DE2324034A1

DE2324034A1 - Veredlung von insbesondere wasserhaltigen fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2324034A1
Application number: DE2324034A
Authority: DE
Inventors: Jun Harris George Carter; Alvis Warren Holder; Jun George Tolbert Western
Original assignee: FLUID STABILIZER CORP
Current assignee: FLUID STABILIZER CORP
Priority date: 1972-05-15
Filing date: 1973-05-12
Publication date: 1973-11-29
Also published as: AU5542073A; JPS4954703A; BE799485A; FR2184632A1; ZA733115B; BR7303546D0; AR197719A1; NL7306718A; CH558667A; GB1358330A; ES414634A1; IT986558B

Description

10. Mai 1973 Fr/Me ■

Verfahren und Vorrichtung zur Veredelung von insbesondere wasserhaltigen Flüssigkeiten

Es sind zahlreiche Vorrichtungen und Verfahren zur Verbesserung der Qualität τοη Flüssigkeiten bekannt. So beschreibt z. B. die USA-PS 3,486,999 einen Behälter mit einem geradlinigen Fließrinnen aufweisenden polykristallen Füllkörper, dessen Oberfläche pro Längeneinheit verhältnismäßig klein ist. Darüber hinaus offenbart diese Patentschrift einen Füllkörper, in dessen Bereich aufgrund seiner Gestaltung ein starker Abfall des Flüssigkeitsdruckes erfolgt.

Andere Vorrichtungen und Verfahren, wie sie z. B. in den USA Patentschriften 3,448,034; 2,401,546; 2,392,033; 2,358,931; 3,137,642; 3,005,555; 1,608,709; 2,829,099; 3,047,478; 2,805,988; 2,756,204; 2,415,576; 3,251,427; 3,342,712 und 851, 159 offenbart sind, bedienen sich zwecks Veredelung wasserhaltiger Flüssigkeiten kathodischer und anodischer Reaktionen, um einerseits vor allem im Inneren der Behälter Korrosionen zu vermeiden und andererseits durch die Bildung von Niederschlagen bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen eine Verminderung des Kohlensäuregehalts der Flüssigkeiten zu erreichen.

Schließlich schlagen einige Patentschriften die Zugabe von iiemikalien vor, wie z. B. von Natriumhexametaphosphat zur ^rerhütung von Calciuincarbonat-Ab Scheidungen und von Na-Ί '"iuinnaphtenat aurVerbesserung der Emulsionierung evtl. ausgeschiedener Kesselsteinteilchen.

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Jedes der in den vorstehend erwähnten Patenten beschriebene 'Verfahren weist Nachteile und gewisse unerwünschte Wirkungen auf. So ist z. B. sehr wohl bekannt, daß die kathodische Methode nicht genügend v/irksam ist und den ständigen Ersatz von Anodenmaterial erfordert. Es ist weiterhin bekannt, daß die Anwendung von Chemikalien mit hohen Kosten verbunden ist und daß derartige Chemikalien im gewissen Ausmaß ätzend wirken und darüber hinaus die Flüssigkeiten verunreinigen.

Die Erfindung besteht einerseits" aus einer Vorrichtung zur Verbesserung der Qualität von insbesondere wasserhaltigen Flüssigkeiten durch Abscheidung von organischen und anorganischen Kesselsteinteilchen auf Oberflächen, wobei die Flüssigkeiten durch Leitungen an die Vorrichtung herangeführt werden. Die Vorrichtung besteht aus einem an .die be- · sagte Leitung anschließbaren Behälter mit einer Durchflußkammer, welche einen polykristallinen Füllkörper enthält, der eine Mehrzahl von Ausbuchtungen besitzt, die sich im wesentlichen längs der Achse der Durchflußkammer erstrecken und ungerade gegenüber der besagten Durchflußkammer verlaufen und dadurch ungerade Rinnen für den Durchfluß der Flüssigkeiten bilden-, so daß die Rinnen und die durch den Füllkörper bewirkte Verminderung des Flüssigkeitsdruckes zur Bildung und Abgabe von Impfkristallen führen und so die gewünschten Oberflächen für die Ablagerung der Teilchen bilden.

Die Erfindung besteht andererseits aus einem Verfahren'zur Verbesserung der Qualität von insbesondere wasserhaltigen lüssigkeiten durch Abscheidung von organischen und anoranischen Kesselsteinteilchen auf Oberflächen, wobei die Flüssigkeiten über Leitungen einer Durchflußkammer zugeführt werden, in der sich ein polykristalliner Füllkörper befindet,

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der eine Mehrzahl von Ausbuchtungen aufweist, die sich im wesentlichen längs zur Achse der Durchflußkammer erstrecken und ungerade gegenüber der Durchflußkammer verlaufen und dadurch ungerade Rinnen für den Durchfluß der Flüssigkeiten bilden, wobei der Flüssigkeitsdruck in der Kammer durch den Einbau des Füllkörpers herabgesetzt und ein turbulenter Durchfluß in der Kammer dadurch erzwungen wird, daß die Flüssigkeiten durch die ungerade verlaufenden Rinnen fließen müssen, wodurch eine Bildung und Abgabe von Impfkristallen bewirkt wird, die wiederum Oberflächen für die Ablagerung der Teilchen bilden.

Die durch die ungerade verlaufenden Rinnen hindurchfließenden Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, enthalten in unterschiedlicher Konzentration Calciumcarbonat, Calciumbicarbc— nat und Hydroxide. Soweit die aus Wasser bestehende Komponente der Flüssigkeiten Kohlensäure enthält, trägt diese zum Abfall des Flüssigkeitsdruckes in der Durchflußkammer be:j. und führt zu einer Sättigung der Lösung an Carbonat.

Der Durchfluß durch die ungerade verlaufenden Rinnen erzeugt eine Turbulenz in der strömenden Flüssigkeit und Druckdifferenzen längs der Oberfläche des Füllkörpers, wodurch Calzit-Impfkristalle von dem Füllkörper abgespült werden. Durch das Abspülen dieser Impfkristalle werden genügend große freie Oberflächen für die Ablagerung von Calciumcarbonat auf diesen Impfkristallen geschaffen und dadurch die Abscheidung von Kesselsteinteilchen aus den wässerigen lüssigkeiten auf den Impfkristallen bewirkt.

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Die Ausbildung der nicht geradlinig verlaufenden Rinnen vermindert überdies das Ausmaß der Ablagerungen von Eesselsteinteilchen auf der äußeren Oberfläche des Füllkörpers, wodurch die erfindungsgemäße Vorrichtung länger in Gebrauch gehalten werden kann als die bekannte.

Auf den Metallen und Legierungen mit Gitterkonstanten nahe derjenigen des Calzits und den übrigen Stoffen, aus denen der Füllkörper gebildet sein kann, entstehen sehr kleine Oberflächenbezirke aus Calzit-Ablagerung in der Weise, daß das Wachstum der Calzit-Impfkristalle sich auf Bereiche mit dem Calzit angeglichenen Gitterkonstanten beschränkt. Die nicht geradlinig verlaufenden Ausbuchtungen nehmen die Calzit-Impfkristalle auf .und die abgelagerten Calzit-Impfkristalle werden von der- Oberfläche der nicht geradlinig verlaufenden Ausbuchtungen durch die infolge der nicht geradlinig verlaufenden Fließrinnen gebildeten turbulenten Strömung wieder hinfortge spült.

Die Größe des Füllkörpers im Verhältnis zum Behälter ist so bemessen, daß ein ausreichender Abfall des Flüssigkeitsdruckes der durchfließenden Flüssigkeit innerhalb der Vorrichtung erreicht wird und andererseits eine vertretbar hohe Durchflußgeschwindigkeit aufrechterhalten wird. Die durch den Behälter hindurchgeführten Flüssigkeiten erfahren infolgedessen eine Veränderung ihrer physikalischen Eigenschaften.

Die Erfindung sei im folgenden beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert:

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Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht - zum Teil als Schnitt eines polykristallinen Füllkörpers in seinem Behälter;

Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie 2-2 der Figur 1;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie 3-3 der Figur 1 und

Fig. 4-8 veranschaulichen·verschiedene Querschnitte durch verschiedenartige geformte polykristalline Füllkörper in ihrem Behälter.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1-3 ist in ihrer Gesamtheit gekennzeichnet durch die Ziffer 10. Ein Behälter 11, der im allgemeinen als ein Zylinder aus oberflächen-veredeltem, z. B. verzinktem Eisen oder aus Kupfer, besteht, ist an eine Versorgungsleitung für Flüssigkeiten angeschlossen. Dieser Anschluß ist nicht näher dargestellt. Der Behälter bildet eine Durchflußkammer 13 für die Aufnahme des polykristallinen Füllkörpers 15. Der polykristalline Füllkörper kann aus besonderen Legierungen bestehen, z. B. aus solchen der Elemente Cu, Ni, Zn, Pb, Sn, Fe, Sb und S, wobei einige dieser Elemente fehlen und weitere Elemente der Legierung zugesetzt sein können.

Ein besonders wirksamer Füllkörper besteht aus einer Legierung aus vernickeltem Silber oder Neusilber und besitzt insofern eine hohe Korrosionsfestigkeit. Im einzelnen hat sich _t ezeigt, daß die Legierungszusammensetzung im Endeffekt zu

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zwei verschiedenen festen Formen des polykristallinen Füllkörpers führen kann, wobei mikroskopisch betrachtet die Füllkörperoberfläche praktisch aus zwei verschiedenartigen Oberflächen besteht, z. B. aus einem Nickel-EupferSystem und einem System aus anderen Elementen oder Stoffen.

Der Füllkörper besitzt einen Kern 17 mit einer Mehrzahl von nach außen vorstehenden Rändern oder Kanten 18, die mehr oder weniger rund oder gebogen um den Füllkörper herumlaufen und evtl. in sich ebenfalls ungerade, z. B. etwas sick-zack-förmig verlaufen können. Der Verlauf kann z. B. so erfolgen, daß diese Kanten von einem Ende 15a y, so⁶daß

z. B. ein Ende 18' im Noidvesten des Vierecks der Figur 3 und im Norden des Vierecks der Figur 2 erscheint, wenn man diese Figuren so betrachtet, daß die Nordrichtung zur oberen Kante der Zeichnung zeigt. Der ρoiykristalline Füllkörper ist in den Durchflußkanal 13 des zylindrischen Behälters 11 eingesetzt und die Ausbuchtungen verlaufen in unmittelbarer Nähe und auch unter Berührung der inneren Oberfläche des Behälters 11.

Die nach außen vorstehenden Ausbuchtungen oder Ränder 18 bilden die Rinnen 20 innerhalb des Durchflußkanals 13, wobei die Rinnen zufolge der Ausgestaltung der Ränder sowohl gegenüber dem Durchflußkanal wie auch gegenüber dem Füllkörper 17 nicht geradlinig sind. Das hat zum Ergebnis, daß der DurchfluF durch den Füllkörperkanal 13 einen turbulenten nicht linearen DurchUuß ergibt und daß sich unter-.chiedliche Drucke längs den nicht linearen Rinnen 20 ausilden.

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Das Ende 22 des Füllkörpers 15 ist flach ausgebildet, so daß der Füllkörper in der Durchflußkammer 13 durch Ringe 23 gehalten werden kann. Von innen angeschnittene Gewinde— stücke 25 sind an jedem Ende auf den Behälter 11 aufgesetzt und ragen an jedem Ende nach außen, um dadurch die Vorrichtung 10 an eine Leitung anschließen zu können. Unmittelbar im Bereich des flachen Endes 22 des Füllkörpers befindet sich eine Abschrägung 26, die den ungestörten Abfluß der Flüssigkeit aus den nicht geradlinig verlaufenden Rinnen 20 erleichtert.

Wie die Fig. 4-8 veranschaulichen, kann der Füllkörper 15 die verschiedenartigsten Querschnitte besitzen. Jeder der vier Füllkörper gemäß den Fig. 4-8 wird in der gleichen Weise im Behälter 11 zurückgehalten wie der Füllkörper 15. Die Funktion aller dieser Füllkörper gemäß den Fig. 4-8 entspricht der des Füllkörpers 15, d. h. aufgrund der nicht geradlinig verlaufenden Durchflußrinnen erzeugen sie Turbulenzen und unterschiedliche Drucke längs der Oberfläche der Füllkörper, die die Ablösung der Impfkristalle von dem Füllkörper und die Überführung in die durchfließende Flüssigkeit bewirken. Darüber hinaus erzielen die nicht geradlinig ausgebildeten Durchflußrinnen, wie sie durch die Ausformung der Füllkörper erreicht werden, eine verminderte Abscheidung von Teilchen auf der äußeren Oberfläche des jeweiligen Füllkörpers.

Der Füllkörper gemäß Fig. 4 besteht aus einem Kern 41 mit einem Paar diametral gegenüberstehenden Ausbuchtungen 42, die an die innere Oberfläche 11a des Behälters 11 anstoßen. Die Form des Füllkörpers 40 ist so gestaltet, daß Turbulenzen

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und Druckdifferenzen längs der äußeren Oberfläche des Füllkörpers hervorgerufen werden, und zwar aufgrund der Seitenwände 43, der gebogenen Wände 44 und der Ausbuchtungen 42.

Der Füllkörper 50 gemäß Fig. 5 besitzt ein Paar identisch konkav gebogener Seiten 51 und ein Paar identisch konvex gebogener Seiten 52, die an die Innenwand 11a des Behälters 11 anstoßen.

Der Füllkörper gemäß Fig. 6 besteht aus nebeneinander verschiedenegebogenen Ausbuchtungen 60 und 61, die an der inneren Oberfläche 11a des Behälters 11 vollständig anliegen und einen Durchflußkanal 20^! bilden, durch den Turbulenzen und Druckdifferenzen längs der Oberfläche des Füllkörpers erzeugt werden.

Der Füllkörper 70 gemäß Fig. 7 besitzt vier konkav gebogene Seiten 71 sowie vier Hörner 72, die an die innere Oberfläche 11a desJBehälters 11 anstoßen. Der Flüssigkeitsfluß durch den Kanal/bzw. die Kanäle 20'' bewirkt Turbulenzen und Druckdifferenzen längs der Oberfläche des Füllkörpers

Der Füllkörper gemäß Fig. 8 besteht aus einer Mehrzahl von im wesentlichen keilförmig gebildeten in den Behälter 11 eingesetzten Teilen 80, die an die innere Oberfläche 11a des Behälters so angelegt sind, daß der Scheitelpunkt 81 aller dieser Teilstücke 80 weg von der inneren Oberfläche 11a nach dem Inneren des Behälters zeigt. Der DurchfLuß durch den Kanal 20^!lf erbringt Turbulenzen und Druckunterschiede längs der Oberflächen der Teile 80.

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Die Vorrichtung, die vorstehend beschrieben ist, arbeitet wie folgt:

Jedes der Anschluß stücke 25 wird an eine DurchjLuß leitung so angeschlossen, daß die Flüssigkeit durch das Innere des Behälters 11 und darin durch den Kanal 13 und über die Oberfläche des Füllkörpers 15 fließt. Wegen des Einbaus des Füllkörpers 15 in den Durchflußkanal 13 kann der Wasserdruck vor dem Apparat zwar erhöht werden, es dürfte aber zweifellos sein, daß der Fließdruck im Durchflußkanal 13 und mithin durch die nicht geradlinigen Rinnen 20 erheblich reduziert wird, zumal die hervorstehenden Ränder 18 nicht geradlinig zum Durchflußkanal 13 verlaufen, so daß die Oberfläche gegenüber dem Volumenanteil der durchfließenden Flüssigkeit erhöht ist. Um ein Maximum an Füllkörperoberfläche zu erreichen, soll die Gesamtoberfläche des Füllkörpers so groß sein, daß die Radien der konkaven und konvexen Teile des Füllkörpers, die durch die nach außen gerichteten Ränder 18 und nach innen gerichteten Rinnen gebildet werden, etwa/i/6 dem Innendurchmesser des zylindrischen Behälters 11 entsprechen. Die gesamte freie Oberfläche des Füllkörpers 15 wird dann etwa so groß sein wie die freie Fläche der Innenwand des zylindrischen Behälters

Nach der Installation wird die Wasser enthaltende Flüssigkeit durch den Durchflußkanal 13 hindurchgeleitet. In der Flüssigkeit können wasserlösliche Stoffe in unterschiedlicher Konzentration vorhanden sein, z. B. Calciumcarbonate Calciumbicarbonat, im allgemeinen als ungesättigte Lösungen, und Hydroxide. Sobald die Flüssigkeit, z. B. Wasser, in den Durchflußkanal 13 eintritt, kommt es zu einem Abfall des

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Flüssigkeitsdruckes zufolge des verminderten Durchfluß— querschnitts im Durchflußkanal 13» Bei anhaltendem Absinken des Flüssigkeitsdruckes wird die in dem Wasser enthaltene Kohlensäure in Freiheit gesetzt. Das Absinken des Kohlesäuregehaltes in der Durchflußkammer führt zu einer Lösung, die an Calciumcarbonat übersättigt ist; jedoch ist diese Übersättigung allgemein nicht ausreichend hoch genug, um in eine "labile Phase" einzutreten, in der größere Mengen an Calciumcarbonatkristallen ausgeschieden werden.

Bei der heterogenen' Bildung von^ Kristallen aus übersättigten Lösungen spielen Gitterunterschiede eine wichtige Rolle. Wenn der Unerschied zwischen dem Gitter der Oberfläche des abzuscheidenden Materials und auf der anderen Seite des Substrats oder der Oberfläche bestimmter Stellen des Füllkörpers sehr gering ist, so ist die notwendige Energie zur Kristallisationsbildung sehr klein und die Kristallisationsrate dementsprechend hoch.

Erfindungsgemäß besteht daher der Füllkörper zumindest aus Elementen, deren Gitterkonstante gleich oder ähnlich ist oder ein Mehrfaches der Gitterkonstante des CaCO, beträgt. Infrage kommen insbesondere Nickel, Nickel-Kupfer und/oder Siliciumdioxyd.

Die Bildung der Oberflächenkeime oder Impfkristalle durch diesen Effekt nennt man Epitaxie. Der Grad der Angleichung der Gitterkonstanten, der für diese orientierte Kristallabscheidung erforderlich ist, wird näher beschrieben in der 3itschrift "Surface Chem. Academic Press. Inc." (New York,

958) von I.I. Bickerman, Seite 278 ff.

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Die Abscheidung von Calciumcarbonat erfolgt in Bezirken der Füllkörperoberfläche, in denen eine Mehrzahl von gleichgroßen Gittern vorliegt. Dies ist z. B., wie gefunden wurde, der Fall bei Nickel, Nickel-Kupfer und Siliciumdioxyd, die ein Gitter besitzen, daß demjenigen des Calzits angeglichen ist. Es wurde weiterhin gefunden, daß zunächst in diesen Fällen zweidimensionale Kristallbildung eintritt, auf die ein Wachstum von dreidimensionalen Impfkristallen folgt.

Während die Ablagerung und das Wachstum von Kristallen auf der Oberfläche des Füllkörpers 15 fortschreitet, bewirken die ungeraden Rinnen 20 Turbulenzen und Druckunterschiede längs der Oberfläche des Füllkörpers, was dazu führt, daß die Ablösung und Übertragung von Impfkristallen von dem Füllkörper in den Flüssigkeitsstrom begünstigt wird. Darüber hinaus wird, wie offensichtlich sein dürfte, durch die nicht geradlinige Ausbildung der Rinnen 20 und hervorstehenden Ränder 18 das Ausmaß an Ablagerungen von Kesselsteinteilchen auf der äußeren Oberfläche des Füllkörpers 15, die den Füllkörper 15 alsbald unwirksam machen würden, vermindert .

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Gesamtoberfläche des Füllkörpers in Bereiche aufgeteilt, und zwar einmal in solche entsprechend dem Nickel, Nickel-Kupfer oder Siliciumdioxyd und zum anderen in Bereiche aus anderen chemischen Elementen oder Stoffen, die keine dem CaCO, ähnliche Gitterstruktur besitzen. Das Wachstum der iüpfkristalle längs der Oberfläche des Füllkörpers erstreckt ich dann nur auf die winzigen Bezirke, entsprechend dem llckel, Nickel-Kupfer, Siliciumdioxyd und anderen Metallen

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oder Legierungen mit entsprechenden angepaßten Gittern, wobei freistehende Calzit-Impfkristalle gebildet werden. Auf diese Weise wird ein Wachstum von Calzit-Impfkristallen auf der Oberfläche des Füllkörpers 15 nach allen Richtungen vermieden, so daß die Calzit-Impfkristalle nach einer gewissen Zeit anstandslos abgespült und in die durchströmende Flüssigkeit übertragen werden können.

Die Calzit-Impfkristalle können in der strömenden Flüssigkeit weiter wachsen, nachdem sie die Vorrichtung verlassen haben, zumal die Reabsorption von Kohlendioxyd als Kohlensäure durch eine Aktivierung von mindestens 16,8 kcal/Mol, erschwert ist. Nachdem das Kohlendioxyd als Kohlensäure reabsorbiert ist, dürften die Impfkristalle wegen einer Aufladung, die für Calciumcarbonat-Teilchen bekannt ist, gegenüber einer Wiederauflösung längere Zeit stabil sein oder die Impfkristalle lösen sich ganz allmählich wieder auf wegen eines Stabilitätseffektes, von dem man glaubt, daß er die Auflösung von kolloiden Teilchen verhindert oder verzögert.

Die Calzit-Impfkristalle, die in einen Boiler, einen Wärmeaustauscher oder ein anderes Gerät eintreten, in dem es leicht zur Abscheidung von Calciumcarbonat kommt, stellen dort einen ausreichenden Boden für weiteres Calzit-Wachstum dar. Ein Niederschlag des Calciumcarbonate der Flüssigkeiten auf diesen Calzit-Impfkristallen führt schließlich zur Bildung eines leicht zu handhabendenden Schlammes und somit zu einer leichten Beseitigung des größten Teils der ^Tir°sselsteinteilchen aus der Flüssigkeit.

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Der Effekt der Epitaxie kann auch für Suspensionen ausgenutzt werden, wie sie z. B. in wässrigen Lösungen von Mehrkomponentendüngern vorliegen. Die Bildung einer großen Zahl von Impfkristallen aus einer Flüssigkeit erfolgt langsamer, wenn die Kristallisation in unkontrollierter Weise an Metalloberflächen erfolgt, wobei gehäuftes Kristallwachstum mit verhältnismäßig wenigen Impfkristallen eintritt. Die Bildung von Impfkristallen von subkolloidaler bis kolloialer Größe auf dem Füllkörper 15 der vorstehend beschriebenen Vorrichtung erfolgt demgegenüber auf einer großen Zahl von freien wohlverteilten Plätzen.

Die Rolle des -Nickels oder des Nickel-Kupfers bei der Epitaxie an Flüssigkeiten ist vorstehend beschrieben worden. Die Rolle von Zink-Komponenten besteht demgegenüber darin, daß Zink, wenn es als Bestandteil des Füllkörpers 15 vorhanden ist, anodisch gegenüber kathodisehen*Oberflächen, wie z. B. den Nickel-Kupfer-Bereichen, wirkt, falls Nickel und Kupfer als zusätzliches Element in dem·Füllkörper 15 enthalten sind. Unter diesen Umständen wandern Hydroxyl-Ionen zu der anodischen Oberfläche und bilden Zinkhydroxid, während Wasserstoff-Ionen zu der kathodischen Oberfläche wandern und einer Neutralisation unterliegen, die zur Bildung von Wasserstoff an der kathodischen Oberfläche führt. Wenn das Reaktionspotential nahe der Oberfläche des Füllkörpers hoch genug ist, kommt es zu lokalen Übersättigungen und Zinkhydroxid wird ebenso gebildet wie das Komplex-Ion Zn(OH)^ . Die Stabilität von Impfkristallen gegen Koagulation und Wiederauflösung führt man auf das Anhaften von Zn(0H)g - Ionen als ein stabilisierendes Ion zurück. Teilchen aus Zn(OH)^ - Ionen und Zn(OH)₂" oder Calzit-Kristallisationskeimen ergeben alsdann die Elemente oder Be-

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standteile eines lycpboben Sols. Die Anreicherung derartiger Sole an der Flüssigkeitsoberfläche gilt als Grund für den Abfall der Oberflächenspannung und der Viskosität der Flüssigkeiten, wie an Wasser festgestellt worden ist, das durch die Vorrichtung 10 hindurchgeleitet wurde. Dieser Effekt ist ein Ergebnis des Nachlassens der Bindungsenergie zwischen den Wassermolekülen an der Oberfläche der Flüssigkeit.

Zusätzlich zu der an erster Stelle aufgeführten und näher beschriebenen Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurden zwei weitere Vorteile in Praxis beobachtet, nämlich die Aufklarung von rötlichem Wasser und die Verhinderung elektrolytischer Korrosionen im Innern von wasserführenden Systemen. Die Abgabe von Zink-Ionen an der anodischen Oberfläche des Füllkörpers läßt den beobachteten Kläreffekt an rotem Wasser wie folgt erklären:
Z. B. vermindert der Ablauf der Reaktionen

1/2 Zn⁺⁺ + OH — y 1/2 Zn (OH)₂

Fe(OH)" + H^{+ :} ^ Fe(OH)₂ + H₂O

die Ferri-Ionen-Konzentration und bewirkt dadurch die Entfärbung. Die'Verminderung der elektrolytischen Korrosion wird darauf zurückgeführt, daß eine Herausnahme gewisser Mengen an gelöstem Sauerstoff, einmal durch die Beseitigung on Teilchen und zum anderen durch die Herabsetzung der

erfolgt röße von Luftbläschen auf der Innenwand des Apparates*. Der 2 aletzt genannte Effekt ist ein Ergebnis der herabgesetzten

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Oberflächenspannung und möglicherweise einer herabgesetzten Festflüssiggrenzflächenenergie.

Die Wirksamkeit der Vorrichtung 10 ist von einer Reihe von Parametern abhängig, die z. B. von der Oberfläche pro Länge des Füllkörpers 15, dem Druckabfall der Flüssigkeit innerhalb der Durchflußkammer 13, dem relativen Anteil an EIementen-Bestandteilen in dem Füllkörper 15, und dem Grad der Sättigung des Wassers in der Flüssigkeit mit Stoffen, die der epitaxialen Bildung von Kristallisationskeimen unterworfen werden soll, sowie von der Arbeitstemperatur der Flüssigkeit. Darüber hinaus schafft die Verwendung von nicht geradlinigen Rinnen 20 für den Durchfluß der Flüssigkeit besonders günstige Verhältnisse für die Bildung größerer Mengen an Kristallen bei der Kristallisationsbildung durch Epitaxie. Auch die Gestaltung des Füllkörpers bringt eine Steigerung der Größe der Oberfläche im Verhältnis zum Volumen für den Füllkörper. Infolgedessen ergibt sich ein verminderter Durchfluß und dementsprechend ein geringerer Druckabfall oder umgekehrt gesagt, ein weit höherer Anfall an Epitaxial-Kristallisations-Bildung für . eine gegebene Durchflußgeschwindigkeit und Druckabfall oder eine entsprechende Rate an Epitaxial-Kristallisations-Bildung für wässrige Flüssigkeiten, mit Höchstwerten an Calciumcarbonat und Calciumbicarbonat.

Der polykristalline Füllkörper 15 kann insbesondere die folgende Zusammensetzung aufweisen:

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Ge\f.%

Kupfer - . 50

Nickel (Beta-Phase) 15

Blei · .10

Zink 20

Zinn . 5

Es liegt auf der Hand, daß ein großer Spielraum zur Variierung der Anteile der Elemente möglich ist unter Berücksichtigung der jeweiligen Zusammensetzung der wässrigen Lösung, und daß andere Elemente und/oder Verbindungen zum Teil oder vollständig für die verschiedensten vorstehend aufgeführten Elemente eingesetzt werden können, vorausgesetzt, daß zumindest ein Teil von ihnen eine saubere Angleichung an die Gitterkonstanten des abzuscheidenden Stoffes ergeben. So kann z. B. Siliciumdioxyd durch Nickel oder Kupfer oder zum Teil von beiden ersetzt werden. Es wurde weiterhin festgestellt, daß für die Epitaxial-Kristallisations-Bildung von Parafin-Kristallen aus Öl oder Ül-Wasser-Mischungen, die unter den Präzipitationspunkt des Parafins gekühlt werden, wieder andere Legierungen mit Erfolg eingesetzt werden . können.

Schließlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur für die Behandlung von Calciumcarbonat führenden Wässern geignet, sie kann auch verwendet werden für die Behandung von Parafinen und flüssigen Düngern und anderen Lösungen.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung für die Verbesserung der Qualität von insbesondere wasserhaltigen Flüssigkeiten durch Abscheidung von organischen und anorganischen Kesselsteinteilchen, bestehend aus einem Behälter mit einer Durchflußkarnmer, welche einen polykristallinen Füllkörper enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (15) eine Mehrzahl von Ausbuchtungen (18) besitzt, die sich im v/es ent liehen längs der Achse der DurchfIußkamme-r (13) erstrecken und ungerade gegenüber der besagten Durchflußkammer verlaufen und dadurch ungerade Rinnen für den Durchfluß der Flüssigkeiten bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (15) aus Elementen mit ej.ner Gitterkonstante von mehrfacher Größe der Gitterkonstante des Calciumcarbonats besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper aus Nickel, Nickelkupfer und/oder Silfciumdioxyd bes.teht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuchtungen des polykristallinen Füllkörpers aus feinen hervorstehenden Rändern oder Kanten bestehen. .

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der polykristalline Füllkörper aus einem Kernstücke (41) mit einem Paar diametral gegenüberstehenden Ausbuchtungen (42) besteht, die an die innere Oberfläche (11 a) des Behälters

(11) anstoßen.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der polykristalline Füllkörper aus einem Paar identisch konkav gebogener Seiten (51) und einem Paar identisch konvex gebogener, an die Innenwand (11 a) des Behälters (11) anstoßenden Seiten (52) besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der polykristalline Füllkörper aus nebeneinander angeordneten, verschieden gebogenen Ausbuchtungen (60 und 61) besteht, die an der inneren Oberfläche (11 a) des Behälters (11) unter Bildung einer Durchflußkammer (20') vollständig anliegen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der polykristalline Füllkörper aus einem Kernstück (70) mit vier konkav gebogenen Seiten (71) sowie vier Hörnern (72) besteht, wobei die Hörner an die innere Oberfläche (11 a) des Behälters (11) unter Bildung der Kanäle (20") anstoßen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der polykristalline Füllkörper aus einer Mehrzahl von im wesentlichen keilförmig gebildeten an die innere Oberfläche (11 a) des Behälters anliegenden Teilen (80) besteht, deren Scheitelpunkt (81) von der · inneren Oberfläche (11 a) weg nach dem Mittelpunkt des Behälters zeigt.

10. Verfahren zur Verbesserung der Qualität von insbesondere wasserhaltigen Flüssigkeiten durch Abscheidung von organischen und anorganischen Kesselsteinteilchen auf Oberflächen, über die die Flüssigkeiten geleitet werden.

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dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeiten durch die Vorrichtung (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 9 geleitet werden.

11. Verfahren zur Verbesserung der Qualität von insbesondere wasserhaltigen Flüssigkeiten durch Abscheiden von organischen und anorganischen Kesselsteinteilchen auf Oberflächen durch überleiten der Flüssigkeiten über einen polykristallinen Füllkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der polykristalline Füllkörper (15) eine Mehrzahl von Ausbuchtungen (18) aufweist, die sich im wesentlichen längs zur Achse der Durchflußkanuner erstrecken und ungerade gegenüber der Durchflußkanuner verlaufen und dadurch ungerade Rinnen für den Durchfluß der Flüssigkeiten bilden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der polykristalline Füllkörper aus verschiedenen Metallen oder Legierungen gebildet ist und daß zumindest eines der besagten Metalle oder Legierungen eine atomare Struktur mit einer Gitterkonstante besitzt, die der Gitterkonstante des Calciumcarbonate angeglichen oder ähnlich ist.

13. Verfahren nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des polykristallinen Füllkörpers aus einem Material besteht, das eine dem Calciumcarbonat nicht entsprechende Gitterkonstante besitzt.

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