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Herstellung von für die Technik verwendbaren hasenaustauschenden Stoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung hasenaustauschender Stoffe,
das darin besteht, natürliche oder künstliche zeolithische Basenaustauscher, insbesondere
Glaukonit, zunächst mit wäßrigen Lösungen von infolge Hydrolyse sauer reagierenden
Salzen, deren Basen keine Alkalimetalle sind, z. B. Eisenchloridlösung, Aluminiumsulfatlösung
u. dgl., und sodann mit wäßrigen Lösungen von neutralen Alkalimetallen, insbesondere
- Kochsalzlösungen, zweckmäßig ohne starke Bewegung zu behandeln. Zwischen die beiden
Behandlungsstufen kann eine Behandlung mit Lösungen von alkalisch reagierenden Stoffen,
insbesondere von infolge Hydrolyse alkalisch reagierenden Alkalimetallverbindungen,
wie Alkalisilikatlösungen, eingeschöben werden.
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Beim Arbeiten nach der Erfindung erhält man Basenaustauscher, die
außerordentlich beständig gegen Wasser sind und auch die mit ihnen behandelten Wasser
nicht trüben, was insbesondere beim Glaukonit sonst häufig der Fall ist. Aus diesem
Grunde hat man auch schon vorgeschlagen, Glaukonit abwechselnd mit verschiedenen,
Elektrolyte enthaltenden Lösungen in wiederholter Folge zu behandeln, um dadurch
kolloidale Bestandteile des Glaukonits auszuflocken und zu entfernen, ohne daß aber
der gewünschte Zweck in technisch ausreichendem Maße erreicht wird. Gegenüber diesem
bekannten Verfahren beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß durch chemische
Einwirkung von infolge Hydrolyse sauer reagierenden Salzen auf den Glaukonit eine
Veränderung desselben herbeigeführt wird, die es ermöglicht, den so behandelten
Glaukonit nach Regenerierung mit Kochsalz sofort zur Enthärtung von Wasser zu verwenden,
ohne daß Trübungen des Wassers eintreten. Die Vorgänge beim Arbeiten gemäß der "Erfindung
sind daher chemischer Natur, weil Ionen der verwendeten Salze in den Glaukonit eintreten,
die hinterher durch Behandlung mit Kochsalzlösung zum Teil wenigstens wieder ausgetauscht
werden, während es sich bei dem bekannten Verfahren um kolloidchemische Vorgänge
handelt. Beispiel r aoo Gewichtsteile Glaukonit werden mit 3oo Gewichtsteilen einer
Lösung, die 30/, FeClg enthält, einige Zeit stehengelassen. Die Zeit kann 24 Stunden
oder darüber betragen, ohne daß eine Schädigung des Glaukonits eintritt. Sie kann
auch wesentlich kürzer sein, so daß schon eine Behandlungszeit von % bis r Stunde
genügt. Nach Auswaschen des Eisenchlorids und Regeneration mit Kochsalz erhält man
einen Glaukonit, der ohne weiteres völlig klare Wasser gibt. Die 3prozentige Eisenchloridlösung
kann durch eine schwächere, etwa
2prozentige, oder stärkere, etwa
¢- bis ioprozentige,- ersetzt werden. Bei stärkeren Lösungen kann die Einwirkungszeit
wesentlich verkürzt werden. -Auch hier ist die Zeit durch einen kleinen Vorversuch
festzustellen.
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Der Basenaustausch der so erhaltenen Produkte ist anfänglich etwas
geringer, um nach etwa zweimaliger Regeneration die normale Höhe zu erreichen. An
Stelle der wiederholten Regeneration kann auch eine einmalige Einwirkung von Kochsalzlösung
treten, deren Dauer bis zum gewünschten Erfolg auszudehnen ist. Beispiel e Zoo Gewichtsteile
Glaukonit werden, wie in Beispiel i angegeben, mit Eisenchloridlösung und gegebenenfalls
Kochsalzlösung behandelt. Nach Auswaschen des Eisenchlorides wird eine Behandlung
mit Alkalisilikatlösung in der Wärme oder Kälte angeschlossen. Man erhält nach Beseitigung
des Silikates und nach einer Kochsalzbehandlung ein Material, das nicht nur völlig
klare Filtrate gibt, sondern dessen Basenaustauschfähigkeit sich nicht unwesentlich
erhöht hat, beispielsweise um io bis 30 "/a.
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Das Wasserglas kann durch andere alkalisch reagierende Salzlösungen,
z. B. solche von Ätznatron oder solches abspaltende, wie von Trinatriumphosphat,
ersetzt werden.
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In den Beispielen i und 2 läßt sich das Eisenchlorid durch andere
Eisensalze, wie Eisensulfat, und durch andere hydrolytisch gespaltene Salze, z.
B. des Zirkons, Chroms, Titans, wie Zirkonnitrat, Chromchlorid, Titankaliumsulfat
oder -fluorid, ersetzen. Im Beispiel 2 kommt vor allem ein Ersatz durch Aluminiumsalze,
z. B. Chloride, Sulfate, Acetate des Aluminiums und durch Salze des Zinns, Nickels,
Kupfers, Mangans, Zinks, in Frage.
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Die Mengen der anzuwendenden Salze liegen etwa in gleicher Größenordnung
wie die in den obigen Beispielen für Eisenchlorid angegebenen. Beispiel 3 ioo Gewichtsteile
Glaukonit werden mit 15o Gewichtsteilen einer 3prozentigen Chromchloridlösung eine
Stunde oder auch kürzer oder länger bei gewöhnlicher Temperatur unter gelegentlichem
Umrühren behandelt. Nach Auswaschen und Regenerieren mit Kochsalzlösung erhält man
einen gebrauchsfertigen, klare Wasser gebenden Glaukonit. Beispiel ¢ Zoo Gewichtsteile
Glaukonit werden mit 300 Gewichtsteilen einer iprozentigen Lösung von Titankaliumfluorid
behandelt. Nach dem Auswaschen und Regenerieren gibt der Glaukonit klare Filtrate.
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In den obigen Beispielen können die Konzentrationen der angewandten
Lösungen in weitem Maße verändert werden, ebenso die Einwirkungszeiten. An Stelle
der Behandlung bei gewöhnlicher Temperatur kann bei erhöhter Temperatur gearbeitet
werden, wodurch im allgemeinen die Einwirkungszeit verkürzt werden kann.
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Um eine intensivere Berührung der Behandlungsflüssigkeiten mit dem
Glaukonit zu erzielen, kann man die Behandlung im Vakuum vornehmen, wodurch trennende
Luftschichten oder Luftbläschen beseitigt werden und die Behandlungsflüssigkeit
in die Poren eindringt. Eine ähnliche Wirkung wird erzielt durch Erhöhung der Temperatur,
gegebenenfalls bis zum Sieden, wobei man gleichzeitig Vakuum anwenden kann.
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Durch die höhere Temperatur treten zugleich die oben beschriebenen
Vorteile ein. Diese Vorteile werden noch erhöht, wenn man die Temperaturen über
den Siedepunkt -,steigert, wobei man dann natürlich im Autoklaven unter Druck arbeiten
muß.
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Ein Arbeiten unter Druck kann auch dann empfehlenswert sein, wenn
bei Temperaturen unterhalb des oder beim Siedepunkt gearbeitet wird.
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Es ist zweckmäßig, den Glaukonit vor den oben beschriebenen Behandlungen
in üblicher Art von den die Glaukonitkörner begleitenden Verunxeinigungen z. B.
durch Schlemmen und Sieben in trockenem oder feuchtem Zustande zu befreien.
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Für die Behandlung des Glaukonits kann auch ein Lösungsgemisch verschiedener
Salze verwendet werden, z. B. Lösungsgemische, die Kupfer- und Nickelsalze, Kobalt-
und Mangansalze, Eisen- und Aluminiumsalze oder Chrom- und Titansalze o. dgl. enthalten.
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Der Glaükonit kann vor den Behandlungen auch einem Erhitzungsprozeß,
z. B. auf ioo bis 5oo°, ausgesetzt werden, durch welchen die Porosität des Materials
zu steigen scheint, so daß die Lösungen gut zur Einwirkung kommen.
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Durch die Behandlung auch des durch ausreichende Erhitzung schon stabilisierten
Glaukonits wird gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eine größere Sicherheit
erreicht, da es nicht immer gelingt, die Stabilisierung durch Erhitzen zum gewünschten
Endergebnis zu führen, was jedoch durch Behandlung mit Lösungen hydrolytisch gespaltener
Salze restlos gelingt.
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Die für den Glaukonit angegebene Behandlungsweise kann mit Vorteil
auch bei anderen basenaustauschenden Stoffen, insbesondere den auf künstlichem Wege
hergestellten
Basenaustauschern, die Alkalialuminiumsilikate darstellen,
Anwendung finden. Diese künstlichen Basenaustausche, die bei der Behandlung von
warmen oder freie Kohlensäure enhaltenden Wassern in ihrer Wirkung zurückgehen,
d. h. eine geringere Austauschfähigkeit erhalten, werden beständig gegen warmes
Wasser oder freie Kohlensäure, wenn man sie in obiger Weise behandelt.