DE413500C

DE413500C - Verfahren zum Reinigen von Fluessigkeiten

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Publication number: DE413500C
Application number: DES57259D
Authority: DE
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Priority date: 1921-08-10
Filing date: 1921-08-10
Publication date: 1925-05-11

Description

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.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß ein gegebenenfalls bei niedriger Temperatur erzeugtes, im Gelzustande befindliches Salz für sich oder in Gegenwart, eines die Filtration unterstützenden Stoffes, wie Kieselgur, bei hoher Temperatur auf die Flüssigkeit zur Einwirkung gebracht wird.

3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2 auf die Reinigung von Ölen, Fetten u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß das Salz vor seiner Einwirkung durch Behandlung mit Alkohol, verdünnter Lauge 0. dgl. benetzbar gemacht wird.

4. Verfahren zur Wiederverwendbarmachung der erschöpften Salze nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzteiclmet. daß man diese in den löslichen Zustand, zweckmäßig in die sauren Salze, überführt und nach Abscheidung der unlöslichen Verunreinigungen die Salze von neuem ausfällt, wobei sie gegebenenfalls vor ihrer Überführung in den löslichen Zustand in an sich bekannter Weise geglüht oder einer Vorbehandlung mit verdünnter Säure oder Lauge unterworfen werden.