DE307C - Verfahren zur Darstellung künstlicher Knochenkohle - Google Patents

Description

1877.

DIE GESELLSCHAFT TH. PILTER in PARIS. Verfahren zur Darstellung künstlicher Knochenkohle.

. Patentirt im Deutschen Reiche vom 22. Juli 1877 ab.

Was die Stoffe, deren Darstellung beschrieben werden soll, charakterisirt, ist deren vollständige Identität mit der Kohle, welche durch die Calcination der Knochen' gewonnen wird.

Diese Identität bezieht sich nicht allein auf die chemische Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften der dargestellten Stoffe, sie erstreckt sich auch auf die unmittelbaren Urstoffe, deren Umwandlung eben das erzeugt, was wir Thierkohle nennen.

Die mineralischen und organischen Stoffe, deren Gemenge den Grundstoff für diese ab-"sorbirende und entfärbende Kohle bildet, sind denen, welche die Knochenmasse bilden, in allen Punkten vollständig gleich.

Wir bewerkstelligen also eine wirkliche fabrikmäfsige Synthese des Knochens.

Da die physikalischen und chemischen Eigenschaften, sowie die elementare Zusammensetzung und die Intensität der entfärbenden Wirkung der verschiedenen Kohlenarten mit der Natur der Stoffe, aus welchen sie dargestellt sind, variiren, so ist es in der Frage, welche uns beschäftigt, von der gröfsten Wichtigkeit, eine Kohle darzustellen, welche derjenigen vollständig identisch ist, die aus dem organischen Theile der Knochen gewonnen wird.

Diesen Bedingungen werden wir dadurch gerecht, dafs wir dem Ossein einen Stoff organischen Ursprunges substituiren, welcher jenem isomer ist: das Gelatin. Und in der That, wenn das Ossein der Wirkung von kochendem Wasser ausgesetzt wird, so löst sich dasselbe auf und geht in die Form von Gelatine über.

Diese beiden Grundstoffe, deren Eigenschaften durchaus verschieden sind, haben, wie sich aus der Analyse ergiebt, dieselbe chemische Zusammensetzung.

Gekocht ergiebt das Ossein genau sein Gewicht Gelatine; letzteres ist also nichts, wie das Product einer molecularen Transformation der ersteren Verbindung, mit welcher jenes isomer ist.

Diese Thatsache ist von gröfster Wichtigkeit, da sie uns bei der künstlichen Darstellung von Knochenkohle die Möglichkeit gewährt, dem Ossein, als Grundstoff der Kohle, einen Grundstoff zu substituiren, der mit jenem identisch ist, sei es nun das Gelatin selbst oder jeder andere Stoff, der sich unter dem Einflüsse ver

schiedener Wirkungen in Gelatin umwandeln läfst.

So haben gewisse Gewebe des thierischen Organismus, namentlich die dermischen und epidermischen Gewebe, von welchen die Haut fast ausschliefslich gebildet wird, die Eigenschaft, sich unter der Einwirkung von kochendem Wasser in Gelatine umzuwandeln.

Diese Eigenschaft erstreckt sich auch auf gegerbte Haut, d. h. auf Leder aller Art, wenn dasselbe vorerst nach unserem Verfahren umgewandelt wurde.

Hierauf beruht unser Fabrikationsverfahren, und das Leder ist| es, welches nach den verschiedenen Umwandlungen, die wir es durchmachen lassen, mit dem Ossein isomer geworden ist und dieses als Grundstoff der Kohle ersetzt.

Wir verwenden ohne Unterschied die neuen Lederschnitzel beliebiger Art, wie auch die Lederabfälle in den Gerbereien.

Es bleiben jetzt noch die mineralischen Bestandtheile der Knochen zu beschreiben.

Unter den Stoffen,' welche diese Beständtheile bilden, kommen mit Rücksicht auf die absorbirenden Eigenschaften der Kohle für die freien Alkalien und ihre Salze nur zwei' in Betracht, es sind das der phosphorsaure Kalk und die phosphorsaure Magnesia zu drei Aequivalenten der Base für ein _s Aequivalent Säure.

Die Untersuchungen, welche wir angestellt, haben ergeben:

1. Dafs, wenn phosphorsaure Magnesia Unter Druck mit Kalkwasser gekocht wird, der Kalk sich mit der Phosphorsäure zu dreibasischem phosphorsaurem Kalk verbindet, während unlösliche Magnesia in Freiheit tritt.

Diese Erscheinung erklärt den Vorzug der frischen Kohle vor der wiederbelebten, bezüglich ihrer absorbirenden Kraft dem Kalk gegenüber.

2. Dafs der unlösliche zweibasische phosphorsaure Kalk unter dem Einflüsse der Wärme und des Druckes ein Aequivalent Kalk bindet und in dreibasisches Phosphat umgewandelt wird.

Der zweibasische phosphorsaure Kalk, welcher mehr wie 2opCt. seines Gewichtes Kalk absorbirt, kann daher mit dem dreibasischen, dessen Wirkung höchst wahrscheinlich nur eine mechanische ist, durchaus nicht verglichen werden.

3. Dafs die basische, phosphorsaure Magnesia

das freie Ammoniak .und die flüchtigen Ammoniaksalze, kohlensaures Ammoniak und Ammoniumsulfhydrat bindet.

Diese Beobachtungen, deren Wichtigkeit nicht zu bestreiten ist, führen uns zu folgenden Schlüssen:

1. Wenn wir bei unserer Kohle den dreibasischen phosphorsauren Kalk durch den zweibasischen ersetzen, wird die Absorptionsfähigkeit der Kohle für freien Kalk gesteigert.

2. Es ist in jeder Hinsicht angezeigt, den Gehalt an phosphorsaurer Magnesia zu vermehren, um die absorbirenden Eigenschaften der Kohle für die Kalksalze und die flüchtigen Ammoniaksalze beträchtlicher zu machen.

Auf diesen Principien beruht unsere Zusammensetzung der mineralischen Stoffe.
Herstellung der künstlichen Knochenkohle.

Die Herstellung der künstlichen Knochenkohle umfafst folgende Operationen:

1. Vorbereitung des Leders, welches das Osseiii ersetzen und die Kohle liefern soll.

2. Vermengung der organischen und mineralischen Stoffe und Zusammensetzung unserer künstlichen Knochenkohle.

3. Calcination.

Es sollen diese verschiedenen Phasen der Reihe nach ins Auge gefafst werden.

1.. Vorbereitung des Leders, welches das Ossein ersetzen und die Kohle liefern soll.

Nachdem die Lederabfälle von den ihnen beigemengten fremden Stoffen gesäubert worden sind, werden sie in einen Papinianischen Topf gefüllt und mit einem Generator in Verbindung gebracht, welcher Dampf von sechs Atmosphären Spannung zu liefern im Stande ist. Man fügt eine kleine Menge Wasser zu, in welchem man vorher Aetzriatron aufgelöst hat und zwar je nach der Natur des zu behandelnden Leders i-—5 pCt. von dem Gewichte des letzteren.

Hierauf läfst man den Dampf zuströmen.

Anfangs entsteht eine ziemlich starke Condensation, welche das Volumen der Flüssigkeit bedeutend vermehrt, bald jedoch stellt sich das Temperaturgleichgewicht zwischen dem Dampf, dem zu behandelnden Stoffe und dem Apparate her und die Condensation wird fast Null.

Nach Verlauf von ein bis zwei Stunden, je nach der Stärke des Leders und seiner mehr oder weniger vollständigen Gerbung, wird die Masse, welche die Form eines halbflüssigen Magmas angenommen hat, in eine Centrifuge gebracht und dort von einer Flüssigkeit geschieden, welche gerbsaures Natron und eine kleine Menge Gelatin enthält.

Die in dem Korbe zurückbleibende Masse bildet eine wirkliche Leimgallerte, welche, gekühlt, eine sehr bedeutende Menge Gelatine liefert.

Um die fremden Stoffe, welche der Masse etwa noch beigemengt sind, abzuscheiden, kann man die aus dem Centrifugenkorbe genommene Masse noch mit Hülfe einer hydraulischen Presse durch ein Drahtsieb mit engen Maschen treiben.

Nach dieser letzten Operation befindet sich das Leder in dem geeigneten Zustande, um die Beimengung der mineralischen Stoffe, denen es als Bindemittel dient, vornehmen zu können.

2. Mischung der organischen und mineralischen Stoffe und Zusammensetzung unserer künstlichen Knochenkohle.

Nachdem das Ledermagma in der oben beschriebenen Weise hergerichtet worden, bleibt nur noch übrig, demselben den phosphorsauren Kalk und die phosphorsaure Magnesia beizumengen und zwar in den unten angegebenen Verhältnissen, um die Masse zu bilden, welche bei der Herstellung unserer Kohle die Knochen ersetzen soll.

Zu dem Ende nimmt man eine bestimmte Menge des nassen Ledermagmas und trocknet dieselbe in einer kleinen, auf no⁰ erhitzten Trockenkammer und bestimmt durch das Gewicht die Menge des Wassers, welches sich verflüchtigt hat. Durch Subtraction erhält man alsdann die Menge der trockenen organischen Masse, welche in dem Magma enthalten ist.

Da bekannt ist, dafs die ihres Fettes beraubten Knochen im trockenen Zustande ca. 3opCt. organische Stoffe enthalten, so nimmt man eine Menge Magma, welche nach Abzug des bei. iio° sich verflüchtigenden Wassers 33 kg trockener Masse ergeben würde, und setzt demselben 50 kg zweibasischen phosphorsauren Kalk und 17 kg phosphorsaure Magnesia bei, letztere beiden Stoffe in vollkommen trockenem Zustande; das Ganze wird mit Hülfe eines durch Dampf getriebenen Kneters gehörig durcheinander geknetet.

Nach sehr kurzer Zeit erhält man eine ziemlich feste Masse, in welcher die mineralischen Stoffe möglichst innig mit dem organischen Stoffe gemengt sind,

Hierauf setzt man diese Masse dem Drucke einer sehr starken hydraulischen Presse aus und trennt die einzelnen Schichten durch dazwischen gelegtes Gewebe oder Filz.

Läfst man der Masse Zeit, sich zu setzen und läfst man sie das Maximum der Pressung nur nach und nach erreichen, so erhält man endlich Kuchen von grofser Härte, deren Textur vollständig das Aussehen der Knochen hat.

Die Kuchen werden nach der Herausnahme aus der Presse in einer Trockenkammer bei einer Temperatur von ca. iio° vollständig getrocknet, und wenn sie aufhören an Gewicht zu verlieren, so sind sie fertig und es bedarf nur noch ihrer Calcination, um die Kohle darzustellen.

Wir behalten uns das Recht vor, unser-Agglomerationsverfahren in gleicher Weise auch auf gepulverte Knochenkohle anzuwenden, um granulirte Kohle oder solche in bestimmter Form herzustellen.

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3· Calcination.

Ueber die Calcination ist wenig zu sagen; dieselbe geschieht in der bekannten Weise, mit Hülfe eines der bisher benutzten Ofensysteme.

Die Regulirung des Feuers während der Calcination ist von der gröfsten Wichtigkeit. Im Anfange darf man nur sehr schwach heizen und die Hitze nur nach und nach steigern, da sonst die Kuchen auseinander fallen.

Bei Einhaltung der angegebenen Bedingungen erhält man eine Kohle, welche in ihren physikalischen Eigenschaften mit der Knochenkohle vollständig identisch ist und wie diese wiederbelebt werden kann.

Nach beendigter Calcination wird die Kohle ähnlich wie die Knochenkohle zerkleinert.

Im Interesse der gröfseren Klarheit der Beschreibung unseres Verfahrens haben wir geglaubt, weitere Formeln für unsere Composition nicht angeben zu sollen, doch liegt es keineswegs in unserer Absicht, ausschliefslich die oben erwähnte Formel zu gebrauchen. ■

Im Gegentheil, der grofse Vortheil unserer künstlichen Knochenkohle vor der natürlichen besteht eben in der Möglichkeit, die elementare Zusammensetzung derselben je für den bestimmten Zweck zu verändern.

Was die Behandlung des Zuckersaftes anlangt, so ist die Wirkung der Kohle hierbei eine sehr mannigfaltige; sie wirkt entfärbend und absorbirt den freien Kalk, die Kalksalze und gewisse Ammoniaksalze, weshalb es angezeigt ist, die Zusammensetzung der Kohle je nach der Natur des zu behandelnden Saftes zu verändern.

So wird man für das Raffiniren, dessen Hauptzweck das Entfärben des nur geringe Mengen Kalksalze mehr enthaltenden Rohzuckers ist, eine Kohle darzustellen haben, welche so entfärbend wie möglich wirkt, d. h., welche sehr reich an Kohle ist.

Dieses Resultat erzielen wir, wenn wir in dem Gemenge, die relative Menge des organischen Stoffes, d. h. des Ledermagmas, vermehren, während wir die der Phosphate vermindern.

Handelt es sich dagegen darum, den Zuckersaft zu klären (um die sog. Defäcation), wobei beträchtliche Mengen freien Kalkes und Kalksalze zu binden sind, so verringern wir den relativen Gehalt an Kohle, während der Gehalt an Phosphaten vermehrt wird.

Die Zusammensetzungen können daher je nach dem Bedürfnisse variiren.

Die Anwendungen, deren unsere künstliche Knochenkohle fähig ist, beschränken sich nicht auf die Behandlung von Zuckersäften aller Art, sie erstrecken sich vielmehr auch noch:.

1. Auf die Klärung und Reinigung der Speise- \vasser.

2. Auf die Klärung und Reinigung, sowie auf die Desinficirung der Abflufswässer der Fabriken, der Wässer der Senkgruben und der Jauchen, sowie aller anderen ähnlichen Wässer.

Was die Jauchen anlangt, so ist die Anwendung unserer Kohle von der gröfsten Wichtigkeit, sowohl vom Standpunkte der öffentlichen Gesundheitspflege aus, als auch mit Rücksicht auf die Nutzbarmachung der menschlichen Excremente, da wir hierbei nutzbar machen können:

1. Die Eigenschaft eines neutralen Magnesia-Phosphates, das freie Ammoniak und die flüchtigen Ammoniaksalze (Carbonat und Sulfhydrat) in Form von unlöslichem Ammoniak-Magnesia-Phosphat zu binden.

2. Die absorbirenden Eigenschaften der Kohle den Gasen gegenüber.

3. Die entfärbenden Eigenschaften den Flüssigkeiten gegenüber.

Zu diesem Zwecke stellen wir eine Kohle dar, welche nur Thierkohle und neutrales Magnesiaphosphat enthält, mittelst welcher die Jauchenflüssigkeit durch einfache Filtration geklärt, entfärbt und desinficirt wird und gleichzeitig auch die in derselben in Lösung enthaltenen flüchtigen Ammoniaksalze, d. h. die in der Landwirthschaft nützlichen, befruchtenden Elemente gebunden werden.

Die Entleerung der Abtrittsgruben beschränkt sich alsdann nur auf die Entfernung der festen Fäcalmassen, die mit Hülfe einer der bekannten Vorrichtungen leicht bewerkstelligt werden kann.

Nach der Filtration bildet die Kohle einen Dung von bedeutendem Werthe, der sehr reich ist an Ammoniak, Stickstoff, Phosphorsäure und Magnesia.

Um die Operation zu erleichtern und die Wirkung unserer Kohle zu erhöhen, indem wir die Berührungsoberflächen vermehren, bringen wir dieselben in bestimmte Formen, hauptsächlich in die Form von Hohlcylindern.

Diese Cylinder, welche bis auf die Gröfsenverhältnisse den in den elektrischen Batterien verwendeten Thoncylindern ähnlich sind, werden von den zu behandelnden Flüssigkeiten unter Druck durchzogen. Die Berührungspunkte sind also ins Unendliche vermehrt und kein Theil der Flüssigkeit kann der Wirkung der Kohle entgehen.

Ohne näher in die Aufzählung- der Anwendungen, deren diese Kohle fähig ist, einzugehen, sind nachstehend kurz die Vortheile zusammengefafst, durch welche die künstliche Knochenkohle der Erfinder sich vor der bisher zur Verwendung gelangten natürlichen auszeichnet, nämlich:

1. Ersparnifs beim Gebrauche.

2. Möglichkeit der Darstellung von Kohle, deren Zusammensetzung je nach dem Gebrauche, für den sie bestimmt ist, verschieden sein kann.

3. Vermehrte entfärbende Kraft.

4. Vermehrte absorbirende Kraft für den freien Kalk und seine Salze.

5. Bindung des freien Ammoniaks und der flüchtigen Ammoniaksalze.

6. Möglichkeit der Beschaffung von regelmäfsig und dem jeweiligen Zwecke entsprechend geformter Kohle, durch welche die Wirkung beschleunigt und vervollständigt wird.

Claims (2)

Patenτ-Anspruche: . Das oben beschriebene Verfahren zur Darstellung von künstlicher Knochenkohle) welches sich in folgende Punkte zusammenfassen läfst:

1. Anwendung von Lederabfällen oder anderen ähnlichen Stoffen, welche unter Druck mit Hülfe von Aetznatron desagregirt wurden

- zum Zwecke der späteren Darstellung einer Kohle, welche der aus dem Ossein der Knochen hervorgegangenen vollständig ähnlich ist.

2. Die Zufügung von zweibasischem phosphorsauren Kalk in veränderlichen Mengen zu dem dargestellten Magma zum Zwecke der chemischen Bindung von einem Aequivalent Kalk.

Zusatz von neutralem Mägnesiaphosphat, welches dazu bestimmt ist, durch doppelte Zersetzung die Kalksalze und die Ammoniaksalze zu binden.

Das Calciniren und spätere Granuliren der Kohle.

Die Herstellung dieser Kohle in bestimmten, dem Gebrauche entsprechenden Formen und die Agglomeration von Kohlenstaub zum Zwecke der Herstellung granulirter oder in Formen geprefster Kohle.
Die Verwendung unserer künstlichen Knochenkohle zur Läuterung von Zuckersaft und zur Behandlung von Jauchen und Abflufswässern der Fabriken.