DE407290C

DE407290C - Verfahren zur Herstellung eines Mittels zur Enthaertung, Entmanganung und Enteisenung von Wasser sowie zur Durchfuehrung anderer durch Basenaustausch bedingter Reaktionen

Info

Publication number: DE407290C
Application number: DEK68495D
Authority: DE
Original assignee: Hans Reisert & Co Kommanditges
Current assignee: Hans Reisert & Co Kommanditges
Priority date: 1919-03-29
Filing date: 1919-03-29
Publication date: 1924-12-10

Description

Verfahren zur Herstellung eines Mittels zur Enthärtung, Entmanganung und Enteisenung von Wasser sowie zur Durchführung anderer durch Basenaustausch bedingter Reaktionen. Das vorliegende Verfahren zur Ausführung chemischer, auf Basenaustausch beruhender Vorgänge besteht in der Anwendung der Körper, welche entstehen durch Einwirkung von Alkalialuminatlösungen auf durch Alkalisil,ikatlösungen und Metallsalzlösungen erzeugte Niederschläge.
Die durch Einwirkung von Alkalialuminatlösung auf die Niederschläge aus Alkali;silikaten und Metallsalzen entstehenden Körper, welche bisher noch nicht bekannt waren, bieten den Vorteil, daß sie größere Austauschfähigkeit als die mit Hilfe der Metallverbindungen für sich allein gewonnenen Silikate besitzen. Infolgedessen ist der Basenaustausch wesentlich energischer und kann länger durchgeführt werden. Außerdem zeigen die durch Einwirkung der Alkalialuminate auf die Niederschläge aus Alkalisilikaten und Metalisalzen erhaltenen Körper den Vorteil, daß sie leicht herzustellen sind, weil ein Auswaschen der Niederschläge nicht notwendig ist, vielmehr auch in Gegenwart überschüssiger Alkalien die für den praktischen Gebrauch der Körper zweckmäßige physikalische Beschaffenheit erzielt wird.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung der Körper nach der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Stoffe sehr widerstandsfähig sind Lind sich bei den Vorgängen des Basenaustausches nicht zersetzen.
Die Niederschläge aus Alkalisilikaten, auf welche die Alkalialuminate zur Eini,v§rkung gelangen, können durch Einwirkung von Eisensalzen, Chromsalzen, Wolfram-, Kobalt-, Kupfer-, Nickelsalzen u. dgl. erhalten werden. Die nach der vorliegenden Erfindung verwandten basenaustauschenden Stoffe können derartig hergestellt werden, daß man zu den Metallsilikatniederschlägen vor dem Trennen derselben von der Flüssigkeit und dem Trocknen des Niederschlages unter beständigem Umrühren die Alkalialuminatlösung hinzugibt. Man kann auch zu den Metallsilikatniederschlägen zunächst eine lösliche Salzverbindung des Aluminiums beimischen und dann Alkalihydroxydlösung zugeben. Der behandelte Niederschlag wird von der Flüssigkeit abgetrennt, getrocknet und dann durch Befeuchten mit Wasser hydratisiert.
Es werden die betreffenden Körper z. B. wie folgt hergestellt: 2o kg @Vass.erglas von etwa 38° B6 werden mit zoo 1 Wasser verdünnt und mit 4,5 kg Eisenchlorid, gelöst in i 5o 1 Wasser, in bekannter Weise gefällt. Die Menge der zugesetzten Eisenchloridlösung kann wechseln. Man gibt zweckmäßig so viel Eisenchloridlösung hinzu, daß die Fällungsmischung neutral oder schwachsauer reagiert; die Ausbeute beträgt lufttrocken 8,8 kg. Der Niederschlag hat lufttrocken folgende Zusammensetzung

Glühverlust . . . 3o,6 Prozent,

-

Si02 . . . . . 52,5

-

Fe, 03 . . . . . 14,7

-

Na2 O . . . . . 2,4

Die praktische Austauschfähigkeit beträgt o,99 Prozent, wobei die Austauschfähigkeit die Menge Ca O ausdrückt, die von der Enthärtungsmasse aufgenommen wurde, wenn hartes Wasser mit 4. m Geschwindigkeit durch eine etwa 6o cm hohe Schicht des Mittels hindurchfiltriert wird. Zur Regenerierung wird nach jedesmaliger Erschöpfung des Enthärtungsmittels das etwa Fünffache der Theorie an Kochsalz verbraucht.
Zu der gewonnenen Fällung gibt man unter beständigem Umrühren eine Alkalialuminatlösung, die gewonnen wird, indem man eine Lösung von 6,6 kg Aluminiumchlorid (krist.) mit Natronlauge bis zur Auflösung des zunächst entstehenden Hydratniederschlages versetzt. Der hierbei entstehende alkalische Niederschlag wird durch Abpressen von der Mutterlauge befreit, was sehr leicht vonstatten geht, und nicht ausgewaschen. Die Preßkuchen werden bei mäßiger Temperatux getrocknet und durch Wasser hydratisiert.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel ergibt eine Materialausbeute von 13,5 kg. Das lufttrockene Material hat folgende Zusammensetzung

Glühverlust . . . 27,5 Prozent,

SiO.' . . . . . .1i,2 -

Fe=Ö,- A1203 . . 21,5 -

N2.0 . . . . . 9,2 -

Die praktische Austauschfähigkeit beträgt nach Entfernung des überschüssigen Alkalis durch Auswaschen etwa 3,2 Prozent. Die Austauschfähigkeit drückt hierbei das Verhältni5 der bei der praktischen Verwendung aufnehmbaren Kalziunioxydmenge im Verhältnis zu der Menge des Enthärtungsmittzls aus.
Bei Verwendung der Kupferverbindung verfährt man beispielsweise folgendermaßen: 2o kg Wasserglas von etwa 38' Be werden mit 7,2 kg Kupfersulfat, in etwa i50 1 Wässer gelöst, unter beständigem Umrühren gefällt. Der Niederschlag wird abgepreßt, getrocknet und granuliert.
Ausbeute: i0,3 kg in lufttrockenem Zustande.
Die Analyse ergab

Glühverlust . . . 28,28 Prozent,

-

Cu0 . . . . . 18,28

SiO2 51,24 _

Fe203 -E- A]20, . . I,c 4 - (aus

Verunreinigung des Wasser-

glases herrührend),

N220 . . . . . 0,49 Prozent.

Die Austauschfähigkeit beträgt 0,14 Prozent. Die zur Regenerierung erforderliche Kochsalzmenge beträgt das Vielfache der Theorie.
Die Kupfersilikatfällung wird vor dem Abpressen mit einer Natriumaluminatlösung versetzt, die gewonnen werden kann, indem 5,6 kg Aluminiumchlorid (kristallisiert) mit Natronlauge bis zur Auflösung des entstehenden Hydratniederschlages versetzt wird. Hierauf wird der ganze Niederschlag abgepreßt, getrocknet und granuliert.
Ausbeute: I2,6 kg in lufttrockenem Zustande. , Die Analyse ergab nach dem Auswaschen folgende Zusammensetzung:

Glühverlust . . . 28,4 Prozent,

S'02 . . . . . 40,38 -

Cu0 . . . . . 4,3 -

A1203 -+- Fe203 9,9 -

Na20 . . . . 6,67 -

Die praktische Austauschfähigkeit des von überschüssigem Alkali durch Auswaschen befreiten Produktes betrug 1,35 Prozent. Die zur Regenerierung der erschöpften Masse notwendige Kochsalzmenge betrug das Fünffache der Theorie.
Es entstehen also auf diese Weise hoch basenaustauschfähige harte Körper, deren physikalische Brauchbarkeit durch denAlkaligehalt des Niederschlages nicht ungünstig beeinflußt wird. Nur die quantitative Austauschfähigkeit des Endproduktes hängt ab von, der Menge der bei der Herstellung benutzten alkalischen Lösung.
Die Verwendung der neuen hasenaustauschenden Körper ist auch deshalb wesentlich billiger, weil man nach dem beschriebenen Herstellungsverfahren eine größere Materialausbeute erhält. Durch Einwirkung von Eisenchlorid auf '\@'asserglas, entsprechend dem angegebenen Beispiel, erhält man nach dem Abpressen, Trocknen und Hydratisieren etwa 8,8 kg mit einer Austauschfähigkeit von etwa i Prozent, während man durch Behandlung des Niederschlages mit Alkalia.luminatlösung 13,5 kg Materialausbeute, also 53 Prozent mehr erhält, mit einer bedeutend erhöhten Austauschfähigkeit.
In gleicher Weise wie Eisensilika.tniederschläge kann man auch die Niederschläge aus anderen Metallsalzen und Alkalisilikaten mit Alkalialuminaten behandeln. Die Ausführung der hasenaustauschenden Vorgänge erfolgt in der üblichen Weise. Man kann, z. B. das zu erhärtende Wasser über die hasenaustauschenden Körper filtrieren.
Man hat bereits hasenaustauschende Verbindungen durch Einwirkung von Alkalialuminaten auf Kieselsäurehydrat hergestellt. Diese Stoffe waren aber zur Ausführung von Basenaustausch wegen ihrer schleimigen Beschaffenheit praktisch nicht verwendbar. Um diese schleimige Beschaffenheit und hiermit das technisch schwer ausführbare Reinigen, von Alkalialuminatsilikaten zu vermeiden, hat man einen Überschoß von Kieselsäure zu der Mischung hinzugegeben und die gebildete Alkaliverbindung mit Kalziumchlorid behandelt, wobei die Kalziumverbindung, welche leichter zu reinigen ist, entsteht. Man hat ferner basenaustauschende Stoffe in der Weise hergestellt, daß man sie nach denn Abfiltrieren nur unvollständig ausgewaschen und dann bei Temperaturen unter ioo° C getrocknet hat, wobei vor, während oder nach dem Auswaschen ein Pressen unter hohem Druck stattfinden konnte. Die Anwendung dieser Stoffe ist mit dem Übelstand verbunden, daß die Herstellung der Stoffe schwierig ist, weil eine gewisse Menge freien Alkalis vorhanden sein muß, weshalb ein Auswaschen bei der Herstellung erforderlich ist, das bei den gelartigen, kieselsäurehaltigen Niederschlägen besondere Schwierigkeiten verursacht. Im Gegensatz hierzu unterbleibt 'bei der Herstellung der nach der vorliegenden Erfindung zu benutzenden Stoffe ein Auswaschen; vielmehr können die Niederschläge, je nach der Menge der angewandten Oxydlösung, neutral sein oder einen beliebigen Alkalitätsgrad besitzen, so da.ß ein Auswaschen der Niederschläge überhaupt nicht erforderlich ist.
Bekannt ist auch die Behandlung von alkalischen Lösungen des Zinns, Bleies, Titans, Zirkons mit Natriumverbindungen und Alkalisilikaten zwecks Herstellung von Doppelverbindungen von Kieselsäure mit Alkalien und den Elementen. Nach dem vorliegenden Verfahren werden dagegen Metallverbindungen mit Alkalisilikat hergestellt und diese Verbindungen mit Alkalialuminatlösung behandelt, wodurch eine Erhöhung der Austauschfähigkeit erzielt wird. Die Verbindungen nach dem vorliegenden Verfahren enthalten daher außer Metall, Kieselsäure, und gegebenenfalls Alkali, noch Aluminiumoxyd, welches bei der eben beschriebenen bekannten Verbindung fehlt, während die Metallverbindungen mit Kieselsäure anderer Art als die vorliegenden sind. Auch wenn man Zinkatlösungen zur Einwirkung auf Natriumsilikat verwendet, kann nicht die Wirkung eintreten, wie wenn Alkalialuminat auf das Metallsilikat reagiert. Die Herstellung der Niederschläge und die Einwirkung der Alkalialuminatlösungen kann bei gewöhnlicher Temperatur stattfinden. Ein Erwärmen ist also nicht notwendig, wodurch wiederum das Verfahren der Herstellung @erleichtert wird und die nach der vorliegenden Erfindung anzuwendenden Stoffe in ihrer Herstellung billiger sind. Hierdurch wird die Ausführung des Basenaustausches wiederum verbilligt.
Das vorliegende Verfahren kann zur Entfernung von Kalziumoxyd, Magnesiumoxyd, Eisen und Mangan aus Wasser benutzt werden, zu welch letzterem Zweck man die Körper in bekannter Weise mit Mangansuperoxyd oder höheren Manganoxyden imprägniert. Auch zur Ausführung anderer chemischer Reaktionen, welche auf Basenaustausch beruhen, z. B. zur Entziehung des Alkalis aus den Zuckersäften, kann das Verfahren dienen, sowie zur Überführung von Erdalkalisalzen organischer Sulfosäuren in die entsprechenden Alkalisalze.

Claims

PATENT-ANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung eines Mittels zur Enthärtung, Entmanganung und Enteisenung von Wasser sowie zur Durchführung anderer durch Basenaustausch bedingter Reaktionen, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederschläge aus Alkalisilikatlösung und Metallsalzlösung mit Alkalialuminatlösung behandelt werden, wobei das Auswaschen der Niederschläge. unterbleiben kann, worauf die behandelten Niederschläge abgepreßt, getrocknet und hydratisiert werden.
2. Verfahren zur Herstellung der Körper nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Alkalisilikatlösung und Metallsalzlösung erzeugten Niederschläge vor dem Abpressen und Trocknen nacheinander mit löslichen Aluminiumsalzen und mit Alkali behandelt werden, wobei ein Auswaschen unterbleiben kann.