DE333575C

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Publication number: DE333575C
Application number: DENDAT333575D
Authority: DE
Priority date: 1919-09-11
Also published as: FR523725A; GB151002A

Description

AUSGEGEBEN AM 2. MÄRZ 1921.

Sogenannte hydrophile Kolloide, d. h. solche kj3h^kle„S.u.bstg^

"eine so hochgradige Quellung .eingehen, daß__ ihre_ wäßrigen Emulsionen kaum vo_n_echten,. Losungen unterschieden werden liönnen, also alle jene Stoffe, die man im Gegensatz zu den Suspensionskolloiden oder Suspensokfcn mit der Bezeichnung Emulsokfe belegt hat, haben • die Eigenschaft, mit Basen und Säuren Verbindungen zu bilden. Diese Verbindungen werd'en durch den elektrischen Strom zerlegt, wobei Kolloide und' kolloidähnliche Substanzen im umgekehrten Sinn wandern wie die . mit. ihnen zuvor vereinigten Radikale...__Pie. t ti basischen Stoffe ,bedingeii-hierbei _eme__aDq- |j dische, die Säuren eine .kathodische Wände- ^!i rung der „.„Kolloide... oder. . kolloidähnlichen Stoffe. Mit dieser durch Basen oder Säuren veranlaßten Wanderung der Kolloide ist stets eine im eiitgegengesetzten _Si.nn__gerichtete~ "Wanderung von Wasser..,verbundsJL—d-.h.;„.es... "vefTairft dfe anodisch gerichtete..Wanderung "cTieseF Stoffe mit einer Kataphorese ...und. die ^^ffiod'ische Wanderung ' der Kolloide ..mit jMjnexAnaphqrese des Wassers.

Diese Erfahrungstatsachen werden nach, der Erfindung zur Reinigung bzw. Einengung wäßriger Lö"sTmgeTr~(Jni mineralischen, pflanzHcJ2£n_oder ticrischcn^Kolloiden^

delnden_ Lösungen unter....Hinzufügung von

rungsrichtung des Wassers geeigneten Säu- ^iSJi der Einwirkung des elektrisehen Stromes zwischen Diaphragmen unterJ 3vSt...../MäTThat bereits vorgeschlagen,~emp| findliche Kolloidlösungen, wie Fe Cl₂ OHj~| durch Elektroosmose einzuengen, indem man' die Lösung in eine Tonzelle mit Platiirkathode bringt, die außen von Wasser und der Platinanod'e umgeben ist. Demgegenüber kennzeichnet sich die Erfindung durch den neuen Gedanken, bei der elektroosmoti-. sehen Reinigung und Entwässerung bzw. Einengung wäßriger Kolloidlösungen der Wanderung des
salze entweder eine

Thodische ..Richtung zu,..ycr.!e.ih^:e.n,_.,indem dei

'Flüssigkeit im ersten Falle sch ren und im letzten Falle schwache Baser organischer,-

gefügt werden.

Im allgemeinen findet die Elektrophorese des Wassers bei saurer oder alkalischer Reaktion dtes Dispersitätsmittels auch statt, solange die Kolloide noch andere Elektrolyte außer freien Säuren und Basen enthalten. Si« erreicht jedoch ihr Optimum erst dann, wenn im gleichen Sinne mit den Kolloiden und d^;en kolloidähnlichen Stoffen ausschließlich Hydroxylionen oder Wasserstoffionen wandern, während mit dem Wasser die basischen oder sauren Radikale im entgegengesetzten Sinn abgeschieden werden. JEr-.. findungsgemäß wird daher so vorgegangen, daß vor der eigentlichen elektroosmotischen Entwässerung der .kolloidalen Lösungen die Elektrolyte aus den Lösung-en beseitigt

werden, Dies wird vorteilhaft mit Hilfe des elektrischen Stromes in eineniDreizellenapparat unter Benutzung von ampHöteren ocTer~TiIrisich-t1'ich ihres elektrischen Potentials. abgestimmten^ Diaphragmen bewirkt. Es irföfgt sodann der Zusatz von Basen oder Säuren, bei deren Auswahl auf die Natur der Kolloide insofern Rücksicht zu nehmen ist, als alle Schädigungen der , chemischen oder

ίο dynamischen Eigenschaften der zu entwässernden Stoffe sorgfältig zu vermeiden sind.

Für die Basen kommen hauptsächlich in Betracht: Ammoniak, Alkylamine, Ammoniumbasfen, deren Substitutionsprodukte u. a. m., während sich als Säuren Mineralsäuren, ein- und mehrbasische Fettsäuren und' auch aromatische Säuren, sofern sie keine Spaltung durch den elektrischen Strom erleiden, bewährt haben. A'Vas die Menge des Zusatzes anlangt, so ist naturgemäß die Wanderung des Wassers eine um so intensivere und schnellere, je stärker der Gehalt der Lösung an Basen oder Säuren ist, jedoch ist der Menge d'er zu machenden Zusätze durch die Labilität der Kolloide und durch die Notwendigkeit des Einhaltens niedriger Temperaturen eine Grenze gesetzt. Im allgemeinen wird man die Alkaleszeriz bzw. den Säuregrad der zu entwässernden Flüssigkeiten so wählen, daß diese Werte einer ein Zehntel Normallauge bzw. einer ein Zehntel Normalsäure entsprechen.

Bei der Wahl der Diaphragmen ist neben dem Potential auch die Porengröße der Diaphragmen zu beachten. Wenn die in einer Lösung anwesenden Kolloide durch Zusatz basischer Stoffe eine anodisch gerichtete Wanderung erfahren, wählt man als anodisches Diaphragma einen für die Kolloide undurchlässigen Stoff und als kathodisches Diaphragma einen für Wasser und basische Reste gleich gut durchlässigen Stoff, während die umgekehrten Bedingungen zu erfüllen sind, wenn die Wanderung der Kolloide durch Säurezusatz kathodisch gerichtet ist. Den elektrischen Strom läßt man nach Erreichung des gewünschten Knnzentritionsgrades der kolloiden Lösungen noch so lange einwirken, bis die letzten Spuren des zugefügten Elektrolyten aus der Lösung verschwunden sind. Die Abwanderung des Wassers nimmt mit dem Schwinden des Elektrolyten !entsprechend ab, um bei Elektrolytfreiheit vollkommen aufzuhören.

Die Vorteile des neuen Verfahrens gegenüber anderen Konzentrationsverfahren beruhen in erster Linie in der Möglichkeit, jede höhere Erwärmung und¹ die damit verbundenen Übelstände zu vermeiden. Bei dem elektrischen. Verfahren der Erfindung wird jede Veränderung der Kolloide und jeder Verlust an dynamischen Eigenschaften, wie sie bei den gebräuchlichen Einengungsverfahren, auch beim Eindampfen im luftvcrdünnten Räume lurch Temperaturerhöhung hervorgerufen werden, vollkommen ausgeschlossen. Ferner ist der Stromverbrauch bei der Elektrophorese ein sehr geringer und steht zu den namhaften Aufwendungen an ,mechanischer und therrnischer Energie bei', anderen Verfahren in keinem Verhältnis. Auch die chemischen Eigenschaften der kolloiden Lösungen erleiden bei der Entwässerung bzw. Einengung nach der Erfindung keinerlei Veränderung, während z. B. beim Eindampfen eine mindestens teilweise Änderung der chemischen Eigenschaften auftritt.

Das Verfahren nach der Erfindung kann nicht bloß zur Entwässerung bzw. Einengung kolloider Lösungen angewendet werden., sonj^lern^ Hißt sich auch für die Reinigung ,solcher Lösungen .nutzbar machen. Es hat sich gezeigt, daß eine hochgradige Reinigung von Kolloiden und ähnlichen Stoffen von Verun- ^S5 reinigungen anorganischer und organischer Art, also z. B. von den letzten Spuren von Elektrolyten, von Huminsäuren, Farbstoffen und vielen anderen Stoffen mehr, dadurch erreicht werden kann, daß man durch die !rollo-JkIen Lösungen ein mit Basen oder Säuren versetztes Wässer Kindüjchwanidern..,„läßt.

"Ernndungsgcmäß wird hierbei in der Weise verfahren, daß eine in an sich bekannter Weise elktroolmoTijcln^

'"rTuss"igiieit""\värirend der Osmose dauernd dem

"'MITfelräüni" eines'"prcizeiienappafates.. zugeführt wird. In vielen Fällen ist es von Vorteil-, diese _e2e_l^r2P.hpretische.n Rejjngungs.- _

prozesse erst mit alkalischem, dann mit sau-

~eTiT"TVTiscH'wässer vorzunehmen,, wobei die zu wählende Reihenfolge sowie die Dauer dieser Maßnahmen von Natur und Menge der reu beseitigenden Verunreinigungen abhängt. Die dauernde Zuleitung von Flüssigkeit zum Mittclraum des Dreizellenapparates kann auch bei der Einengung bzw. Entwässerung in der Weise angewendet werden, daß die einzuengende Lösung während der Osmose dem Mittelraum entsprechend dem Fortschreiten der Kolloidphoresc aus einem Vorratsbehälter ständig zugeführt wird.

Der für die Ausführung des neuen Verfahrens zu verwendende Apparat hat die in Fig. ι und 2 der Zeichnung dargestellte Form.

Der Apparat besteht aus einem Gefäß G, welches durch zwei Diaphragmen Z)¹ und D'~ in die Räume K R,, M R und A R geteilt ist; hinter den Diaphragmen sind passende Eelek-(roden, und zwar im Raum K R die Kathode K₁ im Räume A R die Anode A angeordnet. Der Mittelraum M R dient zur Auf-

nähme der zu konzentrierenden oder zu reinigenden Flüssigkeit. ,Arbeitet man bei alkalischer Reaktion, so bringt man im~KätTiöden- raunTK'TT' ein Überlaufsrohr II mit unterem Abfluß an, welches beim Arbeiten in saurer Reaktion in den ' Anodenraum.A R verlegt werden muß. In d'en Anoden- und' in den Kathodenraum können bei Verarbeitung der Lösung sehr temperaturempfindlicher Sub-

to stanzen nötigenfalls auch Kühlschlangen eingebaut· werden, die mit fließendem Wasser zu speisen sind.

Oberhalb d^:es Mittelraums M R befindet sich der Rezipient R, der ungefähr die fünffache Flüssigkeitsmenge zu fassen vermag wie der Mittelraum M R. Dieser Rezipient R steht mit dem Mittelraum durch ein Rohrsystem in Verbindung, und¹ zwar dient das engere Rohr F L zur Leitung der Flüssigkeit, das weitere N L zur selbsttätigen Regelung des Luftausglciches. Das Rohr F /. geht vom tiefsten Punkt des Rezipientcn aus und endigt im Mittelraum etwas unterhall) des Flüssigkeitsniveaus. Das Rohr N L wird mit seinem unteren Ende gerade noch von der Flüssigkeit iin Mittelraum abgeschlossen. Das obere Ende des Rohres N L aber führt' bis zum oberen Raum des Rezipienicn und darf von der Flüssigkeit nicht bedeckt sein.

Der im RohrA^rL angebrachte Hahn H bleibt während der ganzen Dauer der Operation geöffnet. Durch diese Anordnung gelingt es, das Niveau der Flüssigkeit im Mittclraum konstant zu erhalten.

Bei den Konzentrationsoperationen wird 'der Mittclraum M R und der Rezipient mit der elektrophoretisch zu entwässernden kolloiden Lösung gefüllt, während bei dien Operationen, ' d.ie lediglich dem Zwecke einer Reinigung oder einer Extraktion der kolloiden Lösung dienen, nur der Mittclraum mit der kolloiden Lösung, der Rezipient dagegen mit dem Waschmittel, also vorzugsweise, mit schwachen Säuren oder schwachen Laugen angefüllt wird. Zum näheren Verständnis seien die nachstehenden Beispiele angeführt.

ι. Die Konzentration von i d e η L ö s u η g e η.

den Apparat gebracht, und zwar so, daß i^;oo ecm von dem Rezipienten¹ undi 200 ecm von dem Mittelraum aufgenommen wurden. Zuvor war der Flüssigkeit ein Zusatz von 0,12 g NFI₃ gemacht worden. Es wurde nun <!iif die Flüssigkeit ein elektrischer Gleich,-strom _z_u£_Einwirkung gebracht von einer

k ο 1 1 ο -

a) Lösungen von Eiweißkörpern mit spezifischen Eigenschaften.

Das aus einem JDjrjhJJjmwcjrujrwl'urch bestimmte Manipulationen hergestellte antitoxe Paraglobtilin stellte eine elektrolyt freie Lösung dar, welche in 100 ecm 2,5 g Eiweiß und 12 500 Antitoxin-Einheiten enthielt, i. ecm der Flüssigkeit enthielt demnach 125 Antitoxin-Einheiten oder auf 1 g Eiweiß berechnet waren 5000 Antitoxin-Einheiten vorhanden. 1 1 dieser Lösung wurde nun in j Stromdichte von 11 Amp. auf das Quadrat- ! meter bei' einer mittleren Spannung von 100 Volt. Die Elektrodenoberfläche war so gewählt, daß die Belastung des Apparates ^; otwa 9 AVatt betrug. Im Verlaufe von 6 Stunden wurden durch einen Energiebedarf von 0,0543 Kilowattstunden aus der Flüssigkeit '.)oo ecm Wasser bei einer mittlere» Temperatur von 25 ° entfernt. Der Rezipient hatte . sich im Verlauf dieser Zeit völlig entleert, ! während, im Mittelraum noch 100 ecm Flüssigkeit mit einem Gehalt von 25 Prozent Ei- weiß verblieben waren. Der Antirtoxingehält liescr konzentrierten Flüssigkeit betrug in ι ecm 1250 Einheiten, im ganzen, waren also 1.25 000 Antitoxin-Einheiten vorhanden, so laß ein Verlust von Antitoxin bei dfer Operation nicht eingetreten ist.

I)) Die Konzentration einer Gelatinelösung.

5 1 einer 8 prozcntigen Gelatinelösung ; wurden in den Rczipienten ιιηαΤΤή^^ετΓΜ'ΠΐέΤ' ' raum eines großen ' Dreizellenapparates mit : 350 qcm wirksamer Diaphragmen- bzw. Elektrodenfläche gebracht, und zwar wurde ■ die Flüssigkeit zuvor mit einem geringen Quantum Ammoniak versetzt und'.im Wasser- ! badie auf 75 ° erwärmt. Es waren iin ganzen ; 400 g reiner, salzfreier Gelatine vorhanden. Der elektrische Strom wirkte auf die Lösung 6 Stunden lang bei einer Stromdichte von ! 13 Amp. auf das Quadratmeter ein, und zwar .bei einer Spannung von 100 Volt. Der : Apparat war mit 45 AVatt belastet und zur : Konzentration der Gelatinelösung waren ins- ; gesamt 0,270 Kilowattstunden notwendig. Durch diesen Stromaufwand wurden im ' ganzen 3000 ecm Wasser aus d'em Apparatentfernt, so daß sich zum Schluß der Operation im Mittclraum noch 2 1 Flüssigkeit mit , einem Gclatinegehalt von 20 Prozent befanden. Es wurden also im ganzen 400 g GeIa- no tine verlustlos zurückgewonnen.

2. Operationen zur Reinigung b ζ w. Extr a k t ί ο n.

Eine durch Huininsubstanzen und andere Verunreinigungen stark dunkel gefärbte GcJ_atjneiü&img wurde zur Reinigung in den Tviiitelraum eines Dreizellenapparates gebracht, während! der Rezipient zunächst mit ι 1 verdünntem Ammoniak (0,1 Prozent) gefüllt wurde. Die Flüssigkeit im Mittelraum betrug ι 1 und enthielt 8 Prozent salzfreier Gelatine,

welche mit Hilfe einer eingebauten Heizschlange auf einer Temperatur von 6o° gehalten wurde. Durch einen elektrischen Gleichstrom von einer Stromdichte von 6,5 Amp. pro Quadratmeter bei einer Spannung von 190 A-⁷OIt und! einer Apparatebclastung von 22 Watt gelang <es, die im Rezipienten befindliche Flüssigkeit im Verlauf von 3 Stunden durch dien Mittelraum zu leiten und hierdurch einen, erheblichen Teil des Farbstoffes und der Huminsubstanz zu beseitigen. Der letzte Rest dieser Verunreinigungen wurde aus der Gelatinelösung dadurch entfernt, daß der gleiche Versuch noch einmal mit sehr verdünnter Salzsäure von 0,1 Prozent wiederholt wurde. Der \^rerlauf der Operation war genau derselbe wie der beim Ammoniak, nur daß bei der Verwendung der Säure eine anaphoretische Wanderung· des Wassers eintrat. Die zum Schluß erhaltene Gelatinelösung war vollkommen farblos und klar.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Verfahren zur Reinigung und' Einengung wäßriger Lösungen von pflanzmineralischen oder tierischen \l mit Hilfe des elektrischen | Stromes, dadurch gekennzeichnet, daß j man die zu behandelnde Lösung unter ,!30 Hinzufügung von für die Erzielung der i beabsichtigten AVanderungsricbtung des Wassers geeigneten Säuren oder Basen der j Einwirkung -dies elektrischen Stromes zwi- f sehen Diaphragmen unterwirft. }.35
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnden Lösungen vor der Anwendung fies elektrischen Stromes elektrolytfrei gemacht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzuengende Lösung dem Mittel raum eines Dreizelilenapparates aus einem Vorratsbehälter entsprechend der stattfindenden Kolloidphorese ständig zugeleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man der im Mittelraum eines Dreizellenapparates befindlichen Kolloiölösung eine Waschflüssigkeit unter Andauer der Elektroosmose zuführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.