DE3437832A1

DE3437832A1 - Verfahren zum reinigen einer fluessigkeit und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3437832A1
Application number: DE19843437832
Authority: DE
Inventors: Ulrich Ing.(grad.) 7519 Eppingen Bommer
Original assignee: Telefunken Electronic GmbH
Current assignee: Telefunken Electronic GmbH
Priority date: 1984-10-16
Filing date: 1984-10-16
Publication date: 1986-04-24

Description

Verfahren zum Reinigen einer Flüssigkeit und
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Auf verschiedenen Gebieten der Technik ist es erforderlich, Flüssigkeiten wie z.B. Schmelzen von unerwünschten Stoffen, die mit der Flüssigkeit vermengt oder wie z.B. bei Oxiden mit ihr chkisch verbunden sind, zu befreien und somit die Flüssigkeiten zu reinigen. Die Reinigung von Flüssigkeiten spielt beispielsweise in der Halbleitertechnik eine erhebliche Rolle. Unerwünschte Verunreinigungen in Flüssigkeiten werden heute beispielsweise dadurch beseitigt, daß über die verunreinigte Flüssigkeit ein Gas geleitet wird, welches in der Lage ist, der Flüssigkeit die unerwünschten Verunreinigungen durch chemische Umbildung oder Reduktion (z.B. bei Oxiden) zu entziehen oder zur Eigenverdampfung der unerwünschten Verunreinigungen beizutragen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das bekannte Reinigungsverfahren nicht immer befriedigende Ergebnisse liefert und daß dies darauf zurückzuführen ist, daß die Oberfläche der Flüssigkeit eine zu kleine Angriffs- und Reaktionsfläche für das aktive Schutzgas oder für die Eigenverdampfung der Verunreinigungen bietet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung von Flüssigkeiten anzugeben, welches die genannten Nachteile des bekannten Verfahrens nicht aufweist, und welches eine gute Flüssigkeitsreinigung ermöglicht. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Reinigen einer Flüssigkeit, bei dem die Reinigung der Flüssigkeit durch ein Gas erfolgt, welches mit der Flüssigkeit in Berührung gebracht wird, nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das für die Reinigung vorgesehene Gas durch ein Rohrleitungssystem geleitet wird, welches in Flußrichtung des Gases gesehen drei Bereiche mit jeweils größerem Querschnitt aufweist, daß an der Stelle, an der das strömende Gas aus dem Bereich mit dem kleinsten Querschnitt in den Bereich mit dem größeren Querschnitt strömt, die zu reinigende Flüssigkeit mittels einer in die Flüssigkeit eintauchenden Flüssigkeitsleitung in das Rohrsystem gesaugt, dort zerstäubt und mit dem Gas in Berührung gebracht wird, und daß die zerstäubte Flüssigkeit in den Bereich mit dem größten Querschnitt gespritzt und dort aufgefangen und abgeschieden wird.
Ein Verfahren zum Zerstäuben von Flüssigkeiten ist beispielsweise aus der Literatur "Lehrbuch der Experimentalphysik; L. Bergamnn - Cl. Schäfer; 1961, Verlag Walter de Gruyter & Co.", insbesondere aus Abb. 315, Seite 264 bekannt.
Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases wird derart gewählt, daß sich der statische Druck an derjenigen Stelle im Bereich mit dem größeren Querschnitt, an der das Gas in diesen Bereich einströmt, so einstellt, daß der im Bereich mit dem größten Querschnitt herrschende statische Druck die zu reinigende Flüssigkeit in das Rohrsystem saugt und zerstäubt. Der Reinigungsprozeß findet bei einer Temperatur statt, bei der chemische Reaktionen und Abdampfungen von Verunreinigungen stattfinden können.
Das Verfahren nach der Erfindung wird beispielsweise durch eine Vorrichtung ermöglicht, bei der ein Rohr mit kleinerem Querschnitt in ein Rohr mit einem größeren Querschnitt mündet und an der Mündungsstelle eine Steigleitung in das Rohr mit dem größeren Querschnitt eingeführt ist. Bei dieser Vorrichtung nimmt der Querschnitt des Rohres mit dem größeren Querschnitt in Strömungsrichtung des Gases zu. In dem Bereich mit dem größten Querschnitt ist eine Auffangvorrichtung vorgesehen, die die gereinigte Flüssigkeit von dem Reinigungsgas trennt und an der sich die Flüssigkeit niederschlägt. Die Auffangvorrichtung weist beispielsweise quer zur Strömungsrichtung des Gases stehende Auffangflächen auf.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Die Figur zeigt eine Flüssigkeitsreinigungsvorrichtung nach der Erfindung. Die in der Figur dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Rohrleitungssystem mit den beiden Rohren 1 und 2, einem Flüssigkeitsgefäß 3 mit einer Steigleitung 4. Das durch die beiden Rohre 1 und 2 gebildete Rohrleitungssystem hat die für die Erfindung erforderlichen drei unterschiedlichen Querschnitte (I, II, III) und zwar hat das in das zweite Rohr 2 einmündende erste Rohr 1 den kleinsten Querschnitt I, während die beiden anderen (größeren) Querschnitt II und III das sich erweiternde zweite Rohr 2 aufweist.
Unmittelbar vor der Mündung des ersten Rohres 1 ist an der Stelle a die Steigleitung 4 in das zweite Rohr 2 eingeführt. Das untere Ende der Steigleitung 4 mündet in die im Flüssigkeitsgefäß 3 befindliche Flüssigkeit 5. Läßt man nun ein Reinigungsgas 6 von links nach rechts durch das aus den beiden Rohren 1 und 2 bestehende Rohrleitungssystem strömen, so kann bei entsprechend großer Strömungsgeschwindigkeit der statische Druck an der Stelle a im zweiten Rohr 2 so groß werden, daß der im Bereich c mit dem größten Querschnitt herrschende größerer Druck die im Gefäß 3 befindliche Flüssigkeit 5 durch die Steigleitung 4 in das zweite Rohr 2 empordrückt und in Richtung Bereich c zerstäubt. Die zerstäubte Flüssigkeit 8 und das Reinigungsgas 6 verlieren in demjenigen Bereich (zwischen b und c) des zweiten Rohres 2, in dem dessen Querschnitt zunimmt, ihre Geschwindigkeit, wodurch eine statische Druckerhöhung eintritt, die dafür sorgt, daß die an Geschwindigkeit verlierende zerstäubte Flüssigkeit 8 an einer Auffangvorrichtung abgeschieden wird. Der Niederschlag erfolgt an quer zur Strömungsrichtung des Gases stehenden Auffangflächen 7, die z.B. aus Blech, Quarz oder aus einem anderen geeigneten Material bestehen können.
Von den Auffangflächen 7 aus erfolgt ein Flüssigkeitsrücklauf zum Flüssigkeitsgefäß 3 oder zu einem anderen Gefäß.
Der Bereich, in dem sich die Auffangvorrichtung befindet, muß einen größeren Rohrquerschnitt haben als derjenige Rohrbereich, in dem die Zerstäubung stattfindet.
Die besondere Reinigung der Flüssigkeit 5 ist auf die Zerstäubung zurückzuführen, da zerstäubte Teilchen eine größere frei Oberfläche aufweisen als eine zusammenhän- gende Flüssigkeit. Je größer die Oberfläche der zu reinigenden Flüssikgeit ist, desto besser kann das Trägergas 6 mit der Flüssigkeit 5 reagieren und desto größer ist auch das Angriffsverhalten des Gases 6 (z.B. Reduktion der in der Flüssigkeit befindlichen Verunreinigungen). Außerdem können die Verunreinigungen umso schneller und besser verdampfen, je größer die Oberfläche der Flüssigkeit ist. Der Reinigungsprozeß findet vorzugsweise bei einer Temperatur statt, bei der chemische Reaktionen und Abdampfungen ablaufen können.
Die Erfindung eignet sich beispielsweise zum Entfernen von Galliumoxid (GaO, Ga203) aus einer galliumreichen Schmelze, die zur Flüssigphasen- oder Gasphasenepitaxie bei der Herstellung von Luminiszensdioden verwendet wird. Die Entfernung des Galliumoxids erfolgt durch Reduktion mit Wasserstoff sowie durch Abdampfen.
Die Erfindung kann beispielsweise auch zur Aufbereitung von Trinkwasser dienen. Dabei erfolgt eine Entkeimung 6 durch EinBlasen von Chlorgas und ozonreichen Sauerstoff in das zu reinigende Trinkwasser.
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Claims

Patentansprüche 1) Verfahren zum Reinigen einer Flüssigkei£ (5), bei dem die Reinigung der Flüssigkeit mit Hilfe eines Gases (6) erfolgt, welches mit der Flüssigkeit in Berührung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Reinigung vorgesehene Gas (6) durch ein Rohrleitungssystem (1), (2) geleitet wird, welches in Flußrichtung des Gases gesehen drei Bereiche mit jeweils größerem Querschnitt (I, II, III) aufweist, daß an der Stelle, an der das strömende Gas aus dem Bereich mit dem kleinsten Querschnitt (I) in den Bereich mit dem größeren Querschnitt (II) strömt, die zu reinigende Flüssigkeit (5) mittels einer in die Flüssigkeit eintauchenden Flüssigkeitsleitung (4) in das Rohrsystem (1), (2) gesaugt, dort zerstäubt und mit dem Gas (6) in Berührung gebracht wird, und daß die zerstäubte Flüssigkeit (8) in den Bereich mit dem größten Querschnitt (III) gespritzt und dort aufgefangen und abgeschieden wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Gases derart gewählt wird, daß der statische Druck an derjenigen Stelle im Bereich mit dem größeren Querschnitt (II), an der das Gas in diesem Bereich einströmt, so wird, daß der im Bereich mit dem größten Querschnitt (III) herrschende statische Druck die zu reinigende Flüssigkeit in das Rohrsystem saugt und zerstäubt.
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungsprozeß bei einer Temperatur stattfindet, bei der chemische Reaktionen und Abdampfungen von Verunreinigungen stattfinden können.
4) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr (1) mit kleinerem Querschnitt (I) in ein Rohr (2) mit einem größeren Querschnitt (II) mündet, daß an der Mündungsstelle eine Steigleitung (4) in das Rohr (2) mit dem größeren Querschnitt (II) eingeführt ist, daß der Querschnitt des Rohres (2) mit dem größeren Querschnitt (II) in Strömungsrichtung des Gases zunimmt und daß in dem Bereich mit dem größeren Querschnitt (III) eine Auffangvorrichtung mit Auffangflächen (7) vorgesehen ist, die die gereinigte Flüssigkeit (5) von dem Reinigungsgas (6) trennt, und an der sich die Flüssigkeit (5) niederschlägt.
5) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangvorrichtung quer zur Strömungsrichtung des Gases (6) stehende Auffangflächen (7) aufweist, die auch gekühlt sein können.
6) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangflächen (7) aus Blech oder Quarz bestehen.
7) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich, in dem sich die Auffangvorrichtung befindet, einen größeren Querschnitt (III) aufweist als derjenige Bereich, mit dem kleineren Querschnitt (II) in dem die Zerstäubung stattfindet.