DE1044774B

DE1044774B - Device for mixing liquids and gases

Info

Publication number: DE1044774B
Application number: DED12917A
Authority: DE
Inventors: Edward Ronca; John Eric Poulter
Original assignee: Doulton and Co Ltd
Current assignee: Doulton and Co Ltd
Priority date: 1951-08-09
Filing date: 1952-08-08
Publication date: 1958-11-27

Description

Einrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten und Gasen I)ie Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Mischen ozon Flüssigkeiten und Gasen, bestehend aus einem Element aus feinporigem Sintermaterial. Derartige Elemente können beispielsweise aus keramischen Stoffell. poröser Ixohle, gesintertem Glas oder Sintermetall bestehen. Device for mixing liquids and gases I) he invention relates to a device for mixing ozone liquids and gases, consisting of an element made of fine-pored sintered material. Such elements can, for example made of ceramic fabric. porous Ixohle, sintered glass or sintered metal.

Ein Merkmal derartiger Stoffe ist es, daß es bei ihllen einen gewissen »kritischen Druck« gibt, bei deszen Unterschreitung Luft oder Gas den Stoff nicht durchdringt, wenig die Poren zuvor mit einer Flüssigliest gefüllt worden sind. Dieser kritische Druck hängt x-on der Porengröße oder Feinheit des Stoffes und von der Oberflächenspallnung der Flüssigkeit ab. It is a characteristic of such substances that there is a certain "Critical pressure" does not give the substance if it falls below this value, air or gas does not penetrates, little the pores have previously been filled with a liquid. This The critical pressure depends on the pore size or fineness of the substance and on the x-on Surface tension of the liquid from.

Die Poren bzw. Durchgänge dieser Elemente sind von verschiedener Größe. von denen ein großer Teil einen gegenüber den größeren Poren nur verhältnismäßig kleinen Durchmesser hat. Es kommt nun aber häufig vor, daß der verfügl)are Gasdruck gerade ausreicht, den kritischen Druck der großen Poren zu überwilden. Die kleineren Poren bleiben dann auf Grund der Adhäsion mit Flüssigkeit gefüllt und sind damit unwirksam. da sie zum Durchgang des Gases nicht lieitragen. Es hat sich weiter gezeigt, daß bei der Verwendung derartiger poröser Elemente für die Durchleitung eines gasförmigen mediums in ein flüssiges Medium. in dem chemische oder biologische Reaktioneu stattfinden, die Poren de» Elementes im Lauf der Zeit blockiert werden. Man nimmt an, daß dieses Verstopfen auf Ablagerungen oder ein Wachstum innerhalb des ruhenden flüssigen Mediums in den kleineren Poren zurückzuführen ist und daß ein solches Wachstum bzw. derartige Ablagerungen später sich auch in die größeren Poren ausbreiten. Dadurch wird aber der Durchflußwiderstand, der dem durchwandernden Medim entgegenwirkt, langsam vergrößert, bis schließlich dasGasdurchtrittselement vollkommen unwirksam wird. The pores or passages of these elements are different Size. of which a large part is only proportionate to the larger pores has a small diameter. But it often happens that the available gas pressure just enough to overcome the critical pressure of the large pores. The smaller ones Pores then remain filled with liquid due to the adhesion and are thus ineffective. as they do not allow the gas to pass through. It has also been shown that when using such porous elements for the passage of a gaseous mediums into a liquid medium. in which chemical or biological reactions take place, the pores of the element become blocked over time. It is believed that this Clogging on deposits or growth within the static liquid medium is due in the smaller pores and that such growth or such Deposits later also spread into the larger pores. But this will the flow resistance, which counteracts the medim passing through, slowly increases, until finally the gas passage element becomes completely ineffective.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, Mittel zu finden, die es ermöglichen, die gesamte zur Verfügung stehende Durchgangsfläche, d. h. also auch die kleinsten Poren für den Durchgang nutzbar zu machen und dadurch gleichzeitig zu verhindern, daß sich irgendwelche Teile innerhalb des porösen Elementes absetzen. The invention has set itself the task of finding means that make it possible to use the entire available passage area, d. H. so to make even the smallest pores usable for the passage and thereby at the same time to prevent any parts from settling within the porous element.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Überzug aus einer Silikonverbindung auf der gesamten Oberfläche des von dem Behandlungsgas bzw. der Behandlungsflüssigkeit zu durchströmenden Elementes. Hierdurch wird die Adhäsion der in die Kanäle eindringenden Flüssigkeit so weit verringert, daß auch bei den feinsten Kanälen der Luftdurchgang nicht durch Adhäsionskräfte verhindert wird. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Verteilung des Gases auf den gesamten Durchgangsquerschnitt der Sinterplattenfläche erreicht. This object is achieved according to the invention by a coating from a silicone compound on the entire surface of the treatment gas or the treatment liquid to be flowed through element. This makes the adhesion the penetrating liquid into the channels is reduced so far that even with the even the finest ducts, the passage of air is not prevented by adhesive forces. In this way, the gas is evenly distributed over the entire cross-section of the passage the sintered plate surface.

Als Mittel, um die Oberfläche des porösen Elementes durch die in Betracht kommende Flüssigkeit unbenetzbar zu machen, seien angeführt: organische Siliziunxerbindungen, iiisbcsondere die sogenannten Silikone, in denen organische Gruppen an Silizium durch Kohlenstoff-Silizium-Bindung gebunden sind, oder Siloxane, beispielsweise die Methylpolysiloxane, besonders solche, die im Molekül auch unmittelbar an Siliziumatome gebundene Wasserstoffatome enthalten. As a means of covering the surface of the porous element through the in To make the liquid under consideration non-wettable, the following are mentioned: organic Silicon compounds, especially the so-called silicones, in which organic Groups are bound to silicon by carbon-silicon bonds, or siloxanes, for example the methylpolysiloxanes, especially those that are also directly in the molecule contain hydrogen atoms bonded to silicon atoms.

Die organischen Siliziumverbindungen werden in einem hinreichend flüssigen Zustand verwendet, so daß sie das poröse Element gründlich imprägnieren können. Zu diesem Zweck werden die organischen Siliziumverbindungen zuvor in einem organischen Lösungsmittel aufgelöst. The organic silicon compounds are sufficient in one liquid state so that they thoroughly impregnate the porous member can. For this purpose, the organic silicon compounds are previously in one dissolved in organic solvents.

Nachdem das poröse Element mit der organischen Silizininverbindung getränkt ist, wird die überschüssige Flüssigkeit zum Abfluß gebracht und das Lösungsmittel verdampft. Der auf der Oberfläche in den Poren verbleibende Film wird danach durch Erhitzen fixiert. After the porous member with the organic silicinine compound is soaked, the excess liquid is drained and the solvent evaporates. The film remaining on the surface in the pores is then through Fixed heating.

Man könnte auch andere filmbildende oder Überzugsubstanzen verwenden, beispielsweise Wachs; dies ist aber weniger wünschenswert, weil ein solcher Film so fixiert werden würde, daß er die Wirksamkeit des porösen Elementes beeinträchtigen würde. Other film-forming or coating substances could also be used, for example wax; but this is less desirable because of such a film would be fixed so as to impair the effectiveness of the porous element would.

Die Erfindung ist im allgemeinen überall dort anwendbar, wo Gase in Flüssigkeiten, speziell in wässerige Flüssigkeiten, dispergieren; sie ist aber auch für die Dispersion einer Flüssigkeit in ein Gas annvendbar. The invention is generally applicable wherever gases disperse in liquids, especially in aqueous liquids; but she is can also be used for the dispersion of a liquid in a gas.

Durch die Anwendung des erfindungsgemäß behandelten feinporigen Elementes sind verschiedene wichtige Wirkungen erreichbar: 1. Der kritische Druck verschwindet, und Gas geht selbst durch Poren größten Feinheitsgrades bei einem Druck hindurch, der den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit, in die das Gas geleitet wird gerade übertrifft. Dabei sind alle Poren des Elementes für den Gasdurchgang frei, wodurch der Widerstand des porösen Elementes gegen den Gas durchfluß sich verringert und dadurch eine beträchtliche Verminderung des Betriebsdrucks erreicht wird. By using the fine-pored element treated according to the invention various important effects can be achieved: 1. The critical pressure disappears, and gas passes even through pores of the greatest degree of fineness at a pressure which is the hydrostatic pressure of the liquid into which the gas is being directed surpasses. All pores of the element are free for gas to pass through, which means the resistance of the porous element to the gas flow is reduced and this results in a considerable reduction in the operating pressure.

2. Die Flüssigkeit, in die das Gas dispergiert wird, dringt nicht in die Poren des Elementes ein, weder im Betriebszustand noch in Betriebspausen, sofern nur der Feinheitsgrad der Poren im Verhältnis zu dem hydrostatischen Druck der Flüssigkeit ausreicht. 2. The liquid in which the gas is dispersed does not penetrate into the pores of the element, neither during operation nor during breaks in operation, provided only the degree of fineness of the pores in relation to the hydrostatic pressure the liquid is sufficient.

3. Wenn der hydrostatische Druck groß genug ist, um in Betriebspausen Flüssigkeit in die Poren zu drücken, so dringt diese nur in die größeren Poren ein, aus denen sie schnell wieder vertrieben wird, sobald beim Wiederbeginn des Betriebes Gasdruck daraufgeleitet wird. 3. When the hydrostatic pressure is large enough to take breaks in operation Forcing liquid into the pores, it only penetrates into the larger pores, from which it is quickly expelled as soon as the company starts up again Gas pressure is passed on.

4. Der Fluß der Flüssigkeit durch das poröse Element kann auf die größeren Poren beschränkt und in engen Grenzen gesteuert werden, indem man den Druck einstellt, der am Anfang und im Verlauf des Vorgangs angewandt wird. o. Drosselwirkungen, die häufig von Flüssigkeiten herrühren, die in kleinen Poren sitzen oder durch solche hindurchfließen, sind auf ein kleinstes Maß herabgemindert. 4. The flow of liquid through the porous element can affect the larger pores can be restricted and controlled within narrow limits by adjusting the pressure that is applied at the beginning and during the process. o. throttling effects, which often come from liquids that sit in or through small pores flow through are reduced to a minimum.

Die Zeichnung soll zur vergleichenden Erläuterung der Erscheinungen dienen, die bei der Einführung eines Mediums in ein anderes auftreten, wenn eines der Niedien eine Flüssigkeit und das andere ein Gas ist. beim Durchfluß durch ein poröses Element, das in dem einen Fall unbehandelt ist, so daß es von der Flüssigkeit benetzt werden kann, und in dem anderen Fall so behandelt ist, daß es von derselben Flüssigkeit nicht benetzt werden kann. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen, in denen die Poren des Materials übertrieben groß dargestellt sind. Die Fig. 1 und 2 zeigen die Einführung von Luft in Wasser; im ersten Fall ist das Material unbehandelt, im zweiten ist es erfindungsgemäß behandelt. Entsprechend zeigen die Fig. 3 und 4 den Durchtritt von Wasser in Luft, im ersten Fall durch ein unbehandeltes, im zweiten durch ein erfindungsgemäß behandeltes Material. The drawing is intended to provide a comparative explanation of the phenomena that occur when one medium is introduced into another, when one one is a liquid and the other is a gas. when flowing through a porous element, which in one case is untreated, so that it is removed from the liquid can be wetted, and in the other case is treated so that it is of the same Liquid cannot be wetted. The drawings are schematic representations, in which the pores of the material are shown exaggerated. Figs. 1 and 2 show the introduction of air into water; in the first case the material is untreated, in the second it is treated according to the invention. Correspondingly, FIGS. 3 and 3 show 4 the passage of water into air, in the first case through an untreated, im second by a material treated according to the invention.

In der Zeichnung ist das poröse Element allgemein mit 1 bezeichnet. Eine Wassermenge 2 ist in einem 13ehälter 3 untergebracht; das poröse Element 1 schließt den Behälter nach unten dicht ab. Darunter befindet sich Luft, wie bei 4 angedeutet ist. In the drawing, the porous element is denoted generally by 1. A quantity of water 2 is accommodated in a container 3; the porous element 1 seals the container tightly at the bottom. Underneath there is air, as with 4 is indicated.

Die festen Bestandteile des porösen Elementes sind als isolierte feste Stückchen 5 angedeutet, ihre tatsächlichen Verbindungen sind zwecks Klarheit der Darstellung weggelassen. Zwischen den festen Teilen 5 des porösen Elementes finden sich Kanäle oder Poren verschiedener Größe. The solid components of the porous element are considered to be isolated solid bits 5 indicated, their actual connections are for the sake of clarity omitted from illustration. Between the solid parts 5 of the porous element there are channels or pores of various sizes.

Nach der Fig. 1 steht die Luft 4 unter einem Druck (aus einer nicht dargestellten Quelle), der ausreicht, um den kritischen Druck für die Durchdringung des porösen Elementes und außerdem den hydrostatischen Gegendruck des Wassers 2 zu überwinden. Da das poröse Element durch Wasser benetzbar ist, so wird es ursprünglich mit Wasser gefüllt sein; daher muß der Druck der Luft den hydrostatischen Druck zuzüglich mindestens des kritischen Drucks überwinden, wie er zu den größeren Poren in dem porösen Element gehört. Die Pfeile erläutern den Weg der Luft durch das unbehandelte poröse Element, und wie man sieht, ist der Luftdurchgang auf die relativ größeren Poren beschränkt, während die kleineren mit Wasser gefüllt bleiben, wie an verschiedenen Stellen 6 gezeigt ist. According to Fig. 1, the air 4 is under a pressure (from a not source shown), which is sufficient to generate the critical pressure for penetration of the porous element and also the hydrostatic back pressure of the water 2 to overcome. Since the porous element is wettable by water, it becomes original be filled with water; therefore the pressure of the air must be the hydrostatic pressure plus at least overcome the critical pressure as it leads to the larger pores belongs in the porous element. The arrows explain the path of the air through the untreated porous element, and as can be seen, the air passage on the relatively larger Pores are restricted while the smaller ones remain filled with water, as at various Digits 6 is shown.

In der Fig. 2 dagegen, wo das poröse Element behandelt worden ist, so daß es nun durch Wasser nicht mehr benetzt werden kann, sind die Poren in dem porösen Element nicht mit Wasser gefüllt. Daher braucht der Druck der Luft nur noch hinzureichen, um den hydrostatischen Druck des Wassers 2 zu überwinden. In diesem Falle zeigen die Pfeile, daß die Luft durch alle Poren des porösen Elementes ohne Behinderung hindurchgehen kann. In Fig. 2, however, where the porous element has been treated, so that it can no longer be wetted by water, the pores are in it porous element not filled with water. Therefore only needs the pressure of the air sufficient to overcome the hydrostatic pressure of the water 2. In this The arrows show that the air passes through all the pores of the porous element without a trap Disability can go through.

In den Fig.3 und 4 geht das Wasser 2, wie die Pfeile andeuten, durch das poröse Element nach unten in die Luft 4 und nimmt dabei Teilchen fester Verunreinigungen mit, die bei 7 angedeutet sind. In der Fig. 3 ist das poröse Element unbehandelt durch Wasser benetzhar; daher fließt es willig durch alle Poren, gleichgültig ob sie groß oder klein sind. Manchmal sind aber die Teilchen 7 der Verunreinigungen für die kleinen Poren zu groß, so daß sie sich darin, wie angedeutet, festsetzen. Im Laufe der Zeit baut sich so ein Hindernis aus derartigen Teilchen auf, das sich bis in die größeren Poren fortsetzt und schließlich zur vollständigen Verstopfung führen kann. In FIGS. 3 and 4, the water 2 goes through, as the arrows indicate the porous element down into the air 4 and thereby picks up particles of solid impurities with, which are indicated at 7. In Fig. 3 the porous element is untreated wettable by water; therefore it flows willingly through all pores, whether or not they are big or small. But sometimes the particles 7 are the impurities Too big for the small pores so that they get stuck in them, as indicated. In the course of time such an obstacle builds up from such particles, which continues into the larger pores and eventually becomes completely clogged can lead.

Wenn dagegen wie in der Fig. 4 das poröse Element mit einer Silikonverbindung behandelt worden ist, so daß es unbenetzbar geworden ist, so werden die kleineren Poren, wie bei 8 angedeutet ist, Luft eingeschlossen halten; damit wird der Wasserdurchgang auf die größeren Poren beschränkt, durch die die festen Teilchen 7 frei hindurchgehen können. If, however, as in FIG. 4, the porous element with a silicone compound has been treated so that it has become unwettable, so will the smaller ones Pores, as indicated at 8, keep air trapped; so that the water passage becomes limited to the larger pores through which the solid particles 7 freely pass can.

Claims

PATENT CLAIM Device for mixing liquids and gases, consisting of an element made of fine-pored sintered material, characterized by a coating of a silicone compound on the entire surface of this of the treatment gas or the treatment liquid to be flowed through element.

Publications considered: Swiss patent specification No. 187,984; French patent specification No. 951 680.