-
Verfahren zum Reinigen von Flüssigkeiten.
-
Den Gegenstand der vorliegenden Erfin dung bildet ein Verfahren zum
Reinigen von Flüssigkeiten weder Art, wie z. B. Zucker-oder anderen Pflanzensäften,
Mineralölen und Fetten, Benzin, Alkohol, Glyzerin u. dgl.
-
Bisher ging man von der Ansicht aus, daß zum Zwecke der Reinigung
von Flüssigkeiten, bei der eine chemische Fällung bewirkt wird, wie z. B. bei Zuckerlösungen,
es von entscheiden der Bedeutung sei, die Bildung des Niederschlages in der zu reinigenden
Flüssigkeit selbst erfolgen zu lassen, weil man annahm, daß die Reinigung einerseits
durch die chemische Wirkung eines oder mehrerer jener Bestandteile erfolge, welche
zur Bildung des Niederschlages verwendet werden, und daß anderseits der Niederschlag
insbesondere im Entstehungszustande die Fähigkeit besitze, suspendierte oder in
kolloidalem Zustande befindliche Stoffe zu umhüllen und ihre Entfernung durch Filtration
oder Dekantation zu ermöglichen.
-
Demzufolge hat man die Reinigung z. B. von Zuckersäften durch gemeinschaftlichen
Zusatz von Alkalien und Säuren, welche unlösliche Verbindungen bilden, bewirkt,
wobei die gebildeten Niederschläge sodann von der Flüssigkeit abgeschieden wurden.
-
Auch hat man bereits vorgeschlagen, dem Zuckersaft gemahlene Kreide
zwecks Neutralisation zuzusetzen oder die Abscheidungeines im Saft gebildeten Niederschlages
durch Zusatz von gemahlener Kreide oder Calciumsulfit zu erleichtern.
-
Ein anderer Vorschlag geht dahin, Rübensaft mit Kalk bis zu einer
bestimmten Alkalität zu behandeln und sodann nach Abscheidung die Schlammkuchen,
welche Calciumcarbonat und Verunreinigungen enthalten, zur Erzielung einer besseren
Filtration wieder zu benutzen.
-
Die beiden letzten Verfahren haben jedoch ia der Technik keine praktische
Bedeutung erlangt.
-
Auch ist es bekannt, Zuckersäfte erst mit schwefliger Säure zu sättigen
zur Fällung von Eiweißstoffen und von anderen, hauptsächlich organischen Nichtzuckerstoffen
und zur Vermeidung von Dextringärung, worauf zwecks Neutralisation der freien Säure
dem Safte vor der Erhitzung bis zur Kochhitze gemahlene Kreide zugesetzt wird.
-
Von dem Bekannten unterscheidet sich das vorliegende Verfahren im
wesrent. icqlen dadurch, daß nach ihm die zur Reinigung der Flüssigkeiten benötigten
unlöslichen Salze, z. B. das Calciumphosphat, außerhalb der Flüssigkeit durch chemische
Fällung, vorzugsweise bei hoher Temperatur, erzeugt und hierauf auf die Flüssigkeit
zur Einwirkung gebracht werden.
-
Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens wird das in der ersten
Stufe des Verfahrens gebildete unlösliche Salz vorzugsweise in unmittelbarem Anschluß
an seine Herstellung, also in frisch gefälltem, nassem Zustande auf die zu behandelnde
Flüssigkeit zur Einwirkung gebracht. Man kann dabei das
Salz mit
der Flüssigkeit mischen oder diese durch eine Schicht des Salzes filtrieren.
-
Bei einer Anwendung im trockenen Zustande würde das erzeugte Salz
sich zusammenballen, wodurch die reinigende Wirkung beeinträchtigt werden würde;
bei Verwendung des Salzes in trockenem und gemahlenem Zustande wird die günstige
NVirkung, die durch das frisch gefällte Salz erreichbar ist, ebenfalls nicht erzielt.
-
Durch Versuche wurde ferner festgestellt daß mehrere frisch gefällte
Salze anscheinend aus Lösungen diejenigen Stoffe in bedeutendem Maße zu absorbieren
vermögen. welche mit dem Salze lein Kation oder Anion oder beide gemeinsam besitzen.
-
So hat z. B. das unlösliche Calciumpho,-phat in gefälltem Zustande
in hohem Maße die Eigenschaft, leicht lösliche Calciumverbindungen und Phosphate
auf seiner Ob erfläche festzuhalten. Calciumcarbonat hat z. B. die Eigenschaft,
Calciumverbindungen an seine Oberfläche zu binden.
-
Auch Salze yon organischen Säuren werden durch verschiedene unlösliche
Salze, wie Calciumsulfit und Calciumtartrat, begierig absorbiert und aus der Flüssigkeit
entfernt, z. B. Kaliumoxalat aus Zuckersäften usw.
-
Die Faktoren, welche bei der Bildung der unlöslichen Salze in vielen
Fällen deren physikalische Beschaffenheit beeinflussen, sind z. B. Reaktionsgeschwindigkeit,
Konzentration der reagierenden Bestandteile in der Flüssigkeit, in welcher das Salz
niedergeschlagen wird, die Reaktion der Flüssigkeit, die Teinperatur bzw. der Druck,
bei welcher die Fällung durchgeführt wird, der Reinheitsgrad der reagierenden Stoffe
usw.
-
Mit Hilfe dieser Faktoren kann man also die physikalischen Eigenschaften
des gefällten Salzes wesentlich beeinflussen.
-
So kann man sie z. B. auf die Erzeugung eines flockigen, schleimigen
oder körnigen, groben oder feinen, kompakten oder voluminösen Niederschlags Eeinstellen.
-
In vielen Fällen ist es lvünschenswert, die Bildung des Salzes schnell
und bei hohen Temperaturen zu bewirken und die Bestandteile in nicht zu konzentrierter
Form aufeinander einwirken zu lassen, wodurch im allgemeinen ein feiner und kristallinischer
Niederschlag entsteht.
-
Wünscht man einen schleimigen Niederschlag, so kann man die Fällung
bei niedrigen Temperaturen durchführen oder die Bestandteile in konzentrierterer
Form aufeinan der einwirken lassen. Durch nachträgliche Erhöhung der Temperatur
kann manchmal in der zu behandelnden Flüssigkeit derschleimige Zustand behoben werden.
-
Handelt es sich um schwer ffltrierbare Flüssigkeiten, bei welchen
die Anwendung eines körnigeren Niederschlages zur Erzielung einer möglichst günstigen
Filtrationswirkung empfehlenswert ist, dann kann man die Reaktionsgeschwindigkeit
künstlich herabsetzen.
-
Die Einwirkung des Präzipitats auf die zu behandelnde Flüssigkeit
kann unter verschiedensten Bedingungen erfolgen. So kann man z. B. a) sowohl die
Bildung des Niederschlages als auch seine Einwirkung bei hoher Temperatur erfolgen
lassen, oder b) die Bildung des Niederschlages bei niedrigen Temperaturen bewirken
und seine Einwirkung auf die zu behandelnde Flüssigkeit bei hoher Temperatur stattfinden
lassen, oder c) sowohl die Bildung des Niederschlages als auch die Einwirkung auf
die Flüssigkeit bei niedriger Temperatur stattfinden lassen, d) die Bildung des
Niederschlages bei hoher Temperatur bewirken, während die Einwirkung auf die zu
behandelnde Flüssigkeit bei niedriger Temperatur erfolgt.
-
In vielen Fällen kann man die Verwendung eines gefällten Salzes mit
der eines sonstigen Adsorptionsmittels, z. B. eines Entfärbungsmittels, wie z. B.
Entfärbungskohle oder Kieselgur, vereinigen, entweder mit oder ohne gleichzeitiger
Anwendung eines Bleichmittels.
-
So kann man z. B. eine Flüssigkeit mit Entfärbungskohle oder Bleicherde
vorbehandeln und danach noch vorhandene anorganische Bei ; wandteile durch Zusatz
eines unlöslichen Salzes beseitigen. Man kann aber auch in umgekehrter Reihenfiólge
verfahren.
-
Wenn man die Bildung des Niederschlages bei niedrigen Temperaturen
erfolgen läßt, kann man das Salz in sogenannter Grel-Form gewinnen.
-
Bei Anwendung des Salzes in Gel-Form kann man in der Weise verfahren,
daß man entweder das Salz mit der zu behandelnden Flüssigkeit vermi, cht und darauf
erhitzt oder ab er derart, daß man das Salz ohne Erwärmung auf die zu behandelnde
Flüssigkeit einwirken läßt. In diesem Falle empfiehlt es sich, einen die Filtration
fördernden Stoff, wie z. B. Kieselgur o. dgl., dem aus der zu behandelnden Fiüssigkeit
und unlöslichem Salze bestehenden Gemisch zuzusetzen.
-
Die adsorbierende Wirkung des unlöslichen Salzes kann z. B. durch
folgende Maßnahmen beeinflußt oder gesteigert werden: a) durch Verwendung des Salzes
im Überschuß; b) hinsichtlich der Reaktion der zu behandelnden Flüssigkeit, die
z. B. sauer, neutral oder alkalisch sein kann, durch Zusatz zweckdienlicher Mengen
von Säuren oder Alkalien;
c) durch die Temperatur und die Konzentraktion
der zu behandelnden Flüssigkeit; d) durch Ver;vendung von Elektrolyten. z. B. als
Zusatz zur Fiüssigkeit; e) durch den elektrischen Strom, der z. B.
-
Durch die das Salz enthaltende Flüssigkeit geleitet wird.
-
Silan kann auch mit gutem Erfolg verschedene Salze in frisch niederge
chlagenem, nassem Zustande entweder hintereinander oder gleichzeitig auf die zu
behandelnde Flüssigkeit einwirken lassen. Für den Fall der Anwendung des Salzes
auf eine Flüssigkeit anderer Art als jene, in welcher es erzeugt wurde, z. B. bei
Anwendung eines in wasseriger Lösung erzeugten Salzes auf Öle oder Fette, muß man
zweckmäßigerweise das Salz vor seiner Anwendung benetzbar machen, z. B. durch Auswaschen
mit verdünntem Alkohol oder verdünnter Lauge.
-
Das Salz läßt sich im allgemeinen zwecks erneuter Verwendung als
Reinigungsmittel auch wiederverwendbar machen, eine Maßnahme, die besonders bei
teuren Salzen vorteilhaft ist. Zu diesem Zwecke kann man vorteilhaft die zu behandelude
Flüssigkeit einer Vorreinigung unterziehen. Die Vorreinigung besteht z. B. darin,
daß man die Trennung der Flüssigkeit von suspendierten Verunreinigungen, z. B. mit
Hilfe bekannter Abscheidungsmittel, Filter usw., bewirkt.
-
Die eigentliche Wiederbelebung des erschöpften Salzes dann nun auf
verschiedene Weise, z. B. derart erfolgen, daß man es durch Zusatz einer bestimmten
Menge der entsprechenden Säure in ein lösliches, saures Salz überführt. Zu diesem
Zwecke suspendiert: man z. B. das noch in unlöslichem Zustand befindliche Salz in
einer Flüssigkeit, z. B.
-
XVasser, und führt dieser Suspension die Säure in flüssiger oder in
Gasform zu, wobei man das betreffende Gas z. B. durch die Flüssigkeit bindurchleitet.
Das so in Lösung übergeführte Salz wird dann z. B. durch Filtration von den in unlöslichem
Zustand gebliebenen anderen Stoffen befreit, worauf das Mittel gegebenenfalls unter
Erwärmung durch Zusatz jener Base, welche einen Bestandteil dieses unlöslichen Salzes
bildet, wieder gefällt wird.
-
Die Regeneration des Reinigungsmittels kann auch durch Glühen oder
Abschwelen bewirkt werden.
-
Eine Wiederbelebung des benutzten Salzes kann des weiteren dadurch
erreicht werden. daß man das Reinigungsmittel mit einer Säure oder auch mit verdünnter
Alkalilauge oder mit beiden Mitteln nacheinander unter solchen Bedingungen behandelt,
daß ein Auflösen des Salzes vermieden wird. Man verwendet in diesem Falle vorteilhaft
eine Säure, welche das Salz nicht löst. Die Säure wird darauf abgeschieden und das
Salz ausgewaschen.
-
In gewissen Fällen kann eine Wiederbelebung auch dadurch erreicht
werden, daß man eine zur vollständigenLösung unzureichende Menge Säure zusetzt,
wobei ein Teil des Salzes in Lösung geht. Dies ist z. B. durch teilweise t'berführung
in das saure Salz erreichbar. In Suspension übergeführte Verunreinigungen können
auch durch Abschlämmen entfernt werden, wonach der in Lösung gegangene Teil z. B.
durch Zusatz des betreffenden Alkalis wieder auf das Salz gefällt wird. Löst man
das Salz, so werden zweckmäßig die zurückbleibenden unlöslichen Bestandteile abgeschieden,
ehe man es wieder ausfällt.
-
Die Wiederverwen dbarmachung ist auch in der Weise durchführbar,
daß man die beschriebenen verschiedenen vErfahren miteinander vereinigt.
-
Das gefällte Calciumphosphat wird dadurch bereitet, daß man dünne
Kalkmilch und wässerige Phosphorsäurelösung bei Rolchllitzeaufeinander einwirken
läßt. Die Dichte derIsalkmilch oder der Phosphorsäurelösung oder beider und die
weiteren Bedingungen müssen so gewählt werden, daß bei der Bildung des Caieiumphosphates
das Entstehen eines dikken Breies vermieden wird.
-
Entsprechend der Zusammensetzung der zu behandelnden Flüssigkeit,
beispielsweise des Rohrzuckersaftes, setzt man dieser größere oder kleinere Mengen
des frisch gefällten Calciumphosphates, z. B. ¼ bis 5 Prozent, zu.
-
Dieses Verhältnis kann den jewei. igen Zwecken entsprechend geändert
werden.
-
In der Praxis bestimmt sich in vielen Fällen die Menge des Salzes,
welche zur Erzielung der gewünschten Reinigung der Flüssigkeit erforderlich ist,
zum größten Teil durch die Geschwindigkeit, mit welcher die Filtration oder anderweitige
Trennung der Flüssigkeit vom Salze erfolgt.
-
Ist die Saftreaktion z. B. sauer, dann kann man die saure Realtion
durch zusatz eines Alkalis, z B. gebrannten Kalkes, ganz oder teilweise neutralisieren
oder auch den Saft schwach alka@isch machen.
-
Diese Neutralisation bzw. alkalische Reaktion der zu behandelnden
Flüssigkeit ist jedoch nicht in allen Fällen lerforderlich oder erwünscht.
-
Das Calciumphosphat wird nun mit dem Saft gemengt und die Mischung
in Bewegung gehalten; der Saft kann während der Bewegung der Masse bis zum Siedepunkt
erhitzt werden; man kann aber auch in der Weise verfahren, daß man die Flüssigkeit
außerhalb
des Mischgefäßes erhitzt, z. B. durch Vorwärmer, und in
erhitztem Zustande dem Mischgefäß zuführt. Die Einwirkungsdauer ist für jeden einzelnen
Fall zu bestimmen.
-
Flüssigkeit und Salz werden sodann z. B. durch Filterpressen voneinander
geschieden.
-
Die in der Filterpresse befindlichen Kuchen können in üblicher Weise,
z. B. durch Wasser, abgesüßt werden.
-
Der behandelte Saft wird zu Dicksaft eingekocht (etwa 600 Brir) und
kann dann in. üblicher Weise direkt zu Zucker verkocht werden; da aber beim Eindicken
des Saftes oft ein Niederschlag entsteht, so kann man den Dicksaft nochmals mit
dem Salz (Calciumphosphat) behandeln oder man kann für diese zweite Behandlung ein
anderes, außerhalb der zu behandelnden Flüssigkeit erzeugtes Salz, z. B. Calciumsulfit,
verwenden.
-
Gewünschtenfalls kann man dem Dicksaft nach der Abscheidung noch Säure
zusetzen oder ihn mit anderen Bleich-oder Entfärbungsmitteln behandeln. Die Flüssigkeit
kann auch zuerst mit einem bekannten Entfärbungsmittel, z. B. mit Entfärbungskohle,
behandelt werden, worauf zwecks weiterer Entfernung der gelösten organischen und
anorganischen Verunreinigungen das gefällte Calciumsulfit oder Phosphat angewendet
wird.
-
Um das Verfahren wirtschaftlicher zu gestalten, kann die erste Reinigung
statt durch Calciumphosphat durch Calciumcarbonat bewirkt werden.
-
Die Bereitung des Calciumsulfits oder Calciumcarbonats geschieht
in derselben Weise wie die des Calciumphosphats, mit dem Unterschiede, daß man zweckmäßigerweise
die Säure (SO2 oder COO) in Gasform durch die Kalkmilch leitet.
-
Die Wiederverwendbarmachung des Calciumphosphats erfolgt z. B. dadurch,
daßman es in kaltem Wasser suspendiert und dem Calciumphosphatbrei so viel wässerige
Lösung der Phosphor-oder Schwefelsäure zusetzt. bis das unlösliche Calciumphosphat
in lösliches, saures Calciumphosphat oder Phosphorsäure und CaS03 übergeführt ist.
-
Die Flüssigkeit wird dann von den ungelöst gebliebenen Stoffen befreit,
z. B. durch Abscheidung mittels Filterpressen ; das Filtrat wird sodann durch Zusatz
von Kalkmilch unter Erwärmung behandelt, wodurch das unlösliche Calciumphosphat
gefällt wird, das nun von neuem verwendet werden kann.
-
Ist das verwendete Caleiumphosphat zu sehr verunreinigt, so kann
es vor seiner Umsetzung in saures, lösliches Calciumphosphat mehr oder weniger stark
geglüht oder abgeschwelt oder einer Vorbehandlung mit stark verdünnter Salzsäure
oder Lauge, z. B. Natronlauge oder kohlensaurem Natron, unterworfen werden. Diese
Mittel können in beliebiger Reihenfolge e oder Verbindung miteinander zwecks Wiederverwendbarmachung
des Salzes Anwendung finden.
-
Nach der Anwendung von Säure oder Lauge auf das gebrauchte Calciumphosphat
werden die unlöslich gebliebenen Salze von der Lösung abgeschieden und ausgewaschen,
wonach die eigentliche Umwandlung des unlöslichen Calciumphosphates in saures, lösliches
Calciumphosphat stattfindet.
-
PATNT-ANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Reinigen von Flüssigkeiten mittels
in ihnen unlöslicher Salze, z. B. Calciumphosphat, dadurch gekennzeichnet, daß diese
außerhalb der Flüssigkeit durch chemische Fällung vorzugsweise bei hoher Temperatur
erzeugt und vorteilhaft in unmittelbarem Anschluß daran auf die Flüssigkeit zur
Einwirkung gebracht werden.