DE2018289A1

DE2018289A1 - Verfahren zur Extraktion eines Losungs mittels aus einer Losung und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2018289A1
Application number: DE19702018289
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Hough, William T, Basking Ridge, NJ (VStA)
Priority date: 1969-04-16
Filing date: 1970-04-16
Publication date: 1972-03-02
Also published as: US3696931A; FR2085387A1

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-PHIL. G. NICKEL · DR.-ING. J. DORNER . ' . 8 MÖNCHEN 15

LANDWEHRSTR. 35 · POSTFACH 104

TEL. (08 ll> 555719

München, den 16.April 1970 Anwalts-Az.: 14 - Pat.

William T. Hough, 312 South, i'inley Ave., Basking Ridge N.J. 07920, Vereinigte Staaten von Amerika

Verfahren zur Extraktion eines Lösungsmittels aus einer Lösung und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens

Dia .Erfindung betrifft ein Verfahren, durch welches ein Lösungsmittel, das schwierig oder nicht wirtschaftlich daraus entfernbare, gelöste Stoffe enthält, entweder unmittelbar in einen genießbaren (eßbaren oder trinkbaren) Stoff extrahiert werden kann oder in einen nicht flüchtigen Lösungsstoff gezogen wird, der zwar aus seiner wässrigen Lösung abtrennbar ist, sich aber bezüglich der chemischen und physikalischen Eigenschaften dadurch auszeichnet, daß er wieder nach der Ausfällung in den Lösungszustand gebracht werden kann, so daß der ausgefällte Lösungsstoff in einem wirtschaftlich interessanten Kreislauf zur Herstellung trinkbaren Wassers wieder verwendbar ist.

In den letzten Jahren ergab sich durch die Bevölkerungszunahme und die ständige Ausdehnung bestehender Industrien sowie die Entwicklung neuer Industrien ein steigender Bedarf an neuen und billigen Quellen sowohl für trinkbares Wasser als auch far Industriezwecke, wobei dieses Wasser ausreichend frei von Salzen und Mineralen sein muß, wie sie normalerweise im Meerwasser und dem Wasser anderer salzhaltiger

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Quellen anzutreffen sind und eine industrielle Verwendung solchen Wassers ausschließen.

Zur Bereitung von Wasser, das in ausreichendem ^: Maße frei von störenden Salzen ist, gibt es bereits eine · Reihe von Verfahren.

Das wahrscheinlich älteste Verfahren ist die Destillation. Wegen der für die Destillation erforderlichen Wärmeenergie ergibt sich jedoch ein Preis von etwa DM 4.40 je 37ß5 Liter, so daß sich- dieses Verfahren für die Bereitung großer Wasseirmengen über eine lange Dauer oder ständig sowie im industriellen Maßstab nicht eignet, iiaclidem aber billigere und zufriedenstellende Verfahren für die Wasserbereitung fehlen, mußte man in vielen Fällen das wenig zufriedenstellende Destillationsverfahren weiter verwenden.

Andere, gegenwärtig in Gebrauch befindliche, jedoch außerordentlich teure Verfahren sind das l'onenaustauschverfahren und das Elektrolyseverfahren, bei welchem das Salz aus der Salzlösung entfernt wird. Beim Elektrolyseverfahren wird ein elektrischer Strom aufgeprägt, welcher die kationischen Bestandteile und die anionischen Bestandteile dar Salzlösung trennt. Man verwendet Membranen, welche bestimmten Ionen gestatten, aus der verdünnten Lösung in eine konzentriertere Lösung überzutreten. Bei einem Ausnützungsfaktor von etwa 35^ in einer elektrolytischen Entsalzungsanlage liegen die Kosten bei etwa DM 2.52 je 37^5 Liter des hergestellten Wassers und bei einem Ausnutzungsfaktor von etwa 98^6 betragen die Kosten etwe DM 1.32 je 37^5 Liter ' Wasser; die charakteristischen Kostenwerte gelten für eine

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Verminderung der Salzkonzentration von etwa 2,0.75 Promille auf etwa 0,5 Promille. In einer anderen Elektrolysenanlage werden bei einem Ausnutzungsfaktor von 65$ Kosten von etwa DM 7.80 je 3785 Liter bereitetes Wasser oder bei einem Ausnutzungsfaktor von 90$ Kosten von etwa.DM 5.40 je 3785 Liter Wasser erwirtschaftet, wobei der Salzgehalt von etwa 1,7 Promille auf etwa 0,3 Promille vermindert wird.

Ein weiteres Verfahren, welches bereits verwendet wurde, welches jedoch auf Grund der laufenden hohen Kosten in praktischer, wirtschaftlicher Hinsicht wenig erfolgreich ist, kann als Ultra-Filterverfahren oder nach der allgemein bekannten Bezeichnungsweise als umgekehrte Osmose bezeichnet werden, wobei Drücke bis zu etwa 42,2 kg/cm auf eine Salzlösung ausgeübt werden, welche an eine Filtermembran oder Osmosemembran angrenzt und in inniger Berührung mit dieser Membran steht. Die Bezeichnung Filtermembran trifft den technischen Sachverhalt besser als die Bezeichnung Osmosemembran, da eine Osmose hier nicht auftritt. Das Wasser wird von der Salzlösung über die Osmosemembran oder Filtermembran in ein Sammelgefäß auf der gegenüberliegenden Seite der Membran gedruckt und von dort in theoretisch salzfreiem Zustand abgeführt.

Praktisch wird jedoch auch Salz bei diesem Entsalzungsverfahren durch die Membran hindurchgedrückt, und zwar bis zu etwa 0,5 Promille bei der Entsalzung einer Lösung mit einem Salzgehalt von nur 2,5 Promille. Demgegenüber hat aber Meerwasser im Durchschnitt etwa 35 Promille Salzgehalt. Auf Grund der außerordentlich hohen Drücke, die bei der umgedrehten Osmose notwendig sind, wird die anfängliche Wirksamkeit der verwendeten Membran rasch zerstört, auch wenn

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eine Reihe von Hilfsmitteln eingesetzt werden, die in neuerer Zeit untersucht und zur Verstärkung der Membranen eingesetzt wurden. Bei einem Beispiel für ein ,umgekehrtes Osmoseverfahren wurde eine Leistung von etwa 547 bis 936 Liter je qm und 24— Stunden/Tag erreicht, wobei das Verfahren DM O,2o bis DM 0,64 billiger sein soll, als das Blektrolyseverfahren. Jedenfalls aber betragen.bei einer Anlage die Kosten etwa DM 1,4o bis DM 3»6o j'e 370*5 Liter zur Absenkung des Salzgehaltes von 2,5 Promille auf 0,5 Promille bei einem Druck von 42,2 kg/cm^ und in einer anderen Anlage betragen die Kosten etwa DM 2,0 bis Dl 2,8o ge 37^5 Liter, ebenfalls zum Absenken des Salzgehaltes von etwa 2,5 Promille-auf 0,5 Promille bei einem Druck von 42,2 kg/cm² .

Ein weiteres Verfahren ist das mehrstufige Schnellentsalzungverfahren, bei welchem in einer Anlage etwa Kosten von DM 2,co je 37^5 Liter zum Absenken des Salzgehaltes von. 35 Promille auf etwa 0,005 Promille erwirtschaftet werden, wäiirend in einer anderen Anlage die Kosten etwa DM 3>4o je 3^Ü75 Liter wasser betragen, wenn der Salzgehalt von etwa 35 Promille auf 0,01 Promille abgesenkt wird. Es ist festzustellen, daß diese Kosten wirtschaftlich uninteressant sind.

Nochmals ein anderes Verfahren, das gegenwärtig eingesetzt wird, ist das Verdampfungsverfahren, bei welchem versprühtes Wasser, das störende Stoffe, beispielsweise Salze, enthält, durch das Versprühen eines erhöhten Dampfdruck erzeugt und dann in Form von verhältnismässig salzfreiem Wasser kondensiert wird, indem der Dampf in Berührung-_:;mit einer glatten Auffangfläiihe gebracht wird, wodurch die kondensierte Feuchtigkeit getrennt von dem aufgewirbelten Salzwasser aufgefangen werden kann. Ein dera±tiges Verfahren macht ausreichende Energiemengen zum Aufwirbeln des salzhaltigen Wassers sowie für die Bereitstellung der Verdampfungswärme notwendig und unglücklicherweise ergibt sich nur eine sehr geringe Ausbeute an kondensierter Feuchtigkeit relativ zu dem Zeitaufwand und dem Energieaufwand.

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iiaciidem in neuerer Zeit .die Ausnutzung der Atomenergie fortgeschritten ist und zufriedenstellendere und wirtschaftlichere Verfahren zur Bereitung von salzfreiem Wasser nicht zur Verfügung stehen, hat man Kernenergie in Verbindung mit dem oben bereits erwähnten Destillationsverfahren eingesetzt. !Nachdem aber die Kernenergie immer noch sehr teuer ist und auch die notwendigen Anlagen und die Sicherheitsmaßnahmen hohe Kosten verursachen und nachdem ausserdem die Kernenergieanlagen nicht an beliebigen Plätzen installiert werden können und so gerade an dem Ort zur Verfügung stehen, wo sie gebraucht werden, stellt die Kernenergie keine zufriedenstellende Antwort auf den ständig steigenden Bedarf an praktischen und wirtschaftlichen Quellen für salzfreies Wasser dar.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, aus einer Lösung, in welcher ein unerwünschter Stoff, insbesondere Salze und/oder andere störende Stoffe oder Mineralien, gelöst ist, das Lösungsmittel ohne großen Energieaufwand wir/tsehaftlich mit großer Ausbeute extrahieren können. Insbesondere soll duren die Erfindung in großem Maßstab aus salzhaltigem wasser salzfreies Vifasser bereitet werden. Die Kosten hierfür sollen so niedrig sein, daß an beliebigem Ort eine Quelle für große Mengen salzfreien Wassers zur Verfügung gestellt werden kann. Die-se Forderung umschliesst auch die Bedingung, daß große ausgedehnte und/oder teuere Anlagen nicht erforderlich sein sollen.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch Osmose aus einer wässrigen Lösung eines ersten gelösten Stoffes, welcher mindestens einen wasserlöslichen Bestandteil aufweist, über eine semiföermfiable Membran in einen genießbaren und im wesentlichen nicht flüchtigen zweiten lösbaren Stoff gezogen wird, der aus seiner wässrigen Lösung im wesentlichen nicht absonderbar ist, wobei die Lösung des ersten gelösten Stoffes in innigen Kontakt mit der einen Seite der Membran gebracht wird, während der genießbare, lösbare, zweite Stoff.in solcher gegenüber der

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Konaentration des ersten Stoffes bedeutend größerer Konzentration mit der gegenüberliegenden Seite der Membran in inniger» Kontakt gebracht wird, daß die Osmose auftritt.

Die Erfindung ermöglicht es, an beliebigen Plätzen der Erde, gleichgültig, ob dort die üblichen Energiequellen od. dgl. zur Verfügung stehen oder nicht, Wasser bereiten zu können, in welchem keine unerwünschten Salze gelöst sind.

Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren, bei welchem ein Lösungsstoff verwendet wird, in welchen hinein das Wasser durch Osmose aus einer Lösung extrahiert wird, die unerwünschte Lösungsstoffe, beispielsweise Meeressalze enthält. Der Lösungsstoff,in welchen hinein das Wasser gezogen wird, ist so gewählt, daß er leicht und wirtschaftlich in einer nicht wasserlöslichen i'orm ausgefällt werden kann, dann aber leicht und wirtschaftlich wieder in einen wasserlöslichen Zustand umgewandelt werden kann, um neuerlieh verwendet zu werden.

Erfindungsgemäß kann man jedoch auch so verfahren, ctaß man einen Lösungsstoff einer ganz bestimmten Art auswählt, welcher trinkbares Wasser unmittelbar aus einem Vorrat nicht trinkbaren Wassers, beispielsweise von Seewasser extrahiert, wonach dieser Lösungsstoff ohne weitere Behandlung genossen werden kann.

Weiter wird durch die Erfindung eine Vorrichtung zur leichten und wirtschaftlichen Ausübung des erfindungs^emässen Verfahrens vorgeschlagen, ohne daß komplizierte Ausrüstungen und/oder Energiequellen notwendig sind. d±ne solche Vorrichtung ist von einer einzelnen Person leicht mitzufünren und kann beispielsweise auf Reisen in entlegenen Gebieten gute Dienste leisten. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Besehreibung erläutert und bilden Gegenstand der anliegenden Patentanspürche.

Wie bereits erwähnt, ist bei dem erfindungsgemässen Verfahren in seiner anderen Form die Verwendung eines im

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wesentlichen nicht flüchtigen Lösungsstoffes vorgesehen, welcher nur durch das erfindungsgemasse Ausfällungsverfahren aus seiner wässrigen Lösung, extrahierbar und wiederverwendbar ist, indem er nach Ausfällung aus der wässrigen Lösung wieder in einen wasserlösuchen Zustand zurückgeführt wird. Der Lösungsstoff kann insbesondere eßbar oder trinkbar sein. Ein äusfällharer und dann wieder in den wasserlöslichen Zustand umwandelbarer Lösungsstoff wird aus einer Gruppe gewäiilt, welche eine wässrige Lösung eines Erdalkalimetall-Sulfides in schwefliger Siiure und eine wasserlösliche Schwefeldioxyd-Komplexverbindung eines MetalloÄyds enthält und welche ausfällt, wenn genügend Erdalkalimetall zugesetzt wird, um diu schweflige Säure zu neutralisieren, um eine Reaktion mit der komplexverbindung zur Bildung eines Sulfits- herbeizuführen oder um beides zu erreichen und welche danach in beliebiger Weise abgetrennt werden kaxin, was beispielsweise durch Filtern und/oder Zentrifugieren erreicht werden kann. Erfindunggemäss ist es auch möglich, das Metalloxyd gegebenenfalls von dem Sulfid zu trennen, bevordas Metalloxyd wiederverwendet wird. Der entsprechende Verfahrensschritt des Abtrennens des Metalloxydes besteht darin, daß eine Mischung des Metalloxydes und beispielsweise des Kalziumsulfits mit einer starken anorganischen Säure behandelt wird, so daß das Metalloxyd in Lösung ausgelaugt wird, ohne daß das Kalziumsulfit aufgelöst wird, wonach das in Lösung das Metalloxyd enthaltende Filtrat von dem übrigbleibenden Kalziumsulfit getrennt wird und danach das Metalloxyd ausgefällt wird, indem eine Behandlung mit Alkalimetall vorgenommen wird, wodurch das Sulfit-Alkalimetall-Salz in der Lösung zurückbleibt, während das Metalloxyd ausfällt und zur Reaktion mit Schwefeldioxyd oder mit schwefliger Säure bereitsteht, um für eine neuerliche Verwendung die Me irilloxyd-Schwefeldioxyd-Komplexverbindung Herzustellen.

Die durch die Erfindung angestrebten Ziele lassen sicn mit einer Vorrichtung erreichen, die von einem tragbaren Trinkgefäß gebildet wird, welches mit einer zumindest einen Teil des Gefäßbodens bildenden, semi-JUlermiablen Membran ausgestattet ist. Vorzugsweise befindet sich in dem Gefäß ein

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genießbarer Lösungsstoff, wenn das eine der beiden vorstehend angegebenen Verfahren nach der Erfindung ausgeübt werden soll. Die Vorrichtung kann jedoch auch zur Ausübung des anderen erfindungsgemässen Verfahrens verwendet werden, bei welchem eine Ausfällung des Lösungsstoffes stattfindet. In dieser Ausführungsform enthält die obere Wandung oder der Deckel des Gefasses einen Filter, so daß darüber trinkbares Wasser, welches das·Fällungsprodukt enthält, oberhalb des Filters abgeführt oder weggetrunken werden kann. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert.In den Zeichnungen stellen dar?

Figur 1 einen Becher üblicher Gestalt mit einer Seitenwandung b und einem Boden a, der von einer semij&ermeablen Membran gebildet ist, sowie mit einem Deckel, der ggf. aus einem Werkstoff besteht, der zwar gegenüber Wasser durchlässig ist, sich jedoch zum Abfiltern eines Fällproduktes eignet,

Figur 2a einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform, bei welcher ein abnehmbarer Deckel c' aufgesetzt ist und eine doppelwandige Anordnung aus den Wänden b¹ und d vorgesehen ist, durch welche die semi-J&ermfcab-Ie Membran a' abdichtend eingespannt und festgehalten ist,

Figur 2b eine Ausführungsform, bei welcher ein entfernbarer Deckel zum Abschluß der Oberseite des Bechers dient, während ein anderer Deckel den Bodenbereich abBchliesst, um diesen Bereich sauber zu halten und eine Einwirkung von Feuchtigkeit oder Flüssigkeit auf diesam Bodenbereich vor dem Gebrauch verhindert. D^c5r obere Deckel ist mit c· bezeichnet, die Becherwandung ist mit b' bezeichnet, genau so wie in Figur 2a

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und der untere Deckel ist mit e bezeichnet.

Figur 3 Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem die Seitenwandung des Bechers im unteren Bereich Fenster aufweist, die mit g bezeichnet sind und von einer semitkermfiablen Membran h überspannt sind.

Die dargestellten Becher eignen sich zum Einsetzen in einen Wasservorrat geringer Tiefe, so daß durch die semi-■fcji.erm£able Membran hindurch Osmose in den lösbaren Stoff . stattfinden kann, der sich innerhalb des Bechers befindet und einem Nahrungsmittel gebildet sein kann. Wie bereits angedeutit, eignet sich die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Ausübung der beiden oben angegebenen, grundsätzlichen Verfahren.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Voirichtung stellt ein Becher dar, der als Boden eine semitJiermßable Membran besitzt, vorzugsweise aber zusätzlich einen entfernbaren und dicht aufsetzbaren Deckel aus einem Y/erkstoff aufweist, mittels welchem ein Ausfiltern eines Fällungsproduktes aus Wasser möglich ist, so daß ein ausgefällter Lösungsstoff, der durch das erfindungsgemässe Verfahren oder durch entsprechende, an anderer Stelle vorgeschlage Verfahren zur Ausfällung gebracht worden ist, von dem Trinkwasser dadurch abgetrennt werden kann, daß der Becher oder das betreffende G-efäß beim Trinken am Munde gekippt wird oder daß der Becherinhalt in ein anderes Behältnis, beispielsweise ein Glasgefäß umgeleert wird.

Der Becher oder das Gefäß kann aus- beliebigem Werkstoff bestehen und beispielsweise aus einem geeigneten Metall, aus Kunststoff oder aus einem Paserwerkstoff gefertigt sein. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Gefäß gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel Becherform haben und ist vorzugsweise aus Papier und/oder gewachstem Papier in üblicher Weise, hergestellt, wie dies aus der Herstellung

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von Papierbehältern bekannt ist. Der Becher kann zur Aufnahme heißer Getränke oder auch nur zur Aufnahme külller oder kalter Getränke geeignet ausgebildet sein. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in dem Gefäß bereits ein Lösungsstoff eingeschlossen und a^ιsserdem enthält das Gefäß bereits eine geringe Menge von Wasser oder einem anderen genießbaren Lösungsmittel innerhalb des genannten Lösungsstoffes.

Die Effindung umfasst auch Ausführungsformen, bei welchen innerhalb des Becher ein geeignetes, gebräuchliches Entkeimungs- oder Reinigungsmittel vorgesehen ist, welches zur zusätzlichen Reinigung des über die semiiilerm<Bable Membran von dem umgebenden Wasser, beispielsweise dem Meerwasser eingezogenen Wassers dient.

Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Füllung des Bechers oder des betreffenden Gefässes mit Wasser durch Osmose den zusätzlichen Vorteil erbringt, daß die semithermiable Membran bekanntlich bestimmte Bakterien und Viren des umgebenden Wassers fernhält.

Ausserdem ist vorgesehen, gemäß einer bevorzugten Form der Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens, das Salzwasser, welches entsalzt werden soll, in einem Behälter zu kochen, bevor das Bechergefäß nach der Erfindung in dieses Wasser gesetzt wird. Hierdurch lässt siah reines und salzfreies Wasser bereiten.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat der genießbare Lösungsstoff die Form eines menschlichen wahrungs- oder Genußmittels, vorausgesetzt, daß es in Wasser löslich ist. Typische Beispiele sind Nahrungsmittel wie Trockenmilchpulver, Fleichextraktmilch, beliebige Schokoladenarten, insbesondere aber Kokos-Schokoladensyrup. Als weitere Beispiele sind Fertig-iiahrungsmittel und/oder Fertig-Getränke zu nexmen_t wie beispielsweise Fertig-Kaffee. Auch eignen sich verschiedene konzentrierte Fruchtsäfte und/ oder Syruparten und/oder Zuckerarten.

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Soweit die erfindungsgemäss vorgeschlagenen Verfahren die Verwendung eines genießbaren Lösungsstoffes vorsehen, insbesondere eines als Nahrungsmittel dienenden Lösungsstoffes, ist es möglich, auf Campingfahrten oder anderen Reisen zu entlegenen Gebieten lediglich ausreichende Mengen an eßbarem Prijviant' mitzuführen und dann das erfindungsgemässe Verfahren vorzugsweise unter Verwendung der angegebenen einfachen und einfach zu* transportierenden Vorrichtung einzusetzen, um auf diese V/eise Trinkwasser auch dann ber.eiten zu können, wenn andere Wasservorräte als natürliche Wasserquellen nicht zur Verfugung stehen.

Das Verfahren, bei welöhem eine genießbare Zusammensetzung odej^r ein genießbarer Lösungsstoff Verwendung findet, kann als ein Verfahren bezeichnet werden, bei welchem durch Osmose aus einer wässrigen Lösung eines ersten gelöstem Stoffes, der mindestens einen wasserlöslichen Bestandteil aufweist, über eine semilÖB-ermiSable Membran Wasser in einen genießbaren und im wesentlichen nicht flüssigen zweiten lösbaren Stoff gezogen wird, der aus seiner wässrigen Lösung im wesentlichen nicht mehr absonderbar ist, wobei die Lösung des genannten ersten Stoffes in innigen Kontakt mit der einen Seite der Membran gebracht wird, während der genießbare, zweite Stoff in solcher, gegenüber der Konzentration des ersten Stoffes bedeutend größerer Konzentration mit der gegenüberliegenden Seite der Membran in innigen Kontakt gebracht wird, daß die Osmose'auftritt. Vorzugsweise enthält die erwähnte wässrige Lösung Meerwasser mit darin enthaltenen Meersalzen. Vorzugsweise findet als genießbarer Lösungsstoff ein Nahrungsmittel, insbesondere Trockenmilchpulver und/oder Schokolade Verwendung.

Das Verfahren, bei welchem die erfindungsgemässe Vorrichtung mit einem Deckel aus Filtermaterial eingesetzt wird, um einen zur Ausfällung gebrachten Lösungsstoff abzufiltern,· kann als Verfahren bezeichnet werden, bei welchem Wasser durch. Osmose aus einer wässrigen Lösung, die einen ersten Lösungsstoff enthält durch eine semii&ermftable Membran in einen zweiten Lösungsstoff gezogen wird, der aus einer Gruppe ausge-

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wählt wird, die aus einer wässrigen schweflige"Säure-Lösung eines Sulfits eines Erdalkalimetalloxydes besteht, wobei ' . · der'Durchgang des Wassers durch die Membran in der Weise erreicht wird, daß die zuerst genannte wässrige Lösung des ersten Lösungsstoffes in innigen Kontakt mit einer Fläche der Membran gebracht wird, während mit der gegenüberliegenden Membranfläche der zweite Lösungsstoff in solcher Konzentration in innigen Kontakt gebracht wird, daß diese Konzentration bedeutend größer ist als die Konzentration des .erstgenannten Lösungsstoffes, wodurch due Osmose zustande kommt. Dann wird eine Brdalkalimetallverbindung zugesetzt, welche aus einer Stoffgruppe ausgewählt wird, die ein Karbonat und ein Hydroxyd in solcher Menge enthält, daß der genannte zweite Lösungsstoff als wasserunlösliches Fällungsprodukt ausgefällt wird. Die zuerst erwähnte wässrige Lösung ist vorzugsweise Meerwasser und demgemäß ist der erste Lösungsstoff das im Meerwasser enthaltene Salz. Das Metalloxyd der Komplexverbindung wird vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die Magnesiumoxyd, Eisenoxyd, Aluminiumoxyd oder Kombinationen dieser Stoffe enthält und ausserdem ist bei dem Verfahren vorgesehen, das Wasser von dem Pällungsprodukt zu trennen. Als Erdalkalimetall in der Erdalkalimetallverbindung kommen insbesondere Kalzium, Barium und Magnesium in Betracht.

Der Verfahrensschritt zur Abtrennung des angefällten Metalloxyds von dem Sulfit des Erdalkalimetalls kann als Verfahren bezeichnet werden, bei dem mittels Säure eine Verbindung ausgelaugt, die ein Sulfit eines Erdalkalimetalles sowie ein Oxyd eines Metalles der Gruppe enthält, welcher Eisen» Aluminium und Magnesium angehören, wobei zur Zwecke dieses Auslaugens die gesamte Verbindung mit einer starken anorganischen Säure behandelt wird, die ein wasserlösliches Salz des genannten Metalles bildet, wonach das Filtrat von dem Rückstand nach dem Auslaugen getrennt wird und zu dem Filtrat eine Erdalkalimetallverbindung zugesetzt wird, welche aus einer Gruppe gewählt wird, welche jeweils ein Karbonat und ein Hydroxyd enthält, die in ausreichender Menge zur Verfugung stehen, um das Metall als Oxyd auszufällen, wonach schliesslich . - 12 -

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das Pällungsprodukt mit einem Stoff aus der Gruppe behandelt wird, welcher Schwefeldioxyd und schweflige Säure angehören. Dieser Stoff wird so reichlich zugegeben, daß sich eine wasserlösliche Schwefeldioxyd-Komplexverbindung des Metallo&yds bildet. Diese Komplexverbindung ist also zur Wiederverwendung als zweiter Lösungsstoff in dem oben angegebenen Verfahren geeignet. Als starke anorganische Säuren für den Auslaugungsvorgang kommen Salzsäure oder Salpetersäure in Betracht.

Ein anderes Beispiel für ein Verfahrens nach der Erfindung, welches bezüglich der Korrodierenden Wirkung auf die semiiliermfeable Membran allerdings weniger günstig ist, jedoch den Vorteil hat, daß geringere Mengen von Reagenzien notwendig sind, sieht vor, daß die zweite Lösung eines Lösungsstoffes, in welchen hinein durch Osmose das Wasser gezogen wird, eine beliebige wässrige, saure Lösung eines organischen oder anorganischen Salzes sein kann, das aus der sauren Lösung, in welcher es sich befindet, einfach dadurch ausgefällt werden kann, daß der ph-Wert von einem Neutralwert auf einen alkalischen Wert von beispielsweise etwa 7 oder darüber gebracht wird. Typische Beispiele solcher als Lösungsstoffe geeigneter Salze sind Karbonate, Oxalate, Tartrate und dgl. beispielsweise des Kalziums, Strontiums, Bariums, Nickels, Kobalts, Kupfers j Quecksilbers, Silbers, Eisens und ähnlicher Stoffe. Vorzugsweise bildet die verwendete Säure ein wasserunlösliches Salz, wenn eine Neutrali— sierung mit einem bestimmten alkalischen Stoff stattfindet, wofür beispielsweise Karbonate oder Hydroxyde des Kalziums oder anderer Erdalkalimetalle geeignet sind. Beispielsweise ist Eisensulfit in schwefliger SÄure oder Schwefelsäure löslihh, die bei Eeaktion mit KalziumhyÄroxyd ein wasserunlösliches Pällungsprodukt bildet.

In ähnlicher Weise !können wasserlösliche Salze, die in wässrigen, sauren Lösungen unlöslich sind, als Lösungsstoffe verwendet werden,^welche das Wasser durch Osmose hineingezogen wird und nach dem Osmosevorgang werden die verdünnte Lö-

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sung mit dem darin befindlichen Lösungsstoff bezüglich des ph.-Wertes ausreichend sauer gemacht, um den in saurer Lösung unlöslichen Stoff auszufällen. Dieses Ausführungsbeispiel ist aehr vorteilhaft, da normales d.h., nicht saures Wasser in Berührung mit der semiltfierm<gablen Membran ist. Zwar können von den gebräuchlichen Salzen solche geeigneten organischen oder anorganischen SaIZe mit den angegebenen Eigenschaften zur Ausführung des Verfahrens verwendet*werden, doch ist als bevorzugtes Beispiel Silbersulfat zu nennen, welches in Schwefelsäure oder schwefliger Säure ( als Beispiele genannt) unlöslich ist, wobei diese Säuren, wenn sie beispielsweise mit Kalziumhydroxyd neutralisiert werden, wasserunlösliche Fällungsprodukte erzeugen. Nachdem die Lösung sauer gemacht iat, wird das Silbersulfat-Fällungsprodukt abgesondert und nach Neutralisation der Säure wird das Fällungsprodukt ausgefiltert oder in anderer Weise abgetrennt. Handelt es sich bei der sauren Lösung um eine wässrige Schwefelsäure, so bildet Barium-Hydroxyd oder Strontium-Hydroxyd geeignete Reagenzien. Werden schweflige Säure oder Chromsäure verwendet, so können Hydroxyde oder Karbonate folgender Metalle als Reagenzien dienen: Kalzium, Strontium, Barium, Nickel, Kobalt, Wismuth, Kadmium, Kupfer, Quecksilber, Silber oder Blei. Nach Neutralisation kann das Fällungsprodukt, wie schon erwähnt, beispielsweise durch Filtern, Zentrifugieren oder dgl. entfernt werden.

Als semiiiiermÄable Membranen für die Osmose bei den erfiiidungsgemäasen Verfahren steht eine Reihe geeigneter Materialien zuri Verfügung, beispielsweise Kunststoffe oder Zelluloseazetate, Tierblasen oder andere semilfaermfiable Membranen, welche in der Technik bekannt sind.

Ss ist darauf hinzuweisen, daß die erfindungsgemässen Verfahren nicht nur auf Sohlen und/oder Meerwasser beschränkt sind, sondern auch einzeln oder in Kombination mit anderen, beispielsweise bekannten Verfahren zur Entwässerung chemischer oder a4derer Abfallprodukte dienen können, welche das Wasser verunreinigen. So können Industrieabwässer oder

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Haushaltabwässer nach einem zweekmässigen Verfahren so behandelt werden, daß zunächst das verunreinigte V/asser durch eine Filteranlage mit beispielsweise bekannten Filtern oder Filtereinrichtungen geleitet wird, wonach eines der erfindungsgemässen Verfahren zur Abführung des Wassers durch Osmose eingesetzt wird.

Im Rahmen der Erfindung bietet sich dem Fachmann eine Reihe von Abwandlungsmöglichkeiten der beschriebenen Ausführungsbeispiele, wobei aber solche Abwandlungen von dem der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken mit umfasst werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Extraktion eines Lösungsmittels aus einer Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß durch Osmose aus einer wässrigen Lösung eines ersten gelösten Stoffes, welcher mindestens einen wasserlöslichen Bestandteil aufweist, über eine semipermeable Membran Wasser in einen genießbaren und im wesentlichen nicht flüchtigen zweiten lösbaren Stoff gezogen wird, der aus seiner wässrigen Lösung im wesentlichen nicht mehr absonderbar ist, wobei die Lösung des genannten ersten Stoffes in innigen Kontakt mit der einen Seite der Membran gebracht wird, während der genießbare, zweite Stoff in solcher, gegenüber der Konzantration des ersten Stoffes bedeutend größerer Konzentration mit der gegenüberliegenden Seite der Membran in innigen Kontakt gebracht wird, daß die Osmose auftritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als wässrige Lösung, aus der das Wasser extrahiert werden soll, Meerwasser verwendet wird, welches Meersalze enthält und daß der genießbare, lösbare Stoff eine Lösung eines im wesentlichen als Nahrungsmittel verwendbaren Stoffes enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genießbare, lösbare Stoff Trockenmilchpulver enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genießbare, lösbare Stoff Schokolade enthält.

5. Verfahren zur Extraktion eines Lösungsmittels · aus einer Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß durch Osmose aus einer wässrigen Lösung eines ersten gelösten Stoffes, welcher mindestens einen wasserlöslichen Bestandteil enthält, über eine semitiiermiable Membran Wasser in die Lösung eines

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INSPECTED

zweiten Lösungsstoffes gezogen wird, der aus einer Stoffgruppe gewählt ist, der Stoffe angehören, welche aus einer wässrigen, schwefligeji-Säure-Lösung eines anorganischen Sulfitsalzes eines Erdalkalimetalles und einer wasserlöslichen Schwefeldioxyd-Komplexverbindung eines Metalloxydes bestehene, wobei der Durchgang durch die semipermeable Membran dadurch erreicht wird, daß die genannte wässrigen Lösung des ersten gelösten Stoffes in innigen Kontakt mit der einen Seite der semijäiermfeablen Membran gebracht wird, während mit der gegenüberliegenden Seite der Membran der zweite Lösungsstoff in solcher gegenüber der !Konzentration des ersten Stoffes bedeutend größere Konzentration im innigen Kontakt gebracht wird, daß die Osmose auftritt, wonach eine Erdalkalimetallverbindung aus der Stoffgruppe, welche jeweils ein Karbonat und ein Hydrοxyd enthält, in solcher Menge zugesetzt wird, daß der zweite Lösungsstoff als wasserunlösliches Fällungsprodukt ausgefällt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch, gekennzeichnet, daß die wässrige Lösung des genannten ersten Lösungsstoffes Meerwasser mit darin befindlichen Meersalzen enthält und daß der genannte zweite Lösungsstoff eine wässrige Lösung einer Hetalloxyd-Komplexverbindung enthält, welche aus der Stoffgruppe gewählt ist, der Magnesiumoxyd, Eisenoxyd und Aluminiumoxyd angehören und daß ferner das Fällungsprodukt nach Zugabe der Erdalkalimetallverbindung von dem Wasser abgetrennt wird, wobei die Erdalkalimetallverbindung ein Erdalkalimetall aus der Gruppe Kalzium, Barium und Magne sium, enthält.

7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fällungsprodukt mit einem Stoff aus der Stoffgruppe, ■ welche Schwefeldioxyd und schweflige Säure enthält, in · . I solcher Menge behandelt wird, daß wiederum schliesslich der J

zweite 'Lösungsstoff erhalten wird. j

ö. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß an der Membran ein Strom frischer Salz-

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lösung aufrecht erhalten wird.

9. Verfahren zur Abtrennung eines Stoffes aus einer Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangsstoff, welcher ein Sulfit eines Erdalkalimetalles und ein Metalloxyd eines Metalles aus der Gruppe Eisen, Aluminium und Magnesium enthält, mittels einer Saure ausgelaugt wird, wobei der Ausgangsstoff mit einer starken anorganischen Säure behandelt wird, die ein wasserlösliches Salz des betreffenden Metalles erzeugt, dass nach dem Auslaugen das Piltrat von dem Rückstand getrennt wird und daß dem Filtrat eine Erdalkalimetallverbindung zugegeben wird, die aus der Gruppe ausgewählt wird, welche jeweils ein Karbonat und ein Hydroxyd enthält, wobei die Zugabe in solcher Menge erfolgt, daß das Metall als Oxyd ausgefällt wird, wonach das Fällungsprodukt mit einem Stoff behandelt wird, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die Schwefeldioxyd und schweflige Säure enthält, welche in solcher Menge beigegeben werden, daß- eine wasserlösliche Schwefeldioxyd-Komplexverbindung des betreffenden Metalloxydes gebildet wird.

lot Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die starke anorganische Säure aus der Gruppe ausgewählt wird, welcher Salzsäure und Salpetersäure angehören.

11. Verfahren zur Extraktion eines Lösungsmittels, aus einer Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß durch Osmose aus einer wässrigen Lösung eines ersten gelösten Stoffes, welcher hauptsächlich Meersalze enthält, über eine semitJiermSable Membran Wasser in eine zweitQ Lösung eines zweiten gelösten Stoffes gezogen wird, wobei die zweite Lösung eine wässrige Lösung eines SAlzes ist, das sich durch Unlöslichkeit in einer wässrigen sauren Lösung auszeichnet und wobei der Durchgang durch die semiJQiermfcable Membran dadurch erreicht wird, daß die erstgenannte wässrige Lösung in innigen Kontakt mit der einen Seite der Membran gebracht wird, während mit der gegenüberliegenden Seite der Membran der zweite Lösungsstoff in solcher, gegenüber der Konzentration des ersten

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Lösungsgtoffes bedeutend größerer Konzentration in innigen ■ · · Kontakt gebracht wird, daß die Osmose stattfindet, wonach ■ ' zu der zweitgenannten Lösung nach dem Einziehen von Wasser eine Säure in solcher Menge zugegeben wird, daß der zweite Lösungsstoff ausfällt, daß hiernach das Wasser von dem ausge- j fällten zweiten Lösungsstoff getrennt wird, daß hiernach das abgesonderte Filtratwasser mit Karbonaten oder Hydroxyden • eines Metalles behandelt wird, die bei Reaktion mit den Säure-Anionen ein wasserunlösliches Fällungsprodukt bilden und daß schliesslich das Wasser als neutralisiertes Filtrat von dem wasserunlöslichen Fällungsprodukt getrennt wird.

12. Verfahren zur Extraktion eines Lösungsmittels : aus einer Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß durch Osmose aus einer wässrigen Lösung eines ersten gelösten Stoffes, welcher hauptsächlich Meersalze enthält, durch eine semi-CiermCable Membran hindurch Wasser in eine zweite Lösung _s eines zweiten gelösten Stoffes gezogen wird, wobei die |

zweite Lösung eine wässrige saure Lösung eines Salzes ist, _t \ das sich durch Unlöslichkeit in Wasser mit neutralem ph-Y/ert , auszeichnet und wobei der Durchgang durch die semithermiable Membran dadurch erreicht wird, daß die erstgenannte wässrige ! Lösung des ersten Lösungsstoffes in innigen Kontakt mit der einen Seite der Membran gebracht wird, während mit der ge- ^: genüberliegenden Seite der Membran der zweite Lösungsstoff . ^; in solcher, gegenüber der Konzentration des ersten Lösungsetoffes bedeutend größeren Konzentration in innigen Kontakt ; gebracht wird, daß die Osmose stattfindet, wonach zu der genannten sauren, wässrigen Lösung ein Karbonat oder Hydroxyd eines Metalles zugegeben wird, welches bei Reaktion mit . , der Säure der genannten wässrigen sauren Lösung ein wasserunlösliches Fällungsprodukt erzeugt.

13. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Form eines tragbaren Trinkgefässes hat, dessen Boden zumindest teilweise von einer semit&ermfiablen Membran-, gebildet ist.

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14· Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Trinkgefäß Becherform hat, und -daß der lieeherboden von einer semi"jö>iermi£ablen Membran gebildet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch I4, dadurch gekennzeichnet, daß der Becherboden mittels eines Schutzdeckels R b de ckbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Bachers ein wasserlöslicher, ,genießbarer Lösungsstoff, insbesondere in Form eines Nahrungsmittels angeordnet ist.

I'/. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite des Bechers ein dessen obere-Öffnung dicht abschliessender, abnehmbarer Deckel angeordnet ist.

1ü. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Membran überspannte Teil der Wandung des becherförmigen G-efässes im unteren Teil der Gefäßwandung gelegen ist.

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