DE102018128516A1 - Process for reducing deposits in water-bearing systems - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung von Ablagerungen in wasserführenden Systemen, indem das Wasser mit einer Pumpe gefördert wird, deren Energieeintrag - bezogen auf den Volumenstrom des zu fördernden Wassers - größer ist als dessen osmotischer Druck zuzüglich des äußeren Drucks, wobei - in Strömungsrichtung gesehen - vor der Pumpe eine Eisen(II)-lonen enthaltende Mineral-Metallfolie und/oder ein -drahtgeflecht eingebracht wird, wobei das Verhältnis der Fläche der Folie bzw. des Drahtgeflechts zum Volumenstrom des Wassers zwischen 0,01 bis 1 h/m beträgt.The invention relates to a method for reducing deposits in water-carrying systems by conveying the water with a pump whose energy input - based on the volume flow of the water to be conveyed - is greater than its osmotic pressure plus the external pressure, whereby - seen in the direction of flow - Before the pump, an iron (II) ion-containing mineral metal foil and / or a wire mesh is introduced, the ratio of the area of the foil or wire mesh to the volume flow of the water being between 0.01 and 1 h / m.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung von Ablagerungen in wasserführenden Systemen.The invention relates to a method for reducing deposits in water-bearing systems.
Ablagerungen in wasserführenden Systemen bedeuten höhere Strömungswiderstände sowie Gefahren durch Mikrobiologie und/oder Korrosion. Üblicherweise werden deshalb Biozide, Dispergatoren und/oder Korrosionsinhibitoren zugesetzt. Die Zugabe dieser - mitunter gefährlichen Stoffe - bedeutet nicht nur wirtschaftlichen Aufwand, sondern auch eine zusätzliche Belastung der Werkstoffe und der Natur.Deposits in water-bearing systems mean higher flow resistances and dangers due to microbiology and / or corrosion. Biocides, dispersants and / or corrosion inhibitors are therefore usually added. The addition of these - sometimes dangerous substances - not only means economic effort, but also an additional burden on the materials and nature.
Die
Es wird ein Vollmetallkatalysator in Form von Draht oder Folie eingesetzt, der folgende wesentlichen Hauptelemente enthält (in Masse-%)
mindestens 50% Ni + Cr oder
mindestens 50% Ni + Fe,
wobei der Katalysator für 10 bis 100 Minuten bei 500 bis 1.000°C unter Luftatmosphäre geglüht wird.A full metal catalyst in the form of wire or foil is used, which contains the following main elements (in mass%)
at least 50% Ni + Cr or
at least 50% Ni + Fe,
wherein the catalyst is annealed for 10 to 100 minutes at 500 to 1,000 ° C in an air atmosphere.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in wasserführenden Systemen ohne zusätzlichen Eintrag von Chemikalien, Bioziden und/oder energiereicher Strahlung Ablagerungen zu vermindern.The invention is based, to reduce deposits in water-bearing systems without additional entry of chemicals, biocides and / or high-energy radiation the task.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Verminderung von Ablagerungen in wasserführenden Systemen, indem das Wasser mit einer Pumpe gefördert wird, deren Energieeintrag - bezogen auf den Volumenstrom des zu fördernden Wassers - größer ist als dessen osmotischer Druck zuzüglich des äußeren Drucks, wobei - in Strömungsrichtung gesehen - vor der Pumpe eine Eisen(II)-lonen enthaltende Mineral-Metallfolie und/oder ein -drahtgeflecht eingebracht wird, wobei das Verhältnis der Fläche der Folie bzw. des Drahtgeflechts zum Volumenstrom des Wassers zwischen 0,01 bis 1 h/m beträgt.The object is achieved according to the invention by a method for reducing deposits in water-carrying systems, in that the water is conveyed by a pump whose energy input - based on the volume flow of the water to be conveyed - is greater than its osmotic pressure plus the external pressure, where - seen in the direction of flow - an iron (II) ion-containing mineral metal foil and / or a wire mesh is introduced in front of the pump, the ratio of the area of the foil or wire mesh to the volume flow of the water being between 0.01 and 1 h / m is.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous developments of the method according to the invention can be found in the subclaims.
Geeignete Eisen(II)-lonen-haltige Mineral-Metallfolien und/oder -drähte bestehen aus einer metallischen Legierung aus 15-35 Ma.-% Cr und min. 60 Ma.-% Fe + Ni bei welcher der Gewichtsanteil an Begleitelementen, insbesondere Mn, Mo, Cu und Si 15 Ma.-% nicht überschreitet, bei welcher durch eine 5 bis 60 Minuten währende thermische Behandlung unter sauerstoffhaltiger Atmosphäre bei einer Temperatur von 500 bis 1000°C eine mineralische Oberfläche erzeugt wird, wobei die Aufheizung der Legierung mit einer Geschwindigkeit von 300-500 K pro Minute und die Abkühlung schockartig mit mindestens 50 K pro Sekunde erfolgt.Suitable iron (II) ion-containing mineral metal foils and / or wires consist of a metallic alloy of 15-35 mass% Cr and min. 60 mass% Fe + Ni at which the weight fraction of accompanying elements, in particular Mn, Mo, Cu and Si does not exceed 15 mass%, at which by a 5 to 60 minute thermal treatment under an oxygen-containing atmosphere at a temperature of 500 up to 1000 ° C a mineral surface is generated, the heating of the alloy at a speed of 300-500 K per minute and the cooling shock-like at least 50 K per second.
Überraschend an diesem Vorgehen ist, dass die erfindungsgemäße Wirkung der Pumpe dadurch erzeugt wird, dass das Wasser vor dem Durchströmen der Pumpe bereits in Kontakt mit der Eisen(II)-lonen enthaltenden Mineral-Metall-Folie und/oder dem -draht gebracht wurde.What is surprising about this procedure is that the effect of the pump according to the invention is produced in that the water has already been brought into contact with the mineral metal foil and / or the wire containing iron (II) ions before it flows through the pump.
Der Abstand von der Folie, respektive des Drahtgeflechts, zur Pumpe kann 1 bis 100 m betragen. Mindestens genauso überraschend ist, dass ein kurzzeitiger Kontakt lediglich eines Teils des Wassers von wenigen Sekunden mit der Eisen(II)-Ionen enthaltenden Mineral-Metallfolie, respektive dem -draht ausreicht, um Ablagerungen im wasserführenden System weitestgehend zu vermeiden.The distance from the foil or wire mesh to the pump can be 1 to 100 m. It is at least just as surprising that short-term contact of only part of the water with the mineral metal foil or iron wire containing iron (II) ions is sufficient in order to largely avoid deposits in the water-carrying system.
Überraschend ist ferner, dass die eingetragene Pumpenergie bezogen auf den Volumenstrom des Wassers größer sein muss als der osmotische Druck des gepumpten Wassers zuzüglich des äußeren Drucks, da diese Drücke addiert repräsentativ für die Bindungsstärke zwischen gelösten Ionen und Hydratwasser (Hydrathülle um die gelösten Ionen) stehen.It is also surprising that the pump energy input, based on the volume flow of the water, must be greater than the osmotic pressure of the pumped water plus the external pressure, since these pressures add up representatively for the bond strength between dissolved ions and hydrated water (hydration shell around the dissolved ions) .
Vorteilhafterweise werden Ablagerungen wirksam aufgelöst, neue Ablagerungen vermieden und damit zugleich korrosive und mikrobielle Problemlagen deutlich reduziert.Advantageously, deposits are effectively dissolved, new deposits are avoided and, at the same time, corrosive and microbial problems are significantly reduced.
Die Erfindung wird durch nachfolgende Beispiele näher beschrieben:
- Durch eine Leitung von 8 km Länge und einem Durchmesser von 1,5 m wurden stündlich mit einer Pumpleistung von 500 kW 1 000 m3 Wasser gepumpt. Der durch die Pumpe erfolgte Energieeintrag betrug 500 kW/1 000 m3/h entsprechend 500 Wh/m3.
- 1,000 m 3 of water were pumped every hour through a pipe 8 km long and 1.5 m in diameter with a pump output of 500 kW. The energy input by the pump was 500 kW / 1,000 m 3 / h, corresponding to 500 Wh / m 3 .
Der Osmotische Druck, welcher durch die im Wasser gelösten Moleküle definiert wird, lag mit 358 Wh/m3 darunter. The osmotic pressure, which is defined by the molecules dissolved in the water, was below this at 358 Wh / m 3 .
Dieser berechnet sich aus der Formel Π = n * R * T,
wobei n die molare Konzentration der Lösung,
R die Gaskonstante und
T die absolute Temperatur ist.
R beträgt 8,314 Nm/K*mol, T betrug im vorliegenden Beispiel 298 K. Die Konzentration wurde mit ca. 0,26 mol/l bzw. 260 mol/m3 Natriumchlorid (NaCl) angegeben, da die Annahme, dass ausschließlich NaCl im Wasser enthalten ist, einen oberen Grenzwert darstellt und der tatsächliche Osmotische Druck also nicht höher als dieser angenommene Wert ist. Die Konzentration von Natrium- plus Chlor-Ionen betrug somit 520 mol/m3, woraus sich ein Osmotischer Druck von 358 Wh/m3 ergibt, wobei ein Nm einer Ws entspricht.This is calculated from the formula Π = n * R * T,
where n is the molar concentration of the solution,
R the gas constant and
T is the absolute temperature.
R is 8.314 Nm / K * mol, T was 298 K in the present example. The concentration was given as approximately 0.26 mol / l or 260 mol / m 3 sodium chloride (NaCl), since the assumption that only NaCl in the Water is included, represents an upper limit and the actual osmotic pressure is therefore not higher than this assumed value. The concentration of sodium plus chlorine ions was thus 520 mol / m 3 , which results in an osmotic pressure of 358 Wh / m 3 , where one Nm corresponds to one Ws.
Der äußere Druck entsprach ca. 1 atm = 760 Torr = 101 325 N/m2 = 28 Wh/m3.The external pressure corresponded to approx. 1 atm = 760 Torr = 101 325 N / m 2 = 28 Wh / m 3 .
Der Energieeintrag durch die Pumpe war mit 500 Wh/m3 größer als der Osmotische Druck des gepumpten Wassers mit 358 + 28 = 386 Wh/m3.The energy input by the pump was 500 Wh / m 3 greater than the osmotic pressure of the pumped water at 358 + 28 = 386 Wh / m 3 .
10 m vor der Pumpe wurde in einem Zwischenbehälter mit 500 m3 Wasserinhalt eine Folienkonstruktion mit insgesamt 10 m2 Folienfläche installiert. Die Folie wurde nach den Maßgaben des Anspruchs 2 erzeugt. Bei einem Volumenstrom von 1 000 m3/h ergibt sich ein Verhältnis Folienfläche A [m2] zu Volumenstrom Q [m3/h], mit A / Q = 10 m2 * 0,001 h/m3, von 0,01 h/m.A foil construction with a total of 10 m 2 foil area was installed 10 m in front of the pump in an intermediate container with 500 m 3 water content. The film was produced in accordance with the provisions of claim 2. At a volume flow of 1,000 m3 / h, the ratio of film area A [m 2 ] to volume flow Q [m 3 / h], with A / Q = 10 m 2 * 0.001 h / m 3 , is 0.01 h / m.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wurden alle Ablagerungen in der Wasserleitung beseitigt.With the method according to the invention, all deposits in the water pipe were removed.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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EP4289795A1 (en) * | 2022-06-09 | 2023-12-13 | Stefan Nitzsche | Method of recovering fresh water from saline solutions |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010019389A1 (en) | 2010-05-04 | 2011-11-10 | Mol Katalysatortechnik Gmbh | Decontaminating drinking water supply system, comprises separating the system to be decontaminated for a duration from drinking water supply and incorporating into separate water circulation, which is filled with fresh water |
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- 2018-11-14 DE DE102018128516.7A patent/DE102018128516A1/en active Pending
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DE102010019389A1 (en) | 2010-05-04 | 2011-11-10 | Mol Katalysatortechnik Gmbh | Decontaminating drinking water supply system, comprises separating the system to be decontaminated for a duration from drinking water supply and incorporating into separate water circulation, which is filled with fresh water |
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