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Verfahren zur Herstellung anorganischer Gelkörner Es ist bekannt,
Adsorbentien als kugelige oder linsenförmige Körper mit glatter Oberfläche in der
Weise herzu,stellen, daß man eine Hydrosolmischung erzeugt, die man möglichst schnell
nach Verlassen des Mischers unterTropfenbildung in eine wasserunmisch bare Flüssigkeit
einbringt, in welcher die Tropfen -nach Maßgabe der Dichte dieser Flüssigkeit -
untersinken oder aufsteigen, wobei sie noch vor Austritt aus der wasserunmischbarell
Flüssigkeit erstarren müssen. Beim Einbringen in die wasserunmischbare Flüssigkeit
in Form von Tropfen bildet sich die kugelige Gestalt, die dann nach dem Erstarren
bei der weiteren Behandlung, die im wesentlichen aus dem Auswaschen und Trocknen
besteht, beibehalten wird.
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Nach einem anderen Verfahren spritzt man aus einer sich schnell bewegenden
Düse oberhalb der wasser unmischbaren Flüssigkeit die schnell erstarrende Hydrosolmischung
in Form eines zusammenhängenden Flüssigkeitsstrahles aus, welcher beim Eindringen
in die wasserunmischbarc Flüssigkeit zu einzelnen Teilen auseinanderfällt, die dann
ihrerseits beim Durchfallen durch diese Flüssigkeit kugelige Gestalt annehmen.
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Diese Verfahrensführungen sind mit der Schwierigkeit belastet, daß
selbst bei Erstarrungszeiten von nur 10 bis 20 Sekunden schon erhebliche Flüssigl;eitshöhen
für den Durchlauf der Hydrosolschichten durch diese Flüssigkeit zur Verfügung stehen
müssen. um mit Sicherheit eine Erstarrung des Sols zu erreichen.
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Eine kurze Erstarrungszeit erschwert andererseits die Verteilung der
Hvdrosolmischung auf die erforderlicheAnzahl von Düsen-Tropfstellen. weil in unmittelbarer
Nähe der Oberfläche derVerteilungseinridtung, die aus Rohren. Rinnen u. dgl. besteht,
eine dünne Schicht der Hydrosolmischung nur mit einer sehr geringen Geschwindigkeit
strömt; das Sol erstarrt daher dort langsam, was nach relativ kurzer Zeit Schwierigkeiten
hervorruft. Diese können zwar durch die Anwendung einer entsprechend großen Zahl
von Mischeinrichtungen beseitigt werden; dies ist aber apparaturtechnisch umständlich
und kostspielig, da jeder Mischer eine sehr genaue Dosierung der Komponenten zur
Hydrosolmischung erfordert.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, die oben dargestellten Schwierigkeiten
zu beseitigen.
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In Abkehr von den bekannten Verfahren wird die Hydrosolmischung nicht
auf einzelne tropfenerzeugende Düsen verteilt, sondern in einem zusammenhängenden
Strome über der Oberfläche der wasserunmischbaren Flüssigkeit in Form einer flachen
Schicht - nach Art eines Ölfieckes auf einer Wasseroberfläche - ausgebreitet. Die
wasserunmischbare Flüssigkeit hat ein geringfügig höheres spezifisches Gewicht als
das Hydrosol. Die gleichmäßige Ausbrei-
tung der flachen Hydrosolschicht wird nun
in geeigneter Weise gestört; dadurch wird die Hydrosolschicht unterteilt; es entstehen
einzelne, sich beschleunigt bewegende Solströme, die unter Bildung von kugeligen
Solteilchen zerfallen; letztere verbleiben bis zur Härtung an der Oberfläche der
spezifisch schwereren Flüssigkeit. Man kann z. B. die Hydrosolschicht in einzelne
Strähnen aufteilen, etwa in der Weise, daß aus der wasserunmischbaren Flüssigkeit
bestehende kleine Fontänen von unten die Hydrosolschicht durchdringen. Die Fontänen
können mit Hilfe einer Pumpe und einer entsprechend gelochten Düsen platte erzeugt
werden. Durch geeignete Einstellung der Pumpenleistung und passende Anordnung sowie
Anzahl der die Unterteilung bewirkenden Fontänen läßt sich die Abströmgeschwindigkeit
des zugeführten Stromes an wasserunmischbarer Flüssigkeit mit Leichtigkeit so einstellen,
daß sich die gebildeten Hydrosolsträhnen je nach Wunsch zu größeren oder kleineren,
an der Oberfläche schwimmenden kugeligen oder linsenförmigen Hydrosolteilchen aufteilen.
Das bei gegenseitiger Berührung mögliche Wiederzusammenlaufen noch nicht erstarrter
Teilchen wird durch weitere Zufuhr von wasserunmischbarer Flüssigkeit zu dem in
relativ dünner Schicht z. B. von nur etwa 20 mm Höhe fortfließenden Strom dieser
Flüssigkeit vermieden. Die an der Oberfläche befindlichen geformten Hydrosolteilchen
werden so lange in dem Strom der wasserunmischbaren Flüssigkeit belassen - dies
erreicht man durch entsprechende Bemessung der Flüssigkeitsoberfläche der Gesamtapparatur
-, bis sie so hart geworden sind, daß sie ihre Form bei den anschließenden Behandlungsvorgängen
behalten.
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Eine Vorrich'tt'ng zur TAusffihrung der Erfindung ist als Beispiel
in der Zeiehnüng schematisch dargestellt: Das Zuführungsrohr für das Hydrosol ist
mit 1 bezeichnet. Durch eine RoFleitung4 wird-ullter geringem Überdruck wasseruim1schbareFlüssigkeit
dem mit Öffnungen 3 versehenen Verteilungskörper 2 zugeführt. Durch ein Ringrohr
5 mit Öffnungen 9 kann über eine mit Regelorgan 6 ausgestattete Zuführungsleitung
7 zusätzliche wasserunmischbare Flüssigkeit zugeführt werden.
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Die Erzeugung der Hydrogelkügelchen verläuft folgendermaßen: Das
durch Rohrleitung 1 zugeführte Hydrosol breitet sich als dünne Flüssigkeitsschicht
gleichmäßig von der Zuführungsstelle aus nach allen Seiten aus und gelangt hierbei
in den Bereich der aus den Düsen 3 austretenden kleinen Fontänen 10 aus wasserunmi
schbarer Flüssigkeit. Da das spezifische Gewicht dieser Flüssigkeit etwas über dem
des Hydrosols liegt, bleibt letzteres auf der Oberfläche schwimmen, wird jedoch
durch die Fontänen in immer stärkerem Maße unterteilt und zu beschleunigtem Abströmen
gezwungen. Die Regulierung der Fontänen und damit auch der Absträmgeschwindigkeit
erfolgt durch eine Drosseleinrichtung 8. Sobald die Unterteilung des Hydrosolstromes
und die Abströmgeschwindigkeit einen gewissen Betrag erreicht haben, zerfallen die
einzelnen Hydrosolströme in mehr oder weniger große Teile, die sich stets an der
Oberfläche schwimmend zu Kugeln verformen. Das Wiederzusammenfließen schon geformter
Kugeln wird durch den über die Ringrohrleitung 5 und Austrittsdüse 9 zugeführten
zusätzlichen -Strom wasserunmischbarer Flüssigkeit verhindert. Die an der Oberfläche
schwimmenden und einen Härtungsprozeß durchlaufenden Solkügelchen bewegen sich entsprechend
der zugeführten Menge wasserunmischbarer Flüssigkeit in einem mehr oder weniger
langsamen Strom von der Zuführungjstelle fort und werden durch geeignete Maßnahmen
dem Flüssigkeitsstrom entnommen, nachdem sie den hierzu erforderlichen Härtungsgrad
erreicht haken. Die Flüssigkeit gelangt - gegebenenfalls über einen Filter - zur
Umwälzpumpe, welche sie den Rohren 4 und 7 wieder zuführt.
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Anstatt das Hydrosol, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, von
unten nach oben zur Oberfläche der wasserunmischbaren Flüssigkeit zu führen, kann
das Hydrosol auch seitlich von oben zufließen, etwa in eine flache Schale, über
deren Rand es in gleichmäßigen Strömen überfließt. Die weitere Bearbeitung erfolgt
im Sinne der obigen Ausführungen. Außer der dargestellten zentralen Anordnung kann
auch folgendes System vorgesehen werden: Der Hydrosolstrom verbreitert sich in einem
Kreissektor von etwa 300 und strömt dann in einer entsprechend breiten und flachen
Rinne gleichmäßig fort, nachdem er durch die zahlreichen kleinen Fontänen zerteilt
worden ist.
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An Stelle von Fontänen wasserunmischbarer Flüssigkeit kann auch jedes
andere geeignete Mittel zum Zerteilen und Beschleunigen des Hydrosolstromes an der
Oberfläche angewendet werden, wie etwa kaskadenförmige Überfälle mit kleinen Erhöhungen,
an denen der der Flüssigkeit überlagerte Hydrosolstrom aufgeteilt und durch die
Fallbeschleunigung in Längssträhnen ausgezogen wird. Auch sind mechanisch bewegte,
die wasserunmischbare Flüssigkeit ausstoßende Düsen brauchbar, die, von unter- oder
oberhalb der Hydrosolschicht wirkend, diese in Teilströme aufzuteilen vermögen.
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Bei allen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden
Gelkörner von etwa 0,5 bis 6, vorzugsweise von 1 bis 3 mm Durchmesser erhalten.
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Obige Ausführungen machen die Vorteile der Erfindung gegenüber den
bisher angewendeten Verfahren deutlich.
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Mit einer einzigen Mischvorrichtullg kann eine verhältnismäßig große
Menge Hydrosol hergestellt werden, welche ohne Verteilung auf einzelne L)iisen,
d. h. also ohne die Gefahr von Verstopfungen, der wasserunmischbaren Schicht überlagert
wird. Während nach den bekannten Verfahren die Aufteilung des Hydrosols in Tropfen
von der Ausströmgeschwindigkeit aus der Düse abllällgig ist und somit nur eine begrenzte
Menge an Hydrosol je Düsenöffnung zugegeben werden kann, vermeidet die Erfindung
die mit der Verwendung von Düsen zusammenhängenden Schwierigkeiten und Leistungsbeschränkungen.
Die Aufteilung des Hydrosolstromes erfolgt erfindungsgemäß durch leicht regelbare
Einrichtungen, die ihrerseits Verstopfungen durch festwerdende Hydrosolteile nicht
herbeiführen können.
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Der die gebildeten kugeligen Teilchen fortführende Flüssigkeitsstrom
hat nur eine geringe Höhe von z. B. einigen Zentimetern und braucht nur auf einige
Quadratmeter Fläche ausgebreitet zu werden. DieEinrichtung ist damit billig zu erstellen
und handlich in der Bedienung.
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Gegenüber den bekannten Verfahren bietet die Erfindung weiterhin
den Vorteil, daß die Härtungsvorgänge jederzeit und an jeder Stelle verfolgt werden
können, weil keine hohen unzugänglichenFlüssigkeitssäulen benötigt werden und die
sich härtenden kugelförmigen Körper stets an der Oberfläche schwimmen.
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Ferner beträgt die Menge der im Kreislauf geführten wasserunmischbaren
Flüssigkeit nur einen kleinen Bruchteil der bei hohen Flüssigkeitssäulen von ein
oder mehreren Metern benötigten Menge.
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Nach dem Verfahren der Erfindung können adsorbierende und bzw. oder
katalytisch wirksame Gelkörner verschiedenster chemischer Beschaffenheit hergestellt
werden, sofern das verwendete Hydrosol innerhalb einer Zeit von einigen Sekunden
bis etwa einigen Minuten erhärtet.
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PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Herstellung anorganischer Gelkörner
aus einem Hydrosol, das mit einer mit Wasser nicht mischbaren Flüssigkeit in Berührung
gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hydrosol über einer mit ihr nicht
mischbaren, geringfügig spezifisch schwereren Flüssigkeit ausgebreitet und das sich
ausbreitende Sol durch Störung der gleichmäßigen Ausbreitung in einzelne, sich beschleunigt
bewegende Solströme unterteilt wird, die unter Bildung von kugeligen Solteilchen
zerfallen und bis zur Härtung an der Oberfläche der Flüssigkeit verbleiben.