DE2153896C3 - Verwendung eines rotierenden Magnetfeldes und von magnetischen Teilchen zum Abscheiden gelöster Stoffe aus wässrigen Lösungen - Google Patents

Verwendung eines rotierenden Magnetfeldes und von magnetischen Teilchen zum Abscheiden gelöster Stoffe aus wässrigen Lösungen

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Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines elektromagnetischen Drehfeldes und von gegebenenfalls mit einem Überzug versehenen stäbchenförmigen ferromagnetischen Teilchen zum Abscheiden von Ionen von gelösten Schwermetallsalzen, Eisensalzen, Kupfersalzen, Chromsalzen und Mangansalzen durch deren Ausfällung mit Ca(OH)2, wobei die stäbchenförmigen Teilchen zylindrische ferromagnetische Teilchen mit einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser zwischen 1,1 und 30 sind und das Drehfeld eine magnetische Induktion von wenigstens 0,1 Tesla hat
Es ist bereits bekannt, Flüssigkeiten mittels eines sich ändernden magnetischen Feldes zu rühren oder zu durchmischen. In die Flüssigkeit sind dabei Permanentmagnete mit einer Größe von 0,1 μπι bis 1 cm eingebracht. Diese Elemente können dabei die Form von Stäben oder Nadeln haben und zum Schutz gegen Korrosion mit einer Beschichtung aus Kunststoff, Kautschuk oder dergleichen versehen sein. Als Magnetfeld wird ein einphasiges Wechselfeld benutzt, mit dem eine relativ niedrige Induktion erreicht wird (US-PS 32 19 318).
Es ist weiterhin bekannt, mittels eines, die Wand eines kreisförmigen Behälters durchdringenden magnetischen Drehfeldes die in dem Behälter befindliche Flüssigkeit, welche elektrisch leitend ist, durch Induzieren von Wirbelströmen in eine Rotationsbewegung um die Behälterachse zu versetzen. Da diese Rotationsbewegung zur Achse hin abnehmen würde, wird ein ringförmiger Behälter verwendet. Die durch das Magnetfeld herbeigeführte Bewegung der Flüssigkeit dient zur Behandlung, beispielsweise zur Reinigung, Veredelung, insbesondere jedoch zur Vermischung. Damit auch eine Durchmischung von Flüssigkeiten mit geringer oder fehlender elektrischer Leitfähigkeit möglich ist, werden in die Flüssigkeit frei bewegliche Körper mit großem elektrischem Leitvermögen, beispielsweise Metallkugeln, eingebracht, in welchen unter dem Einfluß des magnetischen Drehfeldes Wirbelströme induziert werden, die eine Bewegung der Kugeln in Richtung des Drehfeldes herbeiführen. Die Bewegung dieser Kugeln überträgt sich auf die umgebende Flüssigkeit, wodurch die Flüssigkeit ebenfalls in Bewegung versetzt wird. Die Metallkugeln können durch einen Überzug gegen Korrosion geschützt werden (DTPS 3 16 499).
Diese bekannten Maßnahmen dienen somit lediglich zum Rühren oder Durchmischen von Flüssigkeiten.
Zum Stand der Technik gehört weiterhin ein Verfahren, bei welchem in Flüssigkeiten fein suspendierte Agglomerate dadurch gebildet werden, daß der Flüssigkeit geeignete chemische Flockungsmittel zugegeben werden. Diese Agglomerate enthalten ferromagnetische Teilchen, die in der Flüssigkeit bereits vorhanden waren oder der Flüssigkeit zugesetzt wurden.
Wenn die Flüssigkeit mit den Agglomeraten durch ein Magnetfeld strömen gelassen wird, werden die Agglomerate magnetisch induziert, so daß sie einander
ίο anziehen und große Klumpen bilden, die sich absetzen. Das Flockungsmittel wird als Lösung in einer Konzentration von etwa 1% zugesetzt. Als ferromagnetische Teilchen wird Gichtgasstaub verwendet. Das zur Anwendung gelangende Magnetfeld ist ein konstantes Magnetfeld (GB-PS 12 40 970).
Schließlich ist noch ein Verfahren bekannt, welches zum Reinigen und Trennen elektrisch leitender Flüssigkeiten dient, die sich unter dem Einfluß von Elektrizität nicht zersetzen. Bei diesem Verfahren wird die leitende Flüssigkeit in einem ortsfesten Behälter mittels eines rotierenden Magnetfeldes bewegt, wobei Komponenten unterschiedlichen spezifischen Gewichtes aus dem Parabolidkörper der rotierenden Flüssigkeit dadurch entfernt werden, daß diese Komponenten in verschiedenen Abständen von der Drehachse abgezogen werden (US-PS 20 99 593).
Zum Abscheiden von gelösten Stoffen aus wäßrigen Lösungen ist es bekannt, diesen Lösungen entsprechende Reagenzien zuzusetzen, um dadurch die gelösten
V) Stoffe auszufällen, wobei die ausgefällten Stoffe dann separiert werden. Bei diesem Verfahren ist es erforderlich, die für die Ausfällung erforderlichen Reagenzien in einer Größenordnung zwischen 150 und 300% des stöchiometrischen Verhältnisses zuzusetzen,
(5 also in einem erheblichen Überschuß.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, durch geeignete Maßnahmen bei erheblich eingeschränktem Reagenzienverbrauch die gelösten Stoffe aus wäßrigen Lösungen abzuscheiden.
■to Diese Aufgabe wird durch die in der eingangs beschriebenen Verwendung aufgeführten Maßnahmen gelöst.
Die erfindungsgemäß verwendeten Maßnahmen haben den Vorteil, daß die für die Ausfällung erforderliche Reagenzmenge erheblich geringer ist als die stöchiometrisch erforderliche und bei etwa ein Drittel bis etwa zwei Drittel der stöchiometrischen Menge liegt. Dieser für den Fachmann naturgesetzwidrig erscheinende Effekt ergibt sich durch die erfindungsgemäß verwendeten Maßnahmen völlig überraschend und war in keiner Weise vorhersehbar.
Anhand des nachstehenden Beispiels wird die Erfindung näher erläutert.
Beispiel
In einem Behälter mit einem Fassungsvermögen von 1,51 befinden sich 0,51 Abwasser mit 3 g/l H2SO4 und
ho gelöste Salze, mit einem Anteil an Eisen von 1000 mg/1, an Kupfer von 50 mg/1, an Chrom von 5000 mg/1, an Blei von 600 mg/1 und an Mangan von 500 mg/1. Das elektromagnetische Drehfeld rotiert mit 3000 U/min und hat eine magnetische Induktion von 0,11STeSIa. In
('s die Lösung sind 100 g/l ferromagnetische, mit Polymerisatmaterial überzogene Teilchen mit einem Durchmesser von 1,8 mm und einer Länge von 13,5 mm eingebracht. Das Verhältnis l/c/beträgt somit 7,5.
Vergleichsversuche
In der nachstehenden Tabelle 1 werden für verschiedene auf das stöchiometrische Verhältnis bezogene Mengen an zugegebenem CaO, abhängig von der Behandlungszeit, die am Ende des jeweiligen vorstehend beschriebenen Versuchs festgestellten Mengen an noch vorhandenen Metallionen angegeben. Zum Vergleich werden die entsprechenden Restmengen angege-
Tabelle 1
ben, die man nach Ablauf eines Vergleichsversuchs erhält, bei dem die gleichen Ausgangs- und zugesetzten Mengen mit einem Rührer heftig während der gleichen Behandlungszeit gerührt werden.
Man sieht, daß die Restmengen an Metallionen bei der erfindungsgemäßen Behandlung des Abwassers bereits nach sehr kurzen Behandlungszeiten äußerst gering sind, wobei die eingesetzten CaO-Mengen weit unter den Mengen liegen können, die dem stöchiometrischen Verhältnis entsprechen.
CaC-Zugabe, bezogen auf die 70 70 0,5 90 90 100 200
stöchiometrische Menge in % 0,1
Behandlungszeit in s ov> 10 0,1 0,5 10 10 20
Restgehalt in mg/1 bei dem 0,1
Versuch mit Drehfeld 2,1
Fe 0,7
Cu 0,4 0,1
Cr 1,4 579,2
Pb 2,4 31,2 Spuren
Mn 2,7 1271,9 0,7 0,4 0,1 0,1
Restgehalt in mg/1 bei dem 362,8
Versuch mit Rührer 294,5
Fe 729,4 137,5 129,4 17,5 0,5
Cu 44,3 29,4 27,1 24,5 0,1
Cr 3564,2 1137,2 39.2 9,2 2,7
Pb 437,5 124,9 95,1 6,7 0,1
Mn 329.7 94,7 71,1 4,3 0,1
Der Einfluß des Verhältnisses von \/d der ferromagnetischen Teilchen auf den FällungsprozeB bei is unterschiedlichen zugesetzten CaO-Mengen, jedoch sonst gleichen Versuchsbedingungen, ergibt sich aus Tabelle 2. Die Versuchsdauer liegt bei allen Versuchen bei 3 min.
Man sieht, daß die Restgchalte am Ende der Versuche zwischen den Werten von \ld 1,1 und 30 einem Minimum
Tabelle 2
zustreben. Dies wird darauf zurückgeführt, daß unter dem Einfluß des Magnetfelds und der Rührwirkung der ferromagnetischen Teilchen, abhängig von deren Verhältnis \ld von 1,1 nach 30 und von 30 nach 1,1, im Wasser zunehmend Hydroxydionen gebildet werden, die zur Fällungsreaktion ebenso wie durch die Stöße an den gefällten Mikrokristallcn erzeugte Gitterdefektstellen beitragen.
CaO-Zugabe, bezogen auf die
stöchiometrische Menge in %
30
70
90
Restgehalt in mg/1 bei \ld von
1,1 6
16
30
756,0 723,1 500 724,2
38,1 34,8 26,4 34,9
Fe 349,7 320,1 2643,1 321,0
Cu 361,5 354,2 312,7 353,4
294,3 274,0 272,9 274.2
2,9 1,4 1,62
Pb 1,6 0,8 0,4 0,93
I Mn 3,2 2,7 1,1 2.6
1,7 1.3 0.9 1,13
4,3 3,9 2.7 3,95
0,52 0,23 0,23
0,39 0,17 _ 0,19
0,1 Spuren Spuren
0,74 0,45 Spuren 0,43
0,93 0,63 0.1 0.63
Fe
Cu
Cr
Pb
Mn
Fe
Cu
Cr
Pb
Mn

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verwendung eines elektromagnetischen Drehfeldes und von gegebenenfalls mit einem Überzug versehenen stäbchenfömigen ferromagnetischen Teilchen zum Abscheiden von Ionen von gelösten Schwermetallsalzen, Eisensalzen, Kupfersalzen, Chromsalzen und Mangansalzen durch deren Ausfällung mit Ca(OH)2, wobei die stäbchenförmigen Teilchen zylindrische ferromagnetische Teilchen mit einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser zwischen 1,1 und 30 sind und das Drehfeld eine magnetische Induktion von wenigstens 0,1 Tesla hat.
DE2153896A 1971-10-25 1971-10-28 Verwendung eines rotierenden Magnetfeldes und von magnetischen Teilchen zum Abscheiden gelöster Stoffe aus wässrigen Lösungen Expired DE2153896C3 (de)

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