DE3023276A1

DE3023276A1 - Verfahren zur flockung eines sols mit aluminiumsalzen

Info

Publication number: DE3023276A1
Application number: DE19803023276
Authority: DE
Inventors: Wilfried 3203 Sarstedt Lehmann
Original assignee: CEALIN CHEM FAB
Current assignee: CEALIN CHEM FAB
Priority date: 1980-06-21
Filing date: 1980-06-21
Publication date: 1982-01-14
Also published as: DE3023276C2

Description

Verfahren zur Flockung eines Sols mit Aluminiumsalzen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flockung eines Sols mit Aluminiumsalzen.
Bisher konnte Aluminiumsulfat und Natriumaluminat nur in kristalliner bzw. amorpher Form nach Vorlösen in Wasser als Primärflockungsmittel eingesetzt werden. Beide Aluminiumsalze benötigen zum Aus flocken Carbonathärte, und zwar in den meisten Fällen mindestens 60 Carbonathärte. Beide Aluminiumsalze sind einzeln als Primärflockungsmittel nur in einem begrenzten pH-8ereich einsetzbar. Aluminiumsulfat z.B. im pH-Bereich von 6,8 bis 7,2 und Natriumaluminat im pH-Bereich von 7,1 bis 8.
Eine Primärflockung mit diesen Aluminiumsalzen konnte bisher in weichen und härte freien Wässern sowie in Wässern mit niederen und höheren pH-Werten nicht eingesetzt werden.
Hier waren zur Primärflockung jeweils Vorbehandlungen notwendig, wie Aufhärten mit Kalkmilch, Soda usw. Es ist auch bekannt, Polyelektrolyte, d.h. sogenannte Flockungshilfsmittel, zuzugeben, um eine Koagulation, beispielsweise eine Vernetzung zu großen sedimentierfähigen Makroflocken zu bewirken. Durch solche Vorbehandlungen des Sols wird das Verfahren aufwendig und teuer. Kalkmilch läßt sich berdies schwer dosieren und lösen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, das Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, daß eine Primärflockung ohne vorherige Vorbehandlung des Sols erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensmerkmale gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Bildung von Aluminiumhydroxidflocken ohne Carbonathärte und auch ohne Zugabe von Flockungshilfsmitteln. Der Arbeitsbereich wird beträchtlich erhöht, d.h. eine Flockung ist erreichbar in einem pH-Wert-Bereich von 5,5 bis 9. Die Bildung der Aluminiumhydroxidflocken geschieht unter anderem durch gegenseitige Neutralisation von Aluminiumsulfat und Natriumaluminat im Sol.
In einer parallel verlaufenden Reaktion hydrolysieren freie, d.h. nicht neutralisierte Aluminiumionen allmählich je nach pH-Wert zu der schwer löslichen Aluminiumsäure oder dem schwer löslichen Aluminiumhydroxid. Aluminiumhydroxid liegt in Form positiv geladener Flocken vor, ist stabil und hydrolysiert nicht mehr zu Aluminiumkationen oder Aluminatanionen. Durch die positiv geladenen Aluminiumhydroxid-Flocken können sämtliche negativ geladenen Kolloide entladen und damit ausgefällt werden. Koagulierbar sind praktisch sämtliche anderen in disperser Phase vorliegenden Verbindungen mit Ausnahme der echten Salze und einer Reihe von organischen Verbindungen, wie z.B. Fettsäuren und Kohlenwasserstoffen, die nicht durch Primärflockungsmittel ausgefällt werden können. Von den echten Salzen sind nur die Phosphate ausfällbar.
Vorteilhafte und zweckmäßige weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Anspruch 1 sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die jeweils genauen Einsatzmengen des Flockungsmittels für bestimmte Flockungsprozesse können durch den Jar-Test (Rührversuch) genau ermittelt werden. Bei diesem Test wird mit einer starken Verdünnung, d.h. mit einer etwa 1%gen Lösung, gearbeitet.
Es hat sich gezeigt, daß Aluminiumsulfat und Natriumaluminat bis zu einer Konzentration von 10 % eingesetzt werden können, ohne daß eine Sedimentation, Eindickung oder Trübung auftritt.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachfolgend anhand zweier Beispiele näher erläutert werden.
Beispiel 1 In Industrie-Abwässern kommt häufig dispers gelöstes Kupferhydroxid vor. Kupferhydroxid liegt in #orm negativ geladener kolloidaler Teilchen vor. Gibt man zwei Teile Aluminiumsulfat und ein Teil Natriumaluminat an örtlich getrennten Stellen in das Abwasser, so bildet sich zunächst disperses positiv geladenes Aluminiumhydroxid. Bekanntlich stoßen sich gleiche Ladungen nach dem Coulombschen Gesetz ab. Dadurch werden Kolloide in der Schwebe gehalten, und darauf beruht die Stabilität eines Sols. Der Abstoßung entgegen wirkt die Anziehung durch das Bestreben, die freie Oberfläche zu verringern. Im Sol halten sich beide Kräfte das Gleichgewicht. Durch die Zugabe positiver Ladungen des Aluminiumhydroxids wird das Abstoßverhalten der Kupferhydroxid-Kolloide und damit die Stabilität des Sols aufgehoben und die Ausflockung bzw. Koagulation der Kolloide bewirkt.
Nach dem Aufheben der gleichsinnigen Ladungen der Kolloide sind die abstoßenden Kräfte neutralisiert, und die Anziehung überwiegt. Die Teilchen vereinigen sich zu größeren Einheiten, die infolge Schwerkraft zu Boden sinken oder bei geringerer Dichte auch aufschwimmen können. Das Sol ist dann ausgeflockt oder koaguliert, d.h. bei dem vorliegenden Beispiel erfolgt eine Ausflockung von Aluminium- und Kupferhydroxid.
Beispiel 2 In Abwässern kommen bekanntlich insbesondere durch die Waschmittel Phosphate in großen Mengen vor. Um diese auszufällen, gibt man wie im Beispiel 1 Aluminiumsulfat und Natriumaluminat zu, wobei bezüglich der Phosphate möglichst molgleiche Mengen zugegeben werden sollen. Es bildet sich dann zunächst Aluminiumphosphat, das schlecht löslich ist.
Gibt man Natriumaluminat (möglichst im Überschuß) zu, so bildet sich wiederum aus Aluminiumsulfat und Natriumaluminat Aluminiumhydroxid, das durch positive Ladung eine Flockenbildung bewirkt und Aluminiumphosphat umschließt, wodurch die Sedimentation durch Bildung größerer Partikel unterstützt wird.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Flockung eines Sols mit Aluminiumsalzen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Teile Aluminiumsulfat und ein Teil Natriumaluminat gleichzeitig dem Sol zugegeben werden.
2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe von Aluminiumsulfat und Natriumaluminat gleichzeitig, jedoch im Sol räumlich getrennt erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine saure Aluminiumsulfatlösung mit einer Konzentration 20 % und eine alkalische Natriumaluminatlösung mit einer Konzentration ' 40 % verwendet werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminiumsulfat und Natriumaluminat in Mengen von wenigstens 10 ml AluminiumsulfaP und 5 ml Natriumaluminatlösung pro m3 Sol zugegeben werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem pH-Wert-Bereich des Sols von 5,5 bis 9 gearbeitet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumsulfat und das Natriumaluminat in ein strömendes Sol an in Strömungsrichtung hintereinanderliegenden Steilen eingegeben werden