DE124373C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, dafs die bis jetzt üblichen Verfahren, unter Anwendung von Aetznatron und Soda oder Kalk und Soda Rohwasser weich zu machen, d. h. von Kalk, Kohlensäure, Magnesia, Eisen zu befreien, nur dann zu einem befriedigenden Resultat führen, wenn grofse Ueberschüsse an Soda angewendet werden, die dann als Aetznatron und Soda im Reinwasser verbleiben. Letzteres hat vielerlei Unannehmlichkeiten zur Folge, welche durch das im Folgenden beschriebene . Verfahren, mittelst welchem eine sehr befriedigende Weichmachung von Rohwässern, bei vollständig neutraler Reaction erzielt wird, vermieden werden.

Es wurde nämlich gefunden, dafs auf Zusatz einer gewissen Menge Kalk allein wohl in erster Linie die freie Kohlensäure, dann die halbgebundene Kohlensäure in bekannter Weise als Calciummonocarbonat abgeschieden werden, darauf aber die Ausscheidung der Magnesia bis auf Spuren, und zwar nur als Magnesiahydrat erfolgt; selbst Magnesiumbicarbonat gelangt derart nicht als Carbonat nach der Formel

. Ca (O H)₂ + Mg H² (C O₃/ =

Ca C O₃ + Mg C O₃ + 2 H₂ O, sondern als Magnesiumhydrat nach der Formel Ca (O H)² + Mg H² (C O₃)² =

2CaC O₃ + Mg (O H)² + 2'U₂ O

zur Ausscheidung, wozu also 2 Molecule Kalkhydrat nöthig sind. Dieser Mehrverbrauch an Kalk erklärt wohl auch die höchst auffallende Erscheinung, dafs die Alkalität bei gesteigertem Kalkzusatz erst zu-, dann wieder abnimmt, wenn die Abscheidung der Magnesia beginnt.

Sobald diese Abscheidung bis auf Spuren erfolgt ist, steigt die Alkalitäl dann durch vermehrten Kalkzusatz.

Sobald nun die Alkalität die zuerst erreichte Höhe überschritten hat, kann man sicher sein, dafs die Magnesia bis auf Spuren — C = 0,3 ° franz. Härte — entfernt ist und läfst sich somit für jedes Wasser ermitteln, wie grofs die von Kalk herrührende Alkalität, also wie grofs der Kalkzusatz sein mufs, wenn die Magnesia entfernt sein soll.

Bei weicheren Wässern mufs nun die Alkalität so grofs sein, dafs sie in bekannter Weise durch 15 cc Zehntelnormalsäure, bei härteren Wässern durch 25 cc Zehntelnormalsalzsäure pro Liter neutralisirt wird, weil härtere Wasser fast stets an Chloralkalien und organischer Substanz reicher sind, welche bekanntlich lösend auf Magnesiumhydrat einwirken und daher ein gröfserer Aetzkalküberschufs erforderlich ist, um diese Wirkung aufzuheben.

In einem solchen, von Kohlensäure und Magnesia befreiten Wasser finden sich nunmehr diejenigen Mengen Schwefel-, Salz-, Salpetersäure und Humussäure, welche nicht an den natürlichen Alkaliengehalt der Rohwässer gebunden sind, nur noch an Kalk gebunden, während der übrige Kalk noch als Aetzkalk vorhanden ist.

Man ermittelt nun genau analytisch diese Menge gebundenen Kalkes, z. B. durch Bestimmen der Alkalität und des Gesammtkalkes, wobei die Differenz = gebundener Kalk ist,

und setzt nun genau die dem gebundenen Kalk äquivalente Menge Soda zugleich mit der bereits ermittelten Kalkmenge zur eigentlichen Vorreinigung dem Rohwasser zu.

Wohl läfst sich der gebundene Kalk, insofern er äquivalent den Nichtcarbonaten des Kalkes und der Magnesia im Rohwasser vorhanden ist, durch eine Analyse bestimmen, aber nur durch eine sehr sorgfältige Analyse mit Bestimmung der Alkalien. Jedoch wurden in der Praxis bei dem Umstände, dafs viele Rohwässer ihre Zusammensetzung fortwährend ändern, die häufigen Analysen sehr umständlich sein.

Zuweilen geschieht die Berechnung des Sodazusatzes proportional der permanenten Härte. Da letztere aber, wie Verfasser, wiederholt ermittelte, zum guten Theil, zuweilen fast nur, auf dem Gehalt an Magnesiumcarbonat beruht, welches durch Alkalien und organische Substanz in Lösung gehalten wird, und welches sich mit Soda nicht umsetzen kann, so führt diese Berechnung zu einem falschen, und zwar zu einem zu grofsen Sodazusatz.

Nachdem nun das Rohwasser mit den in der beschriebenen Weise ermittelten Mengen Kalk und Soda vermischt und dieses Gemisch nach mindestens 2 Stunden filtrirt worden ist, ist das Wasser »vorgereinigt«, d. h. von aller Kohlensäure, dem gröfsten Theil des Kalkes, aller Magnesia, Eisen, und zum grofsen Theil auch von der organischen Substanz befreit; nur eine relativ geringe Menge Aetzkalküberschufs findet sich noch in Lösung, welche proportional der Alkalität ist, oder anders ausgedrückt, die Alkalität ist gleich dem noch gelösten Gesammtkalk.

Die Vorreinigung mit Kalk und Soda wird also gerade im umgekehrten Verhältnifs ausgeführt, als es sonst üblich ist, wenn mit Kalk und Soda allein Weichmachung erzielt werden soll. In letzterem Falle wird ein Ueberschufs von Soda zugesetzt, um den Aetzkalk zu fällen, denn sonst würde das Wasser nicht weich werden. Nach dem vorliegenden Verfahren wird aber kein Sodaüberschufs angewendet, sondern man wendet einen Aetzkalküberschufs an, unter dessen Einwirkung die Umsetzung der Soda mit gebundenem Kalk derart glatt verläuft, dafs alle Kohlensäure der Soda als Calciumcarbonat abgeschieden wird, daher keine Soda in Lösung bleiben kann.

Werden nämlich Soda und z. B. Calciumsulfat in so verdünnter Weise zusammen in Lösung gebracht, und zwar zu gleichen MoIecülen, so findet nur geringe oder gar keine Abscheidung statt. Ist aber Soda im Ueberschufs vorhanden, so scheidet sich aller Kalk als Carbonat aus; ist Calciumsulfat im Ueberschufs, so scheidet sich alle Kohlensäure der Soda als Calciumcarbonat aus. Ganz dasselbe findet aber auch statt, wenn der Ueberschufs an Calciumsulfat durch Aetzkalk ersetzt wird, wie es hier zur Anwendung kommt.

Bei weicheren Wässern entspricht dann diese Menge Aetzkalküberschufs, wie bereits erwähnt, circa 15 cc Zehntelnormalsäure oder 42 mg Aetzkalk, bei härteren Wässern circa 25 cc Zehntelnormalsa'ure oder 70 mg Aetzkalk.

Dieses . »vorgereinigte« Wasser stellt somit eine äufserst verdünnte Aetzkalklösung dar, aus welcher man' nun durch einfaches Neutralisiren mit Oxalsäurelösung sowohl allen Kalk wie alle Oxalsäure relativ rasch und auf kaltem Wege als unlösliches, und zwar reines Calciumoxalat, welches zur Regenerirung der Oxalsäure sehr geeignet ist, derart zur Abscheidung bringt, dafs nur noch Spuren von Calciumoxalat, etwa 0,5 ° deutscher Härte entsprechend , gelöst sind. Die Reinwässer sind im höchsten Grade weich und reagiren neutral.

Würde man anstatt Oxalsäure Kohlensäure zur Neutralisation verwenden, so würde überhaupt keine Abscheidung des Kalkes stattfinden, da die Neutralisation, wie eingehende Versuche ergeben haben, erst dann eintritt, wenn aller Aetzkalk in Calciumbicarbonat verwandelt wurde, welches bekanntlich in Lösung bleibt.

Setzt man nun halb so viel Kohlensäure zu, so dafs der Aetzkalk in Monocarbonat verwandelt wird, so reagirt dieses einestheils noch alkalisch, und scheidet sich anderenteils aus so verdünnter Lösung erst nach sehr langer Zeit, nach mehreren Tagen, allmählich und auch selbst beim Erhitzen unvollständig ab.

Es sind somit die Vortheile des neuen Verfahrens folgende:

ι. Es wird eine möglichst grofse Weichheit erzielt, bei Vermeidung jedes Ueberschusses an Soda oder Aetznatron.

2. Die Reaction des Reinwassers ist völlig neutral.

3. Relativ sehr geringe Zeitdauer der Reactionen, die zusammen nach etwa 3 Stunden vollendet sind.

4. Es erstreckt sich die Reinigung auch insofern auf den Alkaliengehalt der Reinwässer, als die Vermehrung desselben eine möglichst geringe ist, ja in vielen Fällen ganz entfällt, da bei vielen Wässern, z. B. bei denen die permanente Härte nur auf Magnesiumcarbonat zurückzuführen ist, nach dem neuen Verfahren überhaupt keine Soda, nach dem alten Verfahren mit Kalk und Soda aber doch viel Soda nöthig ist.

Für viele Zwecke, z.B. Kesselspeisezwecke, ist dieses von ziemlichem Vortheil, weil eine Anreicherung an gelöster Substanz die Dampfbildung hemmt.

5. Selbst die härtesten Wässer lassen sich nach dem neuen Verfahren ebenso wie weichere bis auf circa 1 ° deutscher Härte reinigen.

6. Die meist reichlich vorhandene organische Substanz wirkt viel lösender auf Calciummonocarbonat als Calciumoxalat.

Claims (1)

1. P ATENT-A N SPRU C H :

   Verfahren zum Reinigen und Weichmachen von Wässern, dadurch gekennzeichnet, dafs die Rohwässer mit einem solchen Ueberschufs von Kalk versetzt werden, dafs letzterer gerade hinreicht, aufser Kohlensäure, Calciumcarbonat, Eisenoxyd, Thonerde und einem Theil der organischen Substanz auch die Magnesia gänzlich abzuscheiden, und mit soviel Soda, als der Menge der alsdann in Lösung befindlichen vom Calciumcarbonat verschiedenen Calciumverbindungen entspricht, worauf die derart »vorgereinigten« und noch schwach alkalischen Wasser genau mit Oxalsäurelösung neutralisirt werden.