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Die vorliegende Erfindung betrifft eine wässrige Suspension zur Dosierung in ein wässriges System, insbesondere in Schwimmbadwasser.
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Calciumhypochlorit wird zur Herstellung von wässrigen Suspensionen verwendet, die als Wasseraufbereitungslösung zur Desinfektion in Schwimmbadwasser eindosiert werden. Bei der Herstellung und Dosierung einer Calciumhypochlorit-Suspension in wässrige Systeme, wie z.B. Schwimmbadwasser, kommt es immer wieder zu Dosierunterbrechungen, da sich in der alkalischen Suspension ungelöste, schwerlösliche Calciumverbindungen wie beispielsweise Calciumcarbonat („Kalk“), Calciumsulfat („Gips“) oder Calciumhydroxid ablagern und zusätzlich bilden. Man kann, wie in
DE 10 2006 045 109 A1 beschrieben, diese Ablagerungen mit Salzsäure lösen, was allerdings zum einen umweltschädlich und zum anderen für das Bedienpersonal gesundheitsgefährdend sein kann. Die Herstellung und Dosierung kann auch mittels einer Dosiervorrichtung gemäß
DE 20 2012 003 713 U1 erfolgen, mit der die zunächst nicht gelösten und festen Bestandteile des Calciumhypochlorits in der Suspension auch ohne Zuführung einer Säure weitgehend aufgelöst oder aus der Suspension entfernt werden können. Allerdings verstopfen diese Stoffe trotzdem mit der Zeit Dosierpumpen, Dosierleitungen, Schläuche und Dosierventile der Dosiervorrichtung.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer wässrigen Suspension zur Dosierung in ein wässriges System, insbesondere in Schwimmbadwasser, wobei in der Suspension das Calciumhypochlorit und ggf. vorhandene unlösliche Begleitfeststoffe besser dispergiert bzw. suspendiert sind oder wenigstens zum Teil in gelöster Form vorliegen. Es soll weiterhin eine längere wartungsfreie Betriebsdauer der Dosiervorrichtung gewährleistet werden, mit der die Suspension in ein wässriges System dosiert wird.
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Gelöst wird die Aufgabe mit einer wässrigen Suspension gemäß Anspruch 1 durch die Hinzufügung eines Zusatzstoffs in die Calciumhypochloritsuspension, wobei es sich bei dem Zusatzstoff um ein Komplexierungsmittel handelt, ausgewählt aus der Gruppe von Polyphosphaten, Phosphonaten und/oder Polycarboxylaten. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Suspension sind in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt.
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Der erfindungsgemäß der Calciumhypochloritsuspension als Komplexierungsmittel zugegebene Zusatzstoff dient zum Dispergieren oder zumindest teilweisem Auflösen der festen Calciumhypochlorit-Partikel und der wasserunlöslichen Begleitstoffe in der Suspension. In dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht der Zusatzstoff die Herstellung einer vollständig dispergierten und/oder im Wesentlichen vollkommen gelösten Calciumhypochlorit-Suspension und bewirkt eine bessere Dosierung der Calciumhypochlorit-Suspension in das wässrige System.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
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Das Vorliegen von festen Teilchen und Begleitstoffen in einer Calciumhypochlorit-Suspension zur Desinfektion von Schwimmbadwasser und ähnlichen keimhemmend auszubildenden Gewässern birgt beim längeren Einsatz einer Dosiervorrichtung, mit der die Suspension dem wässrigen System zudosiert wird, die Gefahr des Ablagerns und schließlich Zusetzens von Teilen der Einrichtung durch die festen, nicht gelösten oder nicht dispergierten bzw. suspendierten Partikel. Insbesondere Calciumverbindungen lagern sich an bestimmten, für die Abscheidung günstigen Stellen in der Dosiervorrichtung ab und können den Transport der Suspension stören und im Extremfall zum Stillstand bringen. Um diese schwerlöslichen Calciumverbindungen in der Suspension zu dispergieren oder zu lösen, damit die wässrige Suspension dann störungs- bzw. unterbrechungsfrei dosiert werden kann, wird der Calciumhypochlorit-Suspension erfindungsgemäß ein Zusatzstoff in Form eines Komplexierungsmittels zugegeben. Das Komplexierungsmittel führt zum Dispergieren der Feststoffpartikel, insbesondere der calciumhaltigen Feststoffe, in der wässrigen Suspension und gewährleistet dadurch eine störungsfreie Dosierung der Suspension in ein wässriges System. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass die suspendierten Calciumhypochlorit- und unlöslichen Begleitstoffverbindungen bzw. Begleitstoffverbindungsteilchen nicht nur in Schwebe gehalten, sondern überraschenderweise zum Teil komplett aufgelöst werden.
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Bei den Zusatzstoffen handelt es sich um nicht saure (alkalische oder neutrale), wasserlösliche Komplexierungsmittel aus den Produktklassen der Polyphosphate, Phosphonate und/oder Polycarboxylate. Bevorzugt ist ein Gemisch aus Polyphosphaten und Polycarboxylaten. Überraschenderweise sind die erfindungsgemäßen, Polycarboxylate enthaltenden Zusatzstoffe chlorstabile (bis 8 % Calciumhypochlorit) Produkte.
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Generell werden diese Komplexierungsmittel als wässrige Lösung in einer Menge von 800 bis 2400 ppm, bevorzugt in einer Menge von 1600 bis 1800 ppm dem Ansatzwasser für die Calciumhypochloritsuspension so zugesetzt, dass die Konzentration des Komplexierungsmittels, bezogen auf die suspendierte Calciumhypochloritkonzentration 1 % bis 24 % beträgt und bevorzugt die Konzentration im Bereich von 2 bis 16 % liegt. Damit wird zwar keine vollständige Komplexierung der unlöslichen Bestandteile erreicht, aber die Calciumhypochloritsuspensionen können selbst bei diesen unterstöchiometrischen Zugabemengen problemlos dosiert werden. Die Komplexierungsmittel können dabei sowohl alleine, z.B. in den unten genannten Mengenbereichen, als auch in Kombination untereinander, bei beliebigem Mischungsverhältnis, ausgewählt aus den vorgenannten Produktgruppen, zur Anwendung kommen. Der erfindungsgemäße Zusatzstoff enthält in einer bevorzugten Ausführungsform 28–50, vorzugsweise 33–45, besonders bevorzugt 38–40 Gew.-% Polyphosphat; 2–8, vorzugsweise 3–7, besonders bevorzugt 4–6 Gew.-% Polycarboxylate; sowie 0,4–1,6, vorzugsweise 0,6–1,4, besonders bevorzugt 0,8–1,2 Gew.-% Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid und als Rest Wasser. Statt Polyphosphat oder zusätzlich dazu kann auch ein Phosphonat eingesetzt werden.
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Als Polycarboxylat haben sich Produkte der Sokalan-Reihe, insbesondere das Produkt Sokalan PA 30 CL, als tauglich erwiesen. Sokalan PA 30 CL ist eine Lösung von Polyacrylat und dieses hat eine mittlere molare Masse von ca. 8000 g/Mol (gemessen durch die GPC-Methode). Die Viskosität der ca. 45 %igen Lösung beträgt ca. 1300 mPas (gemessen mit dem Brookfield-Viskosimeter).
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Kaliumtripolyphosphat wird als Lösung, insbesondere als 50%ige Lösung bereitgestellt. Der pH-Wert liegt bei 11. Auch andere Alkalipolyphosphate sind zusätzlich zu Kaliumtripolyphosphat oder stattdessen verwendbar.
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Phosphonate sind Salze der organischen Phosphonsäuren. Der organische Rest kann z.B. ein Alkylrest oder ein Arylrest sein. Mehrere Phosphonatreste können in einem Molekül vorliegen. Ähnlich den Polyaminosäuren lassen sich durch Verbrückung auch Aminopolyphosphonsäuren herstellen. Die Phosphonate können als Komplexierungsmittel und Builder eingesetzt werden. Beispiele von Phosphonaten sind HEDP, ATMP, NTMP, DTPMP, EDTMP oder PBTC. Phosphonate sind in der Regel bakteriell abbaubar.
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Die Zugabe der Zusatzstoffe erfolgt zweckmäßig mengenproportional, vorzugsweise bei der Herstellung der Calciumhypochlorit-Suspension. Die Calciumhypochlorit-Suspension kann in der nachstehend erläuterten Vorrichtung gemäß
DE 20 2012 003 713 U1 hergestellt und in ein wässriges System dosiert werden. Bei dieser Dosiervorrichtung mit einer Suspendiereinrichtung und einer Dosiereinrichtung wird wenigstens ein Teil der Calciumhypochlorit-Suspension aus einer Zuleitung, über welche die Suspension von der Suspendiereinrichtung in die Dosiereinrichtung geleitet wird, in eine Rückführleitung abgezweigt und durch die Rückführleitung in die Suspendiereinrichtung zurückgeführt. Diese Rückführung eines Teils der Calciumhypochlorit-Suspension in die Suspendiereinrichtung erfolgt dabei zweckmäßig im Kreislaufbetrieb. Geeignete Umwälzzeiten für den Kreislaufbetrieb liegen dabei im Bereich von 1 bis 100 Sekunden und besonders bevorzugt zwischen 5 Sekunden und 45 Sekunden. Durch die Rückführung eines Teils der Suspension in die Suspendiereinrichtung, welche zweckmäßig durch permanentes Umpumpen mit einer Pumpe erfolgt, werden die nicht gelösten und festen Calciumhypochlorit-Partikel mechanisch zerkleinert und können dadurch dann in der Suspension aufgelöst werden. Die mechanische Zerkleinerung wird durch die Verwendung einer Kreiselpumpe, welche Schaufelräder umfasst, unterstützt.
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Eine verbesserte chemische Dispergierung oder gar Lösung der festen Partikel erfolgt nach Zugabe des Zusatzstoffs (Komplexierungsmittel) in die Suspendiereinrichtung. Die Schaufelräder der Kreiselpumpe zerkleinern zudem die noch festen Calciumhypochlorit-Partikel der Suspension, welche mit der Kreiselpumpe umgepumpt wird. Die durch das Umpumpen der Suspension zerkleinerten Calciumhypochlorit-Partikel, die sich in der Suspension nicht aufgelöst haben, können in der zerkleinerten Form problemlos durch die Dosiereinrichtung in das wässrige System dosiert werden oder werden durch den erfindungsgemäßen Zusatzstoff so komplexiert, dass eine wesentlich höhere Menge an gut dispergiertem Calciumhypochlorit und/oder der jeweiligen Begleitstoffe vorliegt, so dass eine Ablagerung von Feststoffen im System weitgehend unterbleibt. Dadurch werden die Wartungsabstände für die Dosiervorrichtung erheblich verlängert und die Teile der Einrichtung geschont. Das heißt eine Calciumhypochlorit-Suspension ist im Wesentlichen vollständig dispergiert und/oder im Wesentlichen vollkommen gelöst, wobei der Begriff "im Wesentlichen" eine mindestens doppelte Standzeit als ohne Zusatz beschreibt.
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Beispiel:
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Komplexierung einer Calciumhypochloritlösung
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In einem Versuch werden zu einer 8 %igen Calciumhypochloritsuspension zur benötigten vollständigen Calciumkomplexierung äquivalente Mengen des nachstehenden Zusatzstoffs zugegeben.
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Versuchsbeschreibung:
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Unter Rühren mit einem Magnetrührer wurden zu 90 ml 8%iger Calciumhypochloritsuspension 131 ml des Zusatzstoffs zugegeben. Bei der portionsweisen Zugabe des Zusatzstoffs entstehen zuerst voluminöse weiße Flocken, die sich bei weiterer Zugabe auflösen und in eine fast klare Lösung übergehen. Dabei dickt die Mischung kurzfristig ein, verflüssigt sich aber wieder bei weiterer Zugabe. Als Endresultat erhält man leicht opake schwach gelbliche Lösungen.
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Ein bevorzugter Zusatzstoff (Komplexierungsmittel) zur vollständigen Dispergierung des Calciumhypochlorit und der wasserunlöslichen Begleitstoffe in einer Calciumhypochloritsuspension setzt sich wie folgt zusammen:
| Nr. | Rohstoff | % Gewichtsanteil in der Rezeptur des Zusatzstoffs |
| 1 | Leitungswasser | 9,4 |
| 2 | Komplexbildner aus der Gruppe der Polycarboxylate (50%ig) | 10,0 |
| 3 | Natronlauge (50%ig) | 2,0 |
| 4 | Kaliumtripolyphosphatlösung (50 %ig) | 78,6 |
| | | 100 % |
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Diese bevorzugte Zusammensetzung eines Komplexierungsmittel wird als Zusatzstoff in wässriger Lösung dem Ansatzwasser einer Calciumhypochloritsuspension in einer Menge von 800 bis 2400 ppm und bevorzugt in einer Menge von 1600 bis 1800 ppm zugesetzt, so dass die Konzentration des Komplexierungsmittels bezogen auf die suspendierte Calciumhypochloritkonzentration 1 % bis 24 % beträgt und bevorzugt im Bereich von 2 bis 16 % liegt. Die sich dadurch ausbildenden Suspensionen können selbst bei diesen unterstöchiometrischen Zugabemengen des Zusatzstoffes problemlos mit den bekannten Dosiervorrichtungen in ein wässriges System dosiert werden, ohne dass es zu Störungen beim Dosiervorgang, insbesondere zu Verstopfungen in der Dosiervorrichtung, kommt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006045109 A1 [0002]
- DE 202012003713 U1 [0002, 0013]