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Verfahren zum Abscheiden von in Flüssigkeiten schwebenden, fein verteilten
festen Stoffteilchen.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Befreiung
von Lösungen von darin in fein verteiltem Zustand schwebenden Teilchen, die im allgemeinen
als Schlamm zu U bezeichnen sind. Solcher Schlamm bildet sich vielfach, z. B. bei
der Auflösung von Mineralien oder Kunstprodukten, die schwer lösliche oder unlösliche
Stoffe enthalten. Diese unlöslichen Teile werden, wenn sie hinreichend fein verteilt
sind, in der Lösung schwebend bleiben. Die Schwierigkeit der Entfernung des Schlammes
steigt mit seiner Feinheit, aber auch mit der Konzentration der Lösung, und bei
besonders feinem Schlamm, dessen Korngröße bis unter O, OOI mm Durchmesser heruntergeht,
ist es, namentlich wenn die Lösung gleichzeitig eine hohe Konzentration hat, unmöglich,
den Schlamm in üblicher Weise durch Absitzenlassen, Filtration oder Schleudern zu
entfernen. Selbst die feinsten Filter werden nach einiger Zeit von solchen Schlammteilchen
verstopft und unbrauchbar. Benutzt man das Absitzenlassen zur Abscheidung, so wird
diese infolge des geringen spezifischen Gewichts der Schlammteilchen und ihrer geringen
Größe bei der großen inneren Reibung in der Flüssigkeit entweder sehr lange Zeit
erfordern oder überhaupt keine vollkommen klare Flüssigkeit ergeben. Insbesondere
ist die Gegenwart äußerst feiner kolloidaler Teilchen dem Absetzen des Schlammes
hinderlich. Derartige kolloidale Teilchen brauchen einerseits wegen ihrer geringen
Größe sehr lange Zeit, um zu Boden zu sinken, wenn nicht die Brownsche Molekularbewegung
das Herabsinken überhaupt verhindert, anderseits werden sie die innere Reibung in
der Lösung steigern und dadurch auch die Abscheidung der größeren Teilchen erschweren.
Dasselbe gilt auch für die Abscheidung des Schlammes durch Schleudern.
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Es ist bekannt, fein verteilte Stoffteilchen in einer Flüssigkeit
durch Bildung eines Niederschlags, besonders in kolloider Form, der die feinen Stoffteilchen
mitreißen kann, abzuscheiden. Dadurch wird die Ausfällung schneller gehen, so daß
man Zeit sparen und die Größe der Fällungsgefäße etwas beschränken kann.
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Das vorliegende Verfahren beruht auf der Beobachtung, daß, wenn eine
Fällung von Schwefel in fein verteiltem Zustande in einer Flüssigkeit, die schwebenden
Schlamm enthält, bewirkt wird, die physikalischen Eigenschaften des Schlammes sehr
wesentlich geändert werden und der Schlamm sich sehr leicht durch Absetzenlassen,
Filtration oder Schleudern von der Flüssigkeit trennen läßt. Man kann diese Erscheinung
auf verschiedene Weise zu erklären versuchen, indem man z. B. annimmt, daß die feinen
Schlammteilchen von gefälltem
Schwefel umschlossen und dadurch von
der Flüssigkeit leicht trennbar werden. Eine andere Erklärungsweise für den Vorgang
ist vielleicht in den besonderen chemischen Eigenschaften des kolloidalen Schlammes
und des ausgeschiedenen Schwefels zu suchen. Der kolloidale Schwefel ist bekanntlich
ein elektronegatives Kolloid, wogegen der Schlamm, wenn derselbe zum wesentlichen
Teil aus kolloidalem Kieselsäurehydrat besteht, was häufig der Fall ist, und wenn
er in einer stark säurehaltigen Lösung schwebt, ein elektropositives Kolloid ist.
Möglicherweise beruht dann die Wirkung des Schwefels auf einer gemeinsamen Koagulation
des elektronegativen Kolloid, Schwefels, mit dem elektropositiven Kieselsäurehydrat.
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Nachstehend wird ein Beispiel für das Verfahren gegeben.
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Liegt z. B. eine Lösung vom spezifischen Gewicht von etwa I,5 mit
einem Gehalt von zweiwertig und dreiwertig als Sulfat gebundenem Eisen und von Titansulfat
neben anderen Sulfaten vor, und schwebt in der Lösung ein Schlamm, der hauptsächlich
aus fein verteiltem Kieselsäurehydrat besteht und sich nicht ohne Schwierigkeiten
durch Absitzenlassen usw. von der Lösung trennen läßt, so leitet man in die Lösung
Schwefelwasserstoff ein, oder man setzt Sulfide hinzu, die mit der anwesenden Säure
Schwefelwasserstoff entwickeln. Der Schwefelwasserstoff wird sehr bald durch das
in der Lösung vorhandene Oxydationsmittel, in diesem Falle Ferrisulfat, oxydiert,
wobei Schwefel ausgeschieden wird.
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Sollte nicht schon ein Oxydationsmittel in der Lösung enthalten sein,
so muß ein solches, wie z. B. Salpetersäure, Nitrate, Chlor oder Chlorate, zugesetzt
werden. Da das Oxydationsmittel in der Flüssigkeit gelöst ist, wird der Schwefel
gleichmäßig in der Flüssigkeit ausgeschieden und kann so auf alle Schlammteilchen
in der Flüssigkeit einwirken. Die Behandlung mit Schwefelwasserstoff kann bei höherer
oder niedriger Temperatur stattfinden, sie kann auch in einem Kessel unter Druck
vorgenommen werden. Es ist dann leicht, die Flüssigkeit von dem Schlamm durch Absitzenlassen,
Filtration oder Schleudern in bekannter Weise zu trennen.
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Als Beweis für die Wirksamkeit des Verfahrens kann erwähnt werden,
daß die vorher bezeichnete Lösung, die ursprünglich etwa 20 g Schlamm je Liter enthält,
durch gewöhnliches Absitzenlassen bis auf einen Schlammgehalt von nur 5 bis IO g
je Liter herabgebracht werden konnte, wogegen sie durch Einleiten von Schwefelwasserstoff
bis auf einen Gehalt von unterhalb 0, I g Schlamm je Liter gereinigt werden konnte.
Zu dieser Scheidung war etwa 0,5 g Schwefel pro Liter erforderlich.
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Anstatt den Schwefel durch Oxydation in der Flüssigkeit aus Schwefelwasserstoff
zu erzeugen, kann man die Fällung von Schwefel auf irgendwelche andere Art darin
vornehmen.
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Es ist nur erforderlich, daß er in möglichst fein verteilter Form
darin ausgeschieden wird.