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Filtrationsverfahren E@ ist die Priorität der ent@prechenden US-Anmeldung
Ser.No. 118 276 voa 20. Juni 1961 in Anspruch zu nehmen.
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Die Erfindung betrifft neuartige Verfahren zum Herstellen von Filterhilfsmitteln,bei
der Herstellung derartiger Hilfamittel in Anwendung kommende neuartige Gemische,
hieraus hergestellte neuartige Filterhilfsmittel, sowie neuartige Filtration@verfahre@,
bei denen di.se neuartigen Filterhilf@mittel Anwendung finden. Die Erfindung betrifft
insbesondere das Piltrieren, Klären und Reinigen von Wasser zwecks Entfernen von
Verunreinigungen aus dem@elben und die Heratellung Ton Filterhilf@mittel@, die hierbei
Anwendung finden. Das zum Durchführen derartiger Verfahren in Anwendung kommende
Filterhilfesittel wird durch neuartige Verfahrensweisen der Behandlung der Teilchen
des Filterhilfsmittels mit Metallhydraten erreicht, wobei der Wirkungsgrad der Filterhilfsmittel
für das Entfernen einer
Trübung, Färbung, Bakterien und weiterer
Verunreinigungen aus Wasser verbesaert wird.
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Stand der Technik Unter dem Ausdruck filtrieren ist im allgemeinen
das Entfernen suspendierter Teilchen aus einer Flüssigkeit zu verstehen, indem die
Flüssigkeit unter einem Druckgefälle durch ein Filtermedium hindurchgeführt wird.
Obgleich die ursprüngliche Arbeitsweise zum Filtrieren von Wasser sich der Anwendung
von Sandbetten bediente, hat die kürzliche Entwicklung gezeigt, daß eine andersartige
Bewältigung des Problem@ wirtschaftlicher und praktiecher sein kann, wobei man eine
Filtration mittels Filterhilfsmittel anwendet.
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Theoretisch tritt die Flüssigkeit oder das Filtrat durch die Oeffnung
des Filtermediums, wie eines Tuches, Siebes, usw. hindurch, wobei die suspendierten
Teilchen zurückbleiben. In der Praxie ist es jedoch so, daß die feineren auspendierten
Teilchen ebenfalls mit der Flüssigkeit hindurchtreten, da die gröb@-ren Oeffnungen
des Mediums nicht in der Lage sind dieselben zurückzuhalten, wobei die grö#eren
Teilchen filtriert werden und auf den Medium zurückbleiben, Jedoch sehr bald die
Oeffnungen verstopfen und @chlie#lich der Flüssigkeitaflu# durch das Filter verlangasmt
oder vollständig unterbrochen wird.
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Bei dem derzeitigen Filtration averfahren sind diese hier be-@chriebenen
Schwierigkeiten grö#ten@@ils dadurch überwunden worden, dae eine geringe Menge eines
Pilterhilfemittels der u filtrierenden rlUssigkt zugesetzt wird. Dieses Filterhilf@-mittel
wirkt dergestalt, daß kontinuierlich ein oder Filterkuchen gebildet und in der Praxis
die Verunreinigungen durch verschiedene Mechanismen eingeschlossen werden, wie z.B.
durch
Umgeben Jedes Teilchens aus schleimigem Peststoff, wodurch
das Verschleimen der Filteroberfläche verhindert wird. Die Eigenschaften des Filterhilfsmittels,
, z.B. Porösität Feinheit, unterachiedliche Form, Nichtzusammendrückbarkeit, usw.,
lassen dasselbe fttr diesen Zweck besondere geeignet erscheinen. icin besondere
wichtiges Merkmal der Filtration mit Filterhilf@-mitteln besteht dait, da# die Löcher
in der Oberfläche des kuchens des Filter@hilfsmittels wesentlich kleiner als diejenigen
in dem Filtermedium sind, wodurch die Entfernung einiger wesentlicher. Anteile der
suspendierten Teilchen ermöglicht wird Der entfernte Anteil wird natürlich eine
Funktion der grö#eren Art der su entfernenden Teilchen sein, sowie der Porösität
und arteigenen Klärfähigkeit der besonderen Filterhilfsmittel.
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Um den anfänglichen Wirkungsgrad des Piltrstionsverfahrens zu verbessern,
wird auf dem Filtertuch ein Ueberzug aus den Teilchen des Filter@ilf@mittels zusätzlich
zu dem Einbringen der teilchen in db zu filtrierende Flüssigkeit vorgesehen. Hierdurch
wird der die Verunreinigungen enthaltende Hauptfilterkuchen daran gehindert, in
direkte Berührung mit dem Piltermedium zu kommen, und somit können die schleimartigen
Teilchen nicht das Medium verstopfen oder den Wirkungsgrad der Plltration in der
Weise verringern, wie dies bi@her bei dem Filtrieren auftrst.
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Die als Filterhilfsmittel allgemein Anwendung findenden Saterialien
sind Diamomeenerde, Perlite oder andere Kieselsaureprodukte, Kohlenstoff und faserartige
Produkte, wie Asbest und Cellulose.
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Bei einen Verfahren zum Filtrieren von Wasser ist es üblich ein Gemisch
aus der die suspendierten Verunreinigungen enthaltenden Plössigkeit mit eines speziellen
Filterhilfsmittel, wle
Diatomeenerde herzustellen. Der Zweck des
Filterhilfamittels. besteht, wie weiter oben ausgeführt, darin, kontinuierlich eine
neue Filterfliche auf dem Filtermedium herzustellen, wodurch der wirkungsgrad des
Filtrationsvorganges dadurch verbessert wird, daß die Menge der entfernten Verunreinigungen
vergrößert und in gleicher Weise die Länge des Filtrationszyklus vergrö#ert wird.
@e verbleibt Jedoch eine gewisse Schwierigkeit aufgrund der Tatsache, daß selbst
bei Anwenden von Filterhilf@-mitteln ee gelegentlich unmöglich iot, in iwrt@chaftlicher
Weise bestimmte Verunreinigungen zu entfernen.
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Es wurde festgestellt, daß diese Verunreinigungen in verschiedenen
Wasserversorgungen ia wesentlichen elektronegativ sind0 Man überlegte sich somit,
daß bei Anwenden eines elektropositiven Filterhilfamittels eine wirksamere Verfahrensweise
entwickelt werden önnte, durch die die elektronegativsn Teilchen mittels der gemeinsamen
Anziehung entfernt werden können. Eine der ersten Offenbarungen eines derartigen
Verfahrens ist in der US-Patentschrift 2 036 254 angegeben. In dieser Patentschrift
wird gelehrt, daß Diatomeenerde und andere fein. oder Teilchonförmige Filterhilfsaittel
@o behandelt werden können, da# denselben eine elottropozitive Ladung vermittelt
wird.
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Um dies zu bewirken, wird die Diatom@enerde in einem wässrigen Medium
auspendiert und auf derselben ein Ueberzug aus einem elektropositiven und in Wasser
löslichen Material niedergeschlagen. Im allgemeinen wird Aluminiumsulfat zugegeben,
und durch die Zugabe von Alkali au@efällt. Nach eine derartigen Aufbringen werden
die Teilchen au der Lösung entfernt und bei einer Temperatur getrocknet, die ausreichend
tief ist, damit die elektropositive Ladung des Ueberzug@ aufrecht erhalten wird,
Dieses
Verfahren ist Jedoch mit bestimmten Nachteilen verbunden, da viele zusätzliche Arbeitsstufen
zum Ausbilden des Ueber zuges, Waschen der Teilchen und Trockenen vor Anwenden des
fertigen Produktes notwendig @sind: Derartige Arbeitastufen erhöhen die Kosten der
Teilchen und, dies ist besondere wichtig, verringern die Aktivität des Filterhilf@mittels.
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Weitere einschlägige Lehren finden sich in den US-Patentschriften
2 468 188 und 2 468 189. Nach diesen Veröffentlichungen wurde der gleiche Versuch
jedoch in Form einer etwas unterschiedlichen Lösung angestrebt. Die wesentlich.
Lehre nach diesen letzteren Patentschriften besteht in einem Verfahren, nach dem
praktisch gleichzeitig zu Wasser das Filterhilfsmittel und die wasserlöslichen Salze
spezieller dreiwertiger Metalle zugegeben werden. Das Salz soll lediglich durch
die Wirkungen der natürlichen Alkalinität des wässrigen Mediums in den hydratisierten
Zustand überführt werden, und man nah@ an, da# das Hydr@t die Teilchen des Filterhilfemittels
überzieht. In diesen Patent@chriften sind speziell. Grenzwerte angegeben, um diese
Wirkung zu erzielen. So muß das Verhältnis des dreiwertigen Salzes etwa 0,5 bis
etwa 5 Teile pro 100 Teile Diatomeenerde betragen, und der Anteil an Diatomeenerde
soll sich auf nicht weniger als etwa 12 g/1000 1 Wasser belaufen. Dies entspricht
etwa 0,001 Gew.% @onzentrationdes Filter@hilfsmittels alseinem kleinsten Wert. In
gleicher Weise ist in diesen Veröffemtlichungen angegeben, da @@ bevorzugt ist nicht
m.hr als 0,48 kg Distomeenerde pro 1000 1 Wasser anzuwenden, und dies entapricht
etwa 0,04 Gew.% Konzentration al einem größten Wert. Nur zu oft haben diese Verfahren
nicht @ufriedenstellend gearbeitet, und zwar entweder aufgrund eines nicht vollständigen
Ausföllens des Metallhydrates, wodurch sich eine entspr@chende Verunreinigung des
filtrierten Produkte ergibt, oder aufgrund einer
starken Zunahme
des Druckabfalls, wodurch sich Filtrationszyklen ergaben, die so kurz sind, dae
sie unwirtschaftlich sind und die betriebliche Durchführung unpraktisch wird.
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Erfindungagemäße Zielsetzung Erfindungsgemäß wird somit eine praktische
Anordnung in Vorschlag gebracht, durch die die Nachteile der oben angegebenen Filtrationeverfahren
überwunden werden.
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Erfindungsgomäß wird weiterhin ein Verfahren zum Klären und praktischen
Reinigen von Wasser vogeschlagen, durch das ein größtmöglicher Wirkungsgrad bezüglich
der Entfernung der Trübung, Farbe und weiterer Verunreinigungen erreicht wird.
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Erfindungegemäß ergibt sich ebenfalls ein neuartiges Verfahren zum
Herstellen von Filterhilf@mitteln, die wirtschaftlich arbeiten zusammen mit den
weiter oben angege@@en Vorteilen.
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Weiterhin wird durch die vorliegende Erfindung ein neuartiges und
praktisches Verfahren zus Behandeln handelsüblicher Pilterhilfsmittel in Vorschlag
gebracht, w oduroh deren Wirksamkeit bezüglich des Klärens und Reinigens von Wasser
durch die Entfernung der darin enthaltenen Verunreinigungen verbessert wird.
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Weiterhin ergibt sich ebenfalls erfindungsgemä# ein neuartiges Verfahren,
durch das die Teilchen der Filterhilf@mittel wirksam mit Materislien überzogen werden
können, ohne da# es notwendig ist, anschlie#end eine Behandlung vor der Anwendung
derselben als Filterhilf@mittel durchzuführen, wodurch Filterhilf@mittel mit grö#erem
Wirkungsgrad wie z.B. bez(1glioh der Adsorptionsaktivität erhalten werden.
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Durch den erfindungsgemä#en Vorschlag gelingt es weiterhin, verunreinigtes
Wasser trinkbar zu machen.
Die Um@etzung, durch die dünne Filme
der Hydrate dreiwertiger Metalle auf Filterhilf@mitteln oder anderen feinverteilten
Materialien ausgebildet werden können, läßt sich durch die folgende Gleichung derstellen:
Es wurde nun Jedoch gefunden, daß im Gegen@@@ su der bisherigen einschlägigen Auffas@ung
der U@berzug auf der Oberfläche eines Filterhilf@mittel@ nur dann aufgebracht werden
kann, wenn vor dem Ausbilden des Hydroxydes mittels einer geeigneten chemische@
Um@etzung, die zu überziehenden Teilchen des Filterhilf@mittels zunäch@t in derartiger
Menge suspendiert werden, daß dieselben wenigsten@ 0,25 Gew.% in dem Suspensionsmedium
aus@achen, und man sodann das Ausfällen durchführt, ua das überzogene Filterhilfsmittel
zu erhalten. Dies bedeutet, daß nur bei Konzentrationen des Filterhilf@mittel@ von
0,25 Gew.% oder darüber ein Ueberziehen des Filterhilfamittel@ eionergestellt wird.
Sobald der Ueberzug ausgebildet worden ist, kann die Konzentration in geeigneter
Weise bis zu 0,001% oder darunter verringert werden, ohne daß eine Einbuße des Wirkung@grades
erfolgt. Der Ueberzug kann durch die Suspension auf das Filterhilf@mittel in der
Salz. lösung oder Suspension in Wasser aufgebracht werden, wobei man anschlie#end
oder gleichzeitig das 8als und sodann das Alkali hinzugibt. Die eigentliche Aufeinanderfolge
der Zugabe der Bestand teile ist alt der Au@ahme nicht wichtig, daß das Alkali und
das Salz nicht vor dei Ausbilden der geeigneten Konsentration des Filterhilf@mittels
in der Suspension umgesetzt werden sollen.
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Die Erfindung wird ii folgenden anhand einer Reihe von Auzfürungsbeispielen
erläutert. In diesen Beispielen ver@tehen sich alle Teile und Prozent@ätze auf der
Gewicht@grundlage, wenn ee nicht ande@@ vermerkt ist.
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So wird eine Reihe von experimentellen Laborator@umsa@@ätzen unter
Heranziehen einer speziellen Filtervorrichtung un einer sehr genau arbeitenden Anordnung
für das Mes@en des Druckabfalle Uber den Filterkuchen nach dessen Ausbildung durchgeführt,
Die Vorrichtung besteht aus einer Anordnung nit konstanter Flie#geschwindigkeit,
sowie zugeordnete. Mamometer, um den Druckabfall zu massen. D1e Filterunterlage
besteht aus einer Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,074 mm und einer Filterfläche
von 0,1045 d.a, di. mit 1,0 g CELITE 503 (ein Diatomeenerde-Filterhilf@mittel, das
von der John@-Manville Corporation in den Handel gebracht wird) überzogen worden
ist.
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E@ wird eine Flie#geschwindigkeit von @twa 2,32 dm@/min. aufrecht
erhalten. Ablesungen bezüglich des Druckabfalls werden dann vorgenommen, wenn das
System den Gleichgewicht@zustand erreicht hat. In jedem all handelt es sich hierbei
wa einen Intervall yon etwa 10 Imuten, Das behandelte Wasser wird ftlr alle Ausführung@beispiel@
unter konstanten Bedingungen gehalten, Beispiel 1 Bei den ersten Versuch@reihen
(1-7) werden 0,12 g "CELITE 545" (ein Diatomeenerde-Filterhilfsmittel, das von der
Johns-@anvill@ Selen Corporation in den Handel gebracht (wird) in 450 ml Wasser
aufgeschlämmt. Dies führt zu einer Konzentration von 0,024- Gew% Hierzu werden 24
ml einer Alaunlösung gegeben, die 0,0103 g Aluminium@ulfat enthält. Anschlie#end
w@den 24 il einer Natriumhydroxydlösung zugesetzt, die 0,0037 g Natriumhydroxyd
enthält. Das in Anwendung kommende Verfahren folgt der Lehre nach den oben angegebenen
US-Patentschriften itt der Au@nahme, dug ent@alztes Wasser angewandt wurde, so daß
eine molare Menge an Alkali für das Ausfällen notwendig war. Der durchschnittliche
reine Druckabfall für zwei Versuch@reihen 1-4, und 5 - 7 betrug 58,5 bzw. 67,0 ca
Wasser.
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Beispiel 2 2 ei diesem Versuch (8) werden die gleichen materialmengen
angewandt. Hierbei wird Jedoch das Aluminiumhydrat in dos Wasser vor der' Zugabe
des Filterhilf@mittels ausgefällt. Hierbei wird ein Druckabfall von 67,3 cm Wasser
festgestellt. Dies führte zu dem Schlu#, daß die bei den Beispiel 1 auftretenden
hohen Druckabfälle darauf zurückzuführen sind, daß das Aluminiumhydrat nicht die
Teilchen des Filterhilfamitt@l@ überzogen hat, so daß dieselben frei sind, um das
Filter zu verstopfen.
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Beispiel 3 Es wird eine weitere Versuch@reihe (9-16) unter Anwenden
des erfindungsgemäßen Verfahrensdurchgeführt. Dies bedeutet, da# die gleiche Menge
an Diatom@enerde de Wasser @ugesetzt, Jedoch die Wassermenge so gesteuert uurde,
da# eine 0,25 Gew.%ige Konzentration an Diatomeenerde vorlag. Das Ausfällen des
Aluminiumhydrates wird sodann unter Anwenden der gleichen Menge an Chemikalien durchgeführt,
wie es in den Beispielen 1 und 2 beschrieben ist. Der durchschnittliche Druckabfall
beläuft sich für die beiden Versuch@reihen auf 23,7 bzw. 19,5 cm Wasser.
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Alle Zahlenwerte und Arbeitsweisen sind in der folgenden Tabelle I
zusammengestellt.
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Tablle I 1,0 g Celite 503 Ueberzug aufgebracht auf 300 ml @usser,
angewadt zum Filtern von 0,120 g Celite 545 batch @ilterhilfsmittel in 500 ml Geszmtvolumen,
wobei das Filterhilfsmittel behandelt war, wie es unter "erfindungsgemä#es Verfahren"
beschrieben.
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Beispiel Versuch Celite 545 aluminiumsulfat NaOH erfindungsgemä#es
rein P Ha@ Gew. % Gew. % Gew. % Verfahren # 1 0,120 0,024 0,0105 0,00205 0,0037
0,00074 545 in 450 ml H2 O 58,8 24 ml Alaunlösung ( zugegeben, 24 ml NaOH-Lösung
zugegeben ( 2 53,8 ( 3 61,8 4 59,3 1 ( Gruppendurchschnitt 58,5 ( 5 0,120 0,024
0,0105 0,00205 0,0037 0,00074 545 in 450 ml H@O 69,6 24 ml Alaunlösung zugegeben,
24 ml # NaOH-Lösung zugegeben ( 6 66,8 7 64,5 ( Gruppendurchachnitt 67.0 2 8 0,120
0,024 0,0105 0,00205 0,0037 0,00074 450 ml H@O+ 24 ml Alaun 67,4 + 24 ml NaOH 545
zugegeben unmittelbar vor dem Filtrieres ( 9 0,120 0,25 0,0105 0,0214 0,0037 0,0077
F.H. zugegeben zu 24 ml 23,5 wie ausgef. wie ausgef. wie ausgef. Alaunlösung, 24
ml NaOH ( zugeben, sodann 450 ml 3 H@O zugeben ( 23,9 10 ( Gruppendurchsch@itt 23.7
T@belle
I (Fortsetzun Beispiel Versuch Celite 545 Aluminiumsulfat NaOH erfindungsgemä#es
rein @ H@O Gew % Gew. % Gew. % Verfahren 3 11 0,120 wie 0,25 0,0105 0,0214 0,0037
0,0077 zugegeben F.H. 21,5 ausgef. wie ausgef. wie ausgef. zu 24 ml Alaunlösung,
zugegeben 24 ml NaOH, socann 450 ml HaO zugegeben 12 19,3 13 19,3 14 18,4 15 17,8
16 20,7 Gruppendurchachmitt 19,5
i. Wichtigkeit und Aussagekraft
der obigen Beispiele wird weiterhin durch eine Reihe paralleler Filtrationsverauche
nachgewiesen. Um genau den tatsächlichen Vergleich oder das Gegenüberstellen der
erfindungsgemä#en Materialien mit demjenigen nach de. Stande der Technik tu bestimmen,
wurden zwei parallele Filtereinheiten gleichgeitig Kit rohen und nicht behandeltem
Flu#wasser betrieben. Für die eine einheit wurde ein Filterhilf@mittel nach der
erfindungsgemä#en Arbeitsweise hergestellt, Für die zweite Einheit wurde ein Filterhilfsmittel
nach dem Stande der Technik entsprechend den oben genannten US-Patentschriften hergestellt
(dieses Filterhilfsmittel wird ii folgenden als "Filterhilfssittel X" beseichnet),
wobei die gleichen Mengen a n Filterhilfsmitteln mit der Ausnahme angewandt wurden,
d@# kein alkalisches @eagens herangesogen wurde.
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Die Filter wiesen jeweils eine Filterfläche von 25, 1 dm@ in Form
von ii Handel erhältlichen Röhren itt reinen trapezoiden rostfreien Stahldrähten
auf. Mittels eines entsprechenden S@euerkreises wurde die Flie#geschwindigkeit auf
4,07 1/10 dm@/ Min. eingestellt und die Zunahme des Druckabfalls sufgezeiohn.t nie
Einheit wurde durch direkte Zugabe der Auf@chlämmung zu dem Filtertank übergogen,
und sodann das Filtrat durch das Filter und den Tank für das filtrierte Wasser umgepumpt.
Mittels zweier Präsisionspumpen mit gemein@@@en Antriebsmechanismus wird aus einen
Aufschlämmungstank zusätzlich@s Material zug@führt. Zu dem su filtrierenden Rohwasser
werden kontinuierlich gleiche Mengen an Filterhilf@mittel zugesetzt, die in Uebereinstimmung
ait den entsprschenden Ver@hren h@@estellt worden sind.
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Beispiel 4 Nach der erfindungsgemä#en Verfahrensweise wird ein Filterhilfsmittel
he@gestellt, wobei ein G.aiaoh As angewandt wurde, das @us 3,75% i Handel erhältliches
Aluminiumsulfat (Al@ (SO@)@.
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18 H@ O) bezogen a uf das Gewicht des Diatomeenerde-Filterhilfsmi@els
(CELITE 545) besteht. Es werden etwa 1,6 % Hatriumoarbonat zugegeben, ua den pH-Wert
des Gemisches auf 5,6 bis 6 einzustellen, liesee Gemisch wird trocken hergestellt.
Sodann wird das Gemisch in Wasser gegeben und eine Aufschlämmung hergestellt, die
wenigstens 0,25% Konsentration an Diatomeenerde-Hilfsmittel enthält. Das in der
Aufschlämmung erhaltene Produkt besitzt einen 1%igen Aluminiumhydratüberzug. Diese
Auf@chläsmung wird sodann zu einer der parallelen Filtrationsleitungen von der rohwasserquelle
aus gegeben. Zu der zweiten @arallelen Leitung wird eine Aufschlämmung gegeben,
die die gleichen Gewichtsmengen an CELITE 545 und aluminiumsulfat enghält. Us der
Lehre naoh dem Stand der Technik ent@prechend der oben angegebenen US-Patentschriften
zu. Herstellen des Filterhilfsmittels X zu e n tsprechen, nach der das Ausfällen
das Hydrates lediglich durch die Alkalinität des nicht flitrierten Wassers bewirkt
werden soll, wurden hier keine zusätzlichen Reagenzien angewandt. Die entsprechenden
Geschwindigkeiten der Zunah@@ des Druckabfalls wurden gelassen, und da die Kenge
der in Anwendung kommenden Chejikalien relativ geringfügig war, war die ünterschiedlichkeit
in der Größe der Zunahme des Drucksbfalls in der erwarteten Weise klein. Trotzdem
zeigte das erfindungsgemä#e Produkt eine geringere Zunahme des Druckabfalls.
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Beispiel 5 In der gleichen Weise wie im Beispiel 4 beschrieben, wird
ein Filterhilfsmittel aus einem Gemisch "B" Mit der Ausnahme hergestellt, daß in
etwa di. Zweifache Menge an Chemikalien angewandt wird. Dies führt zu einen mit
2Gew.% Aluminiumhydrat über. zogenen erfindungsgemä#en Produkt. In gleicher Weise
wird in Uebereinstimmung mit den Angaben in den oben angezogenen US-Patentechriften
ein Filterhilfsmittel X in Form einer Aufschläsmung hergestellt, wobei die gleichen
Mengen an Filterhilfsmittel und Aluminiumhydrat wie bei dei Gemisch "B" angewandt
werden.
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Auch hier wird kein zusätzliches alkalisohe. Reagenz angewandt.
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Die Geschwindigkeit der Zunahme des Druckabfalls erweist sich hier
als weniger als die Hälfte für das erfindungagemäße Produkt als flir das Filterhilfsmittel
X, und zwar bei Messen innerhalb einer gleichen Zeitspanne.
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Beispiel 6 Es findet die gleiche Arbeitsweise wie im Beispiel 4 Anwendung,
um dus Gemisch "@" herzustellen mit der Ausnahme, daß das aluminiumsulfat durch
Eisen-III-sulfat ersetzt wird. In gleiche: Weiss beläuft sich die in Anwendung kommende
Sulfatmenge auf 5 Gew.% und es werden 3 Gew.% Natriumcarbonat angewandt. Das erhaltene
Filterhilfsmittel weist nach dem Aufschlämmen einen pArWert von 5 bis 6 auf und
enthält etwa einen 2 Gew.%igen Ueb@@-zug an Eisenhydrat. Die relative Geschwindigkeit
dor Zunahme des Druckabfalls beläuft sich bei dem erfindungsgemä#en Gemisch auf
etwa 1/6 des Filterhilfsmittels X, wobei die gleichen Mengen an Diatomeenerde und
Eisen-III-sulfat angewandt werden.
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Beispiel 7 Es wird ein Gemisch "D" hergestellt, wobei die Menge der
zugesetzten Chemikalien nach Beispiel 6 verdoppelt wird un-d ian
sodann
aufschlämmt. Die entsprechende Aufschlämmung wird in Uebereinstimmung nach dei oben
angegeb@@n Stand der Technik hergestellt. Die Geschwindigkeit der Zunahme des Druckabfalls
ist Nr das erfindungsgemäße Gemisch relativ mä#ig im Vergleich mit einer au#erordentlich
hohen Geschwindigkeit des Druckabfalls, die das Filterhilfsmittel nach des Stand
der Technik zeigt.
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E@ ist zu beachten, da# die Unterschiedlichkeiten ii Druckabfall durchaus
von der Trübung d.s zu filtrierenden Rohwassers abhWngen. So ist z.B. in dem Beisphl
5 die Trübe gering und liegt in der Grö#en@rdnung von 4 TpM, Das Filtershilfsmittel
nach dem Stand der Technik zeigte eine Geschwindigkeitszunahme des Druck -abfalls
ton etwa 0,74 kg/cm@ in 12 Stunden. Dieser Wert rscheint besser als derjenige der
erfindungsge@@#en Produkte nach den Beispielen 4 und 7. Es ist jedoch zu beachten,
daß in jedem dieser Fälle die Trubung des Rohwassers wenigstens das Doppelte des
Rohwassers nach dci Beispiel 5 war. Somit sind diese Werte lediglich bezügl@ch des
spezifischen Versucha zu vergleichen, dem sie zugehören.
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Beispiele 8, 9 und 10 Es werden zusätzliche Versuche unter Anwenden
der gleichen Gemische durchgeführt, wie sie nach dem Beispiel 7 hergestellt wurden.
In jedem dieser Versuche war die Trübung des Rohwassers relativ groß, eo daß sich
eine Geschwindigkeitszunahme des Druckabfalls in einer derartigen Grö#e fUr die
Filterhilfsmittel nach dem Stande der Technik ergaben, da# die Untersuchungen nach
sehr kurzer Zeit abgebrochen werden mußten. Die unterschie@ hohen Werte für die
Filterhil fsmittel nach dem Stande der Technik und die erfindungsgemä#en Filterhilfsmittel
lagen zwischen 15 bis 25 zu 1.
darf angenommen werden, da# die
Zahlenwerte der Beispiele 8, 9 und 10, bei denen eine gro#e Menge. an Eisen-III-sulfat
angewandt wurde, die Tatsache beweisen, daß das Hydrat des dreiwertigen Metalles
tatsächlich dann wirksamer ist, wenn es in Form eines Ueberzuge auf die Teilchen
des Filterhilf@-mittels au$gebracslt ist, und daß das dem Stande der Technik entsprechende
Filterhilfsmittel nicht derartige Ueberzüge besitzt. Somit können derartige Materialien
schnell den Filter kuchen verstopfen, wodurch sich ein starker Druckabfall und somit
relativ kurzer Arbeitszyklus ergibt. Die den Beisp@@len 4 bis 10 entsprechenden
Zahlenwerte sind in der folgenden Tabelle II zusammengefa#t.
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Tabelle II Vergleich der erfindungsgemä#en mit den vorbekannten Filterhilf@mitteln
- es wird Celite 503 als Ueberzug angewandt - .
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Beispiel durchschnitt- Länge des erfindungs- # P Filterhilfsmittel
X nach # P liche Trübung Arbeitszyklus gemäßes Pil- kg/cm² dem Stand der Technik
kg/cm² de@ Rohwassers h terhilfsmit-ToM telgemisch 4 8 12,0 A 0,98 Alaun-Filterhilfsmittel-
1,19 aufschlämmung 5 4 12,0 B 0,385 Alaun-Filterhilfsmittel- 0,7 aufschlämmung 6
23 12,0 C 0,315 Fe2 (SO4)3-Pilterhilfsmittel- 1,89 aufschlämmung 7 10 12,0 D 0,91
Fe2 (SO4)3-Filterhilfs- 2,17 mittelaufschlämmung 8 19 2,0 D 0,105 Fe2(SO@)2- Filterhilfs-
2,80 mittelaufschlämmung 9 15 2,5 D 0,14 Fe2(SO4)3-Filterhilfs- 2,94 mittelaufschlämmung
10 14 3,5 D 0,105 Fe2(SO4)3-Filterhilfs- 2,63 mittelaufschlämmung
Beispiele
11 bis 14 Bei einer weiteren Untersuchungsreihe werden die erfindungsgemä#en Filterhilfsmittel
mit denjenigen nach dem Stande der Technik ve@glichen, und zwar mit den Filterhilfsmitteln
nach der US-Patent@chrift 2 036 254, die im folgenden Filterhilfsmittel Y bezeichnet
werden. 3s werden die gleichen vier Gemische "A", "B", war und "D" ausgewertet,
wie sie weiter oben angewandt wurden. Für diese Untersuchungen wurde für jedes in
Anwendung kommende Produkt die gleiche Alkalimenge sowie gleiche Mengen an Diatomeenerde
und Metallaulfat angewandt.
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Es wurde das Verfahren von Preundlich angewandt, um die Absorpptionsaktivität
zu vergleichen, bei dem eine Isotherme für eine Reihe von Obengowichten durch austragen
des Logarithmus der Adsorption pro Graim gegen den Logarithmus der Restkonzentration
erhalten wird. Das Prüfmedium stellt eine @mulsion von Schmiermittelöl in Wasser
dar, das einen Wert von 275-295 Einheiten Oslgehalt aufweist. (Der Oelgehalt wird
in willkürlichen Reinheiten ausgedruckt, wie sie durch di. metrischen Verfahren
von Tyndall@ ausgewertet werden. Diese Emulsionen folgen dem Beer'schen Gesetz,
so daß Lichtstrsuungsverfahren angewandt werden können, ul die relative Konzentration
anstelle langwieriger gravimetrischer Verfahren zu bestimmen). Die Filterhilfsmittel
wurden in Uebereinstimmung mit den @@tsprschenden Verfahrensweisen hergestellt und
mit der Oel@mulsion 0,5 Stunden unter Schütteln in 5 minütigen Intervallen in Berührung
ghalten. Anschlis#end wurde durch ein Filtriertuch filtriert. Es ist zu beachten,
da# ein Filterhilfsmittel, wie Diatomeenerde, ohne zusatzliche chemische Behandlung
keine Aktivität aufweist, wenn es nach diesem Verfahren geprüft wird. Soweit dies
aö'g-4 lich war, wurde stets den Filterhilfsmitteln Y ein Wert von 100% zugeordnet.
Die Ergebnisse dieser Prüfungen oind weiter
in der Tabelle III
zusammengestellt. Diese Ergebnisse zeigen, daß eine wesentlich größere Sorptionsaktivität
durch Anwenden des erfindungsgemä#en Filterhiffsmittels erzielt werden kann, wie
@s durch die Entfernung des Oele aus dem Kondensat nachgewiesen wird. Da Oel in
einem Kondensat ein allgemein auftretendes industrielles Problem darstellt findet
der erfindungsgemä#e Gegenstand auch auf diesea Gebiet Anwendung.
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Es ist wichtig festzustellen, daß eich das erfindungegemä#e Filterhilfsmittel
von demjenigen nach der US-Patentschrift 2 036 254 unterscheidet, und es wird angenommen,
daß diese Unterschiedlichkeit auf des in @itu durchgeführten Ueberziehen der erfindungsgemä#en
Filterhilfsmittel erfolgt, wodurch nicht eine spätere Behandlung, wie ein Waschen
und Trocknen notwendig wird. Wie weiter oben angegeben, führen die sich an das Ueberziehen
anschließenden Arbeitsstufen zu einer eehr nachteiligen Beeinflussung der Aktivität
des Filterhilfsmittels.
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Tabelle Ij-Vergleich der Sorptionsaktivität des erfindung@gemä#en
Filterhilfsmittels mit dem Filterhilfsmittel Y Beisp. in Anwendung kommen- Filtershilfs-
erfindungsgemä#es de chem. Zusammens. mittel Y Filterhilfsmittel Aktivität Aktivität
11 A 100% 156% 12 B 100% 176% 13 C keine 147% ii Vergleich zu den Filterhilfsmittel
Y Produkt D 14 D 100% 223%.
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» können verschiedene Materialien ale die basischen Substanzen für
das Ueberzi@hen durch das Metallhydroxyd angewandt werden0 Obgleich Diatomeenerde
bevorzugt ist, können auoh andere ii Handel erhältliche Materialien, wie Perlit,
Flugasche, Asbestfasern, Cellulosefasern und dgl. oder Gemische derselben ii
Rahmen
der Erfindung angewandt werden.
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Das Ausbilden des Ueber@uges wird durch die geeignete Zugabe eine.
Alkalis unter Ausbilden eines pH-Wertes von 4 bis 7, tobei ein pH-Wert von 5 bis
6,5 bevorzugt ist, bewirkt werden.
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Obgleich dies im allgemeinen durch Anwenden von Matrium@arbonat erreicht
wird, können auch andere Alkalien, wie Kaliumhydroxy 4 Ammoniumhydroxyd, Natriumhydroxyd,
Calciumhydroxyd @nd dgl. Anwendung finden. Das Anwenden anderer als der natürlich
vorkommenden Materialien zwecks Ausbilden des Ausflockungsmittel@ ist sehr vorteilhaft,
da hierdurch das Heranziehen einer be-@timmten Dasisität ermöglicht wird, durch
die ein vollstän@gen Ausfällen und Ueberziehen sichergestellt wird. Aufgrund der
gro#en Menge der in Anwendung kommenden Chemikalien zum Durchführen des Ausfällen@
ist es weiterhin möglich praktisch all Wirkungen der natürlich vorkommenden Alkalien
aufzuheben. Somit über diese Materislien keinerlei Einflu# auf den Uebersug aus.
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Weiterhin können lösliche Verbindungen oder Metallsalze in Anwendung
kown, die keine Aluminium- oder Eisenverbindungen sind. Diese zwei Metalle sind
jedoch Nr da. Ausbilden des ausfegällten Ueber@uges auf der Oberfläche des Filterhilfsmittels
bevorzugt. je ist wichtig, daß die so ausgewählte Verbindung ein Metallio@ aufweist,
das in einen alkalischen wässrigen Medium ein in Wasser unlösliches Hydroxyd ausbildet.
Metalle, die diesen Bedingungen entsprechen, sind unter anderes die dreiwertigen
oder vierwertigen Metalle, wie Chrom und Thorium. Es versteht sich, daß die Auswahl
der verschiedenen Bestandteile dergestalt vorg@nommen wird, daß hierdurch die gewünschten
Brgebnis@@ erzielt und weiter@ Faktoren, wie die Wirt@chaftlichkeit des Verfahrens
berückeichtigt werden.
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Die Menge der zugesetzten Chemikalien kann in Abhängigkeit von dem
zu gewinnenden Endprodukt, verändert werden. Dies bedeutet, da# man in Abhängigkeit
von der auf dem speziellen Filterhilfsmittel gewünschten Hynratmenge die @enge an
Metallsalz und alkelicchex Reagens abändert. Die kleinste Menge an Aluminiumhydroxydüberzug,
die noch su günstigen ergebnissen führt, beläuft sich auf etwa 0,5%. Es ist durchaus
verständlich, dag eine gewisse geringste Menge an aktivem Ueberzug notwendig ist,
um die günstigen erfindungsgemä#en Ergebnisse zu erzielen. Da Fe(OH)3 sowohl eine
schwerere Verbindung als auch @twas weniger aktiv ist, kann als kleinste Ueberzugsm@nge
etwas mehr notwendig sein, wie z.B. etwa 1% zusätzliches Eisenhydroxyd.
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Die größte Ueberzugsmenge, die Anwendung finden kann, ist diejenige,
die die Struktur des Filterhilfsmittels nicht soweit "verstopft", da# das überzogene
Filterhilfsmittel nicht länger sein. bestimmten Punktionen erfüllen kann. Für Filterhilfsmittel,
die mit (Al(OH)@ überzogen sind, liegt die Grö#te Menge wahrscheinlich in der Größenordnung
von etwa 100 Al(OH)@. Für Fe(OH)@ Ueberzüge beläuft ich die grö#te Menge auf etwa
20%.
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Es ist Jedoch pu beaohten, daß größere Mengen bei bestmmten Anwendungsgebieten
dann angewandt werden können, wenn das Verschleimen des Filterhilfsmittels nicht
einen wesentlichen Psktor darstellt. Bezüglich der anderen Metallhydrat@ wird die
geeignete Menge des Materials von den gleichen Tatsachen abhängen. Die in Anwendung
kommende Sulfatmenge oder Menge anderer Salze, aus denen das entsprechende Hydrat
hergestellt wird, läßt sich in Uebereinstimmung mit herkömmlichen stöchiometrisohen
Ueberlegungen festlegen. So wird man bezüglich Aluminiumsulfat 1,875 bis 37,50 Gew.%
des feinverteilten Materials anwen. den. Beztiglich Eisen-III-sulfat kana Man 2,5
bis 50 Gew.% des
feinverteilten Füllmittels anwenden. s wird angenommen,
da# eine kleinste Menge von etwa 1% des Salzes bezogen auf das Gewicht dee Filterhilfsmittels
richtig ist. Die Menge an alkalischem @eagenz, z.B. Natrium@arbonat hängt von der
in Anwendung kommenden Salzmenge und dea gewünschten pH-Wert ab.
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Schlu#folgerung Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, dae ein
neuartiges Filterhilfsmittel mit neuen und sehr zweckmäßigen Eigenschaften hergestellt
worden ist. i)as in situ Uberzogene Filterhilfsmittel besitzt Eigenschaften, die
bisher bei ähnlichen produkten nicht erhalten werden konnten. Das Ueberziehen wird
lediglich nach der erfindungsgemä#en Lehre erreicht.
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Die prozentuale Entfernung an Verunreinigungen zusammen mit den hirvorragenden
Eigenschaften des Druckabfalls machen dieses neuartige produkt für die industrielle
Verwendung außerordentlich geeignet.