 10 über die Querkanäle 9 zu den einzelnen Filterschichten. Infolge der innerhalb der Filterschichten auftretenden Drücke ist es erforderlich, die Rahmen mit entsprechendem Druck aufeinanderzupressen. Dies geschieht vorteilhaft mit Hilfe eines Druckstempels 11.
Der Ablauf des Filtrates wird durch die siebartigen Auflagen 7 sowie durch die geriffelte Ausbildung der Oberfläche der Vollrahmen 5 begünstigt; er erfolgt über die Abflussöffmm- gen 6. Das sich auf dem Boden des Gehäuses 3 ansammelnde Filtrat kann über die Auslasstüllen 12 abfliessen.
Die waagrechte Anordnung der Rahmen ermöglicht es, Kohleschichten gleichmässiger Höhe zu erhalten, im Gegensatz zu senkrecht- gestellten Rahmen, bei denen sich keilförmige, von unten nach oben verjüngte Schichten ausbilden würden. Bei derartigen, ungleich mässig dicken Schichten würde die zu behandelnde Flüssigkeit in den obern Teilen unbehandelt bleiben oder zumindest nur schwach behandelt werden. Ferner könnten bei se- rechter Ausbildung der Filterpresse die Schichten bei Druekschwankungen bzw. beim Trockenlaufen zusammenrutschen.
Ein weiterer Vorteil des Schichtverfahrens liegt darin, dass durch die Verwendung einer verhältnismässig geringen Menge von Aktivkohle als Absorbens auch weniger Filtrationsgut zurückgehalten wird, wodurch eine wesentliche Steigerung der Ausbeute an Filtrat -eintritt.
In der beschriebenen Weise behandelte Aktivkohle kann mit den sich hieraus unmittelbar und mittelbar ergebenden Vorteilen überall zur Anwendung gebracht werden, in denen bisher Kohle normaler Aktivität zur Anwendung gebracht wurde; darüber hinaus ergeben sich neue Anwendbarkeiten in den Fällen, in denen nur durch den hochaktiven Zustand der Kohle bestimmte Aufgaben zu erfüllen sind. Wesentlich ist hierbei der Um stand, dass desodorisierte bzw. decolorisierte Stoffe, auch empfindlichster Natur, durch Schwcfelwasserstoffaufnahme in keiner Weise geschmacklich oder geruchlich beeinträchtigt werden, da die Aktivkohle Sehwefelwasser- stoff restlos absorbiert.
Beispiel
Es werden 3-10 kg Aktivkohle in einem abgeschiossenen Gefäss, dessen Ableitungsrohr in verdünnte Natronlauge mündet, in etwa 120 Liter Wasser durch mechanisches Umrühren oder durch Einblasen von Luft benetzt und suspendiert. Nach Beschickung eines Gasentwicklers für Schwefelwasserstoff mit 300 bis 500 g FeS, 7-10 Liter 320/obigem E HCl und dem gleichen Volumen Wasser wird durch die Suspension ein kräftiger Strom Sehwefelwas scrstoffgas geleitet, der durch das Ableitungsrohr in die vorgelegte Natronlauge zur Absorption gelangt. Nach Sättigung der Suspension mit Schwefelwasserstoffgas, die zwischen etwa 30-60 Minuten eintritt, wird letztere mittels Pressluft auf die beschriebene Filterpresse gedrückt.
Das Einschwemmen der Kohlesuspension wird unterbrochen, wenn das H2S-Wasser nur noch spärlieh aus den Vollrahmen heraustropft, da ein allzu starkes Abpressen der Flüssigkeit die Gefahr der Rissbildung in den Kohlepolstern in sich birgt.
Durch diese Kohleschiehten werden dann etwa 3000 Liter eines klar filtrierten, auf pil 5-6 eingestellten Proteinhydrolysates bis 500 cm filtriert. Durch kolorimetrischen Vergleich im Dubosquc-Kolorimeter bzw. im Pnlfrich-Photometer eines so behandelten, mit einem auf normale Art nach dem Einrührverfahren entfärbten Hydrolysat, ergibt sich die Entfärbungssteigerung. Diese ist von der analytischen Zusammensetzung, das heisst dem individuellen Charakter des zu entfärbenden Hydrolysates, abhängig und beträgt im Durchschnitt 1 : 2 bis 1 : 5.