DE51601C - Verfahren zum Reinigen und Weichmachen von Wasser - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Da harte Wasser beim Gebrauch in Dampfkesseln oder ähnlichen Gefäfsen Krusten oder Kesselstein absetzen, so werden häufig, um die Bildung des anhaftenden Kesselsteins zu verhindern, Chemikalien dem Wasser zugesetzt, entweder ehe es in den Kessel fliefst oder in dem Kessel selbst. Bei der Bereitung von Salz (Na Cl) im Grofsen ist es wün,schenswerth, alle Unreinigkeiten aus dem Wasser so weit·als möglich zu beseitigen, und zu diesem Zweck haben zahlreiche mechanische und chemische Mittel Eingang gefunden. In manchen anderen Fabrikationszweigen, wie z. B. in der WoIl- und Seidenindustrie, ist es häufig nothwendig, selbst ganz kleine Mengen fremder Körper aus dem Wasser zu entfernen, ehe es zum Waschen oder zur Bereitung verschiedener Lösungen benutzt wird. Bei allen derartigen Vorgängen, die bislang im Gebrauch sind, haben verschiedene Substanzen Verwendung gefunden, aber keine derselben ist einwurfsfrei. So macht der Kalk, in dem wohlbekannten Vorgange von Clark, nur die Wasser weich, welche verschwindende Härte besitzen, und entfernt nur einen Theil des Magnesiums (Mg). Kaustische Soda ist auch benutzt worden, um Magnesium und Calcium zu entfernen. Zunächst ist sie unbequem zu handhaben. Dann ist zu bemerken, dafs, obgleich sie auf Wasser wirkt, welches sowohl bleibende als auch verschwindende Härte besitzt, sie doch nicht alles Magnesium entfernt und unter Umständen unliebsame Körper im Wasser zurückläfst. Chlorammonium macht Calcium und Magnesiumlöslicher, es verhindert Kesselsteinbildung, fällt aber Calcium und Magnesium nicht und die so behandelten Wasser können nicht in der Technik oder zum Hausgebrauch benutzt werden. Rohe Soda (soda ash) macht nur die bleibend harten Wasser weich, aber entfernt nicht alles Calcium. Schwefelbarium wirkt namentlich auf Sulfate ein, aber mit Calcium- und Magnesiumchlorid umgesetzt, würde es Chlorbarium in Lösung lassen, welches für gewisse Zwecke ebenso schädlich ist, wie Salze von Calcium oder Magnesium.

Dieses sind die Körper, welche man in der Praxis bei der Behandlung von Wasser am erfolgreichsten befunden hat.

Durch den Gebrauch eines Fluorids wird jedes Calcium- oder Magnesiumsalz, -gleichviel ob dieselben das Wasser bleibend oder verschwindend hart machen, in Calcium- oder Magnesiumfiuorid verwandelt; beide sind vielleicht die unlöslichsten Salze von Calcium oder Magnesium. Es erfolgt daher eine vollkommene Ausfällung. Die Reaction mit Fluoriden ist nicht nur eine viel feinere als irgend eine der oben genannten, sondern sie findet auch viel schneller statt; dadurch werden die langsamen, beschwerlichen und theuren Methoden, welche bisher gebraucht wurden, vermieden.; Die löslichen Producte, welche sich infolge der Einwirkung eines Fluorids auf Calcium- und Magnesiumsalze bilden, sind weniger nachtheilig als jene, welche sich beim Gebrauch anderer Chemikalien bilden, insofern diese Chemikalien einen Rückstand im Wasser hinterlassen. Man kann ein Fluorid anwenden, welches keine der ätzenden und nachtheiligen Eigenschaften von kaustischer Soda, Kalk oder Soda (soda ash) besitzt, welches von gröfster Wichtigkeit für

den allgemeinen und commerciellen Gebrauch ist. Irgend im Wasser schwebend enthaltenes Calcium- oder Magnesiumcarbonat reagirt auf Seife so, dafs ein Niederschlag entsteht, welcher Fettsäure enthält. Dies ist nicht der Fall, wenn Calcium- oder Magnesiumfluorid im Wasser suspendirt bleiben. Diese Thatsache ist für die Reinigung von Wasser für den häuslichen oder technischen Gebrauch werthvoll.

Bei Ausführung des Verfahrens verfährt man wie folgt: Das zu behandelnde Wasser möge verschiedene Salze von Calcium oder von Magnesium oder nur Salze von Calcium oder von Magnesium enthalten. In jedem Falle schlägt man das Calcium oder Magnesium oder beide durch Zusatz von irgend einer Fluorverbindung, vorzugsweise in Lösung, obgleich dies nicht nothwendig ist, nieder. Calcium und Magnesium bilden unlösliche Fluoride von Calcium und Magnesium, welche vom Wasser oder dieses von denselben durch mechanische Mittel getrennt werden kann. Beim Gebrauch wird es wahrscheinlich wünschenswerth sein, sich über die Natur der Verunreinigung durch eine Analyse zu vergewissern. Vorausgesetzt, es sei gefunden, dafs ein Brunnenwasser enthalte im Liter: Calciumsulfat 0,040 g, Calciumcarbonat 0,094 g, Magnesiumcarbonat 0,020 g. Um alles Calcium und Magnesium im obigen Falle niederzuschlagen, ist demnach ungefähr 0,130 g Fluornatrium für jedes damit behandelte Liter Wasser erforderlich. Die gesättigte Fluornatriumlösung wird so dargestellt und dem Wasser in solchem Mafse zugeführt, dafs jedes Liter Wasser 0,130 g des Fluorids erhält, infolge dessen sämmtliches Calcium und Magnesium als Fluorid aus dem Wasser niedergeschlagen wird. Die besondere Weise der Anwendung des Fluorids wird davon abhängen, wozu das Wasser Verwendung finden soll; so, wenn es filtrirt werden soll, kann man das Fluorid in den automatischen Zuflufs eines Filtrirapparates, wie sie im allgemeinen Gebrauch sind, bringen und dem Wasser im richtigen Verhältnifs zuführen. Der Niederschlag wird durch das Filter entfernt. Um festzustellen, ob genügend viel Fluorid zugesetzt ward, kann man das Wasser vor und nach der Filtrirung entweder mit Fluornatrium oder einem anderen Reagens auf die Gegenwart von Calcium, Magnesium oder anderer ■fremder Körper, welche das Fluorid entfernen soll, prüfen. Um zu bestimmen, ob ein Ueberschufs von Fluorid gebraucht wurde, kann man das filtrirte Wasser mit einer Calciumlösung oder mit einem anderen Reagens, welches Spuren von Fluorid anzeigt, prüfen. Wo es möglich ist, genaue Mengen des Reagens für gegebene Mengen von Wasser, sei es dem Gewicht oder Mafs nach, zu gebrauchen, da wird vielleicht eine vorläufige Prüfung in Bezug auf die Menge des zuzusetzenden Fluorids _ genügen und die Prüfung des Wassers nach der Behandlung darf wegfallen.

Da der durch ein Fluorid verursachte Niederschlag solcher Art sein kann, dafs es schwer hält, ihn durch ein Filter vom Wasser zu trennen, so mag es sich rathsam erweisen, gleichzeitig mit dem Fluoride irgend . eine chemische Verbindung anzuwenden, welche fähig ist, mit den im Wasser befindlichen fremden Körpern einen voluminösen Niederschlag zu bilden, welcher mechanisch wirken wird, um mit sich einen durch das Fluorid hervorgebrachten Niederschlag zu entfernen. Da Fluormagnesium in flockiger Form als Fluorcalcium ausfällt, so können Wasser, ,welche viel Salze des Magnesiums enthalten, sehr, wirkungsvoll mit dem Fluorid allein behandelt werden, wenn nicht aus anderen Gründen, welche später angeführt werden sollen, anders verfahren werden mufs. Da kaustische Soda (Natriumhydroxyd) einen voluminösen Niederschlag verursacht, wenn man es zu Wasser fügt, welches Salze von Calcium enthält, so kann man dasselbe zusammen mit dem Fluorid zu dem oben erwähnten Zweck benutzen.

In gewissen Fällen wird sich Natriumcarbonat für den Oben erwähnten Zweck wirkungsvoll erweisen, in anderen Fällen kann man Natriumcarbonat, Natriumhydroxyd und ein Fluorid, wie Fluornatrium, bei der Behandlung des Wassers verwenden-

Wasser, welche sehr viel Kohlensäure enthalten, scheinen namentlich den Gebrauch von etwas kaustischem Alkali zu erfordern. Die chemischen Analogen von Natriumcarbonat oder -Hydroxyd können gebraucht werden, wenn dies nicht unverträglich mit dem Gebrauch von Fluorid sein sollte.

Wenn sehr kohlensäurereiche Wasser nach dem Weichmachen zur Kesselspeisung dienen sollen, so ist es häufig nöthig, nicht nur alle Substanzen zu entfernen, die eine Kruste oder Kesselstein im Kessel zu bilden vermögen, sondern auch das Aufschäumen des so behandelten Wassers zu verhindern. Zu diesem Zweck eignet sich Natriumhydroxyd, wenn dasselbe gemeinschaftlich mit einem Fluorid, wie Natriumfluorid, gebraucht wird, wodurch ein Theil oder alle Kohlensäure gebunden wird. W⁷enn Wasser zur Kesselspeisung dienen soll, ist es nöthig, die Natur des Niederschlages zu beachten, welcher sich entweder durch Unvollkomm'enheit in der Behandlung oder in dem mechanischen Verfahren, welches angewendet wurde, um den Niederschlag vom Wasser zu trennen, ehe dieses in den Kessel fliefst, bilden kann. Da es in einigen Fällen möglich ist, die niederschlagende Mischung unmittelbar dem Wasser im Kessel hinzuzufügen, so mufs vermehrte Vorsicht angewendet werden,

sowohl im Gebrauch von Flüorid allein oder von Fluorid zusammen mit anderen chemischen .Agenden, um die Bildung eines Niederschlages zu verhindern, welcher durch die Einwirkung der Hitze zu einer dichten, anhaftenden Kruste werden würde. Die Erfahrung hat gelehrt, dafs deshalb ein sorgfältiges Studium der charakteristischen Eigenschaften des betreffenden Wassers, der Darstellung des in der Behandlung im Grofsen zu benutzenden Gemenges vorausgehen sollte.

Seit vielen Jahren wird Kalkmilch zum Weichmachen von Wasser benutzt, welches verschwindende Härte besitzt, indem der Kalk in fester Form in der Schwebe erhalten bleibt, bis er mit dem Wasser gemischt wird; Fluorid kann in ähnlicher Weise gebraucht werden, indem man es zum Theil in Lösung, theils in fester Gestalt mit dem Wasser zusammenbringt; oder es kann gemeinsam mit solchen anderen chemischen Agentien, wie sie früher specificirt wurden, oder= mit denselben chemisch analog wirkenden zum erwähnten Zweck benutzt werden. Wenn nöthig, so kann die Versetzung des Wassers mit Fluorid der. mit einem anderen chemischen Stoff entweder vorangehen oder folgen. So können Wasser von bedeutender temporärer Härte erst mit Kalkmilch behandelt und dadurch von der Hauptmenge von Calcium, Magnesium und Kohlensäure befreit werden, worauf zurückbleibendes Calcium oder Magnesium entweder durch den alleinigen Gebrauch von Fluorid oder dieses letzteren in Gemeinschaft mit kaustischem oder kohlensaurem Alkali oder beiden ausgeschieden wird. Der bezügliche Kaufpreis des zur Reinigung benutzten Materials mufs die Wahl der Modificationen im Gebrauch von Fluorid bestimmen. Da Magnesium und andere Metalle eine Neigung besitzen, Doppelsalze zu bilden, und da Fluoride häufig Doppelverbindungen eingehen, so ist es nicht unwahrscheinlich, dafs der durch den Gebrauch von Fluorid hervorgebrachte Niederschlag aus solchen Doppelfluoriden besteht oder solche enthält. In Salzsoolen kommen häufig Calcium- und Magnesiumsulfat gemeinsam mit Calcium-, und Magnesiumchlorid vor; jene Sulfate können durch den Gebrauch von Barium- oder Strontiumchlorid in Chloride umgesetzt werden, während Barium- oder Strontiumsulfat niederfallen. Dann kann man Fluornatrium anwenden, um das Magnesium, Calcium und einen etwaigen Ueberschufs von Barium oder Strontium auszufällen. So kann man eine fast reine Lösung von gewöhnlichem Salz, Chlornatrium, erhalten. Mit Vorsicht kann man die Reihenfolge in der Anwendung der vorgenannten Reagentien umkehren. Wo es wiinschenswerth erscheint, kann man Fluorid allein benutzen. Auch Eisen kann aus dem Wasser als Fluorid gefällt werden.

Da in der Behandlung von Wasser für häusliche und Genufszwecke Alaun und andere Aluminiumsalze Verwendung finden, so kann in solchem Wasser zurückbleibendes Aluminium aus demselben ebenfalls durch Anwendung eines Fluorids gefällt werden.

Bezüglich der Verwendung , von Kryolith als Fällungsmittel ist Folgendes zu erwähnen: In einem Dampfkessel bei hohem Dampfdruck fällt Kryolith unlöslich Calcium- und Magnesium-, fluoride aus den Lösungen dieser Metallsalze, insbesondere, wenn das Wasser alkalisch ist, aus. Auch bei Abwässern aus Fabriken ist Kryolith anwendbar, wenn dieselben alkalisch sind. Hierbei sei auf Tissier (Comptes rendus, Bd, 56, S. 848) hingewiesen, welcher nachweist, dafs Magnesiumhydrat auf Fluornatrium einwirkt. Fluornatrium kann aus der Zersetzung von Kryolith durch andere Agentien bei Gegenwart von Magnesiumhydrat entstehen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Entfernung von Calcium, Magnesium und anderen ähnlichen Substanzen aus Wasser, Soolen u. s. w., darin bestehend, dafs man in genannte Wasser, Soolen u. s. w. Fluornatrium, Fluorkalium, Fluorammonium, saures Fluorammonium, Fluorwasserstoffsäure oder Kryolith einführt, wodurch das Calcium oder andere Substanzen in unlösliche Fluorverbindungen verwandelt werden.