DE580198C

DE580198C - Kolloidale Aktivkohle

Info

Publication number: DE580198C
Application number: DE1930580198D
Authority: DE
Original assignee: MAXIMINE SA
Current assignee: MAXIMINE SA
Priority date: 1929-02-25
Filing date: 1930-02-25
Publication date: 1933-07-07

Description

Kolloidale Aktivkohle Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer aktiven Kohle, die sich besonders gut zur Klärung und Entfärbung der Roh- und Zwischenprodukte der Zuckerindustrie eignet. Bekanntlich reinigt man derartige Lösungen sowie andere Substanzen, wie Glucose, Glycerin o. dgl., .gewöhnlich durch Filtration über Knochenkohle.
Einer derartigen Reinigung geht in der Regel eine mechanische Vorfiltration voran, die dazu bestimmt ist, aus den Säften die suspendierten Substanzen verschiedener Feinheitsgrade zu entfernen, welche die Wirksamkeit der Knochenkohle in ungünstiger Form beeinflussen.
Diese Vorfiltration hält aber nur einen sehr kleinen Teil der farblosen und gefärbten kolloiden Körper zurück, die in der zu behandelnden Lösung enthalten sind; es ist daher in der Praxis nötig, die Reinigung mittels Aktivkohle vorzunehmen, z. B. mit Knochenkohle, die, im Überschuß angewendet, aus den behandelten Säften die farblosen und gefärbten Kolloide ziemlich gut entfernt. Diesem Verfahren haften jedoch große Nachteile an, weil man einerseits große Mengen Knochenkohle anwenden muß, andererseits die Regeneration der Knochenkohle mit allerlei Unbequemlichkeiten verbunden ist.
Deshalb hat man seit Jahren versucht, die Knochenkohle durch andere Aktivkohlen mit größerer Wirksamkeit zu ersetzen. Derartige pulverförmige Aktivkohlen absorbieren gewöhnlich ziemlich leicht die Farbstoffe infolge ihrer relativ gröberen Dispersion, sie sind jedoch gegenüber den farblosen Kolloiden viel weniger wirksam, die sich in den zu behandelnden Lösungen in feinster Verteilung befinden.
Nun ist aber die Entfernung der letzten Spuren dieser Kolloide von großer Wichtigkeit, weil sie u. a. den unangenehmen Graustich des Weißzuckers verursachen und auch kristallisationshindernd wirken. Auch wird die Viskosität der Zuckerlösungen außerordentlich durch die Anwesenheit solcher farblosen Kolloide vergrößert, so daß die Schnelligkeit der Filtration der Zuckerlösungen in erster Linie von der mehr oder minder vollkommenen Entfernung dieser Kolloide abhängig ist.
Es ergibt sich aus diesen Erwägungen, daß die Reinigung, d. h. die Entfernung der farblosen Kolloide, mindestens ebenso wichtig und in -gewissen Fällen noch wichtiger ist als die eigentliche Entfärbung selbst. Wenn die Knochenkohle in großem Überschuß angewendet wird, so absorbiert sie die gefärbten und farblosen Kolloide ziemlich gut. Das gleiche Resultat kann man aber in der Praxis mit Entfärbungskohlen in Pulverform nur dann erhalten, wenn man dieselben in großen Mengen anwendet. Dem würde jedoch der hohe Preis dieser Kohlen hindernd entgegenstehen.
Die Erfindung beruht auf der Erwägung, daß sich die bisher bekannten Entfärbängskohlen im nicht reversiblen Gelzustand befinden und eine mehr oder minder grobe Struktur besitzen, wodurch eine Klärung nur unvollkommen erreicht wird. Die Erfindung besteht hauptsächlich darin, diese pulverförmigen oder im Gelzustande befindlichen Aktivkohlen durch eine Aktivkohle zu ersetzen, die sich möglichst dem Solzustand nähert, d. h. eine Aktivkohle im Zustand der kolloiden Lösung mit äußerst feiner Verteilung, die feucht und in Pastenform mit einem Wassergehalt von 5o bis 9o °/o benutzt wird, anzuwenden.
Die Erfahrung zeigt, daß es nur durch den Gebrauch einer solchen Aktivkohle möglich ist, aus den zu behandelnden Lösungen, z. B. den Zuckerlösungen, die kolloiden Verunreinigungen quantitativ auszuflocken. Bei der praktischen Durchführung der Erfindung ist darauf zu achten, daß die Rohmaterialien, die zur Bildung -einer solchen Aktivkohle in der Fabrikation benutzt werden, vollständig oder so vollständig wie möglich gelöst und während aller Stadien der Fabrikation im feuchten Medium zu halten sind, wodurch der Solzustand der resultierenden Aktivkohle gesichert wird.
Gemäß der Erfindung werden die kohlenstoffhaltigen Rohmaterialien zur möglichst vollkommenen Auflösung fein pulverisiert, sodann werden sie mittels Säure hydrolisiert, bis man eine vollkommene oder möglichst vollkommene Lösung erhält. Hierauf wird die Reaktionsmasse weiter erhitzt und bis zur dicken Konsistenz eingedampft. Dann schließt man den Kessel und erhitzt bei einem Druck von 3 bis 5 Atm. bis zu der relativ niedrigen Temperatur von 2 bis 300°, wobei die kohlenstoffhaltigen organischen Substanzen vollkommen zu Kohlenstoff abgebaut werden. _-In der Praxis wird die Hydrolyse mit Schwefelsäure oder mit Salzsäure in Gegenwart von Salzlösungen bewirkt. Zum Verständnis der Erfindung wird je ein Beispiel der beiden Verfahren beschrieben.
Beispiel i Behandlung mit Chlorzink und Salzsäure In einen Kessel, der unter Druck gesetzt werden kann, bringt man eine 551%ige Zn C12-Lösung und fein verteilte Cellulose im Verhältnis bis i : io, berechnet auf wasserfreies ZnC12. Dann fügt man zu diesem Gemisch Salzsäure (32 bis 35°/oig) bis zu io °/° der aufgewendeten Chlorzinkmenge und erhitzt bis zur Verdampfung des Überschusses des Wassers und fast völliger Lösung der Cellulose.
Auf dieselbe Weise behandelt man auch Holz oder Sägespäne, die im ZnC12 nicht vollkommen löslich sind. Es ist zweckmäßig, die Hydrolyse dieser Materialien unter Druck vorzunehmen. Nach der möglichst vollkommenen Auflösung verdampft man das Wasser aus der Reaktionsmasse, wobei die organischen Substanzen der Reaktionsmasse abgebaut werden.
Die Menge des Zn C12 muß so berechnet sein, daß die Reaktionsmasse nach Verdampfen des Wassers bei einer Temperatur von über 26o° noch flüssig oder wenigstens weich ist. Dann schließt man den Kessel und erhitzt auf eine Temperatur von etwa 3ö0°.
Nach dem Abkühlen wäscht man die Reaktionsmasse, bis das ablaufende Waschwasser kein ZnCI2 oder freie Salzsäure mehr enthält. Die letzten Säurereste, die sich noch in der Kohle vorfinden, werden mit einem Alkali, das die Kohle nicht ausflockt, z. B. Soda, Natronlauge, Ammoniak oder ähnlichem, neutralisiert; ausgenommen sind jedoch Kalk und ähnliche Produkte. Die so erhaltene Masse wird einige Stunden sich selbst überlassen und schließlich bis zur vollständigen Reinheit ausgewaschen.
Die so erhaltene Kohlenmasse wird dann in feuchtem Zustande fein gemahlen und als Paste «mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 5o bis 9o °/o verpackt.
Beispiel e Behandlung mit Schwefelsäure und Kaliumbisulfat Bei der Behandlung mit konzentrierter Schwefelsäure erhält man ein Produkt, das sehr gut klärt, aber weniger gut entfärbt als die nach dem ersten Verfahren beschriebene Kohle. Die nach der Behandlung mit Schwefelsäure erhaltene Kohle kann indessen in solchen Fällen große Dienste erweisen, in denen große Mengen von Lösungen, die nur wenig gefärbte und farblose Kolloide entfialten, zu behandeln sind.
Bei der Behandlung mit Schwefelsäure müssen die Rohmaterialien ebenfalls. vollständig oder fast vollständig in Lösung gebracht werden. Nun geht aber die mit Schwefelsäure behandelte Cellulose schon bei gewöhnlicher Temperatur in einen der Lösung nahekommenden Zustand über; den Abbau der organischen Substanzen erreicht man durch fortgesetztes Erhitzen.
Da während des Prozesses Wasserdampf, .Schwefeldioxyd und Schwefeltrioxyd entweichen, könnte die entstehende Kohle leichter austrocknen; deshalb ist es angezeigt, sie in flüssigem Zustand zu erbalten. Man erreicht dies durch Hinzufügen eines Sulfates oder Bisulfates, z. B. Kaliumbisulfat, das in der angewendeten Schwefelsäure aufzulösen ist.
In der Praxis verfährt man wie folgt: Die Cellulose oder andere fein verteilte organische Substanzen, wie Holz, Holzschliff und ähnliches, werden bei gewöhnlicher Temperatur mit Schwefelsäure im Überschuß vermischt, und zwar verwendet man auf einen Teil Cellulose 3 bis 312 Teile Schwefelsäure (95 bis 99°1oig). Man überläßt diese Masse etwa % Stunde sich selbst, entfernt die überschüssige Schwefelsäure und mischt dann die Masse mit Kaliumbisulfat im Verhältnis i : 3 bis i : 5, berechnet auf Trockensubstanz. Diese Operation muß in einem Kessel, der innen verbleit ist, vorgenommen werden. Nach dem Zumischen des Kaliumbisulfates beginnt man, die Masse langsam zu erhitzen. Das Erhitzen des geöffneten Kessels muß so lange fortgesetzt werden, bis der größere Teil des Wassers, das in der Realetionsmasse enthalten ist, verdampft ist. Gleichzeitig vollzieht sich auch der Abbau der organischen Substanz.
Man schließt nun den Kessel und erhitzt auf 3 bis 5 Atm., um eine Endtemperatur von etwa 2oo° zu erreichen. Die folgenden Operationen, wie Waschen, Neutralisieren, Verpacken der erzeugten Kohle, werden entsprechend Beispiel i durchgeführt.
Nach beiden Verfahren, ob man nun die Behandlung mit Zn C12 -[- H Cl oder mit H2 S 04 und Kaliumbisulfat vornimmt, erhält man eine kolloidlösliche Kohle im Solzustand mit großer Klär- und Entfärbungskraft.
Die Regeneration der nach den beiden soeben beschriebenen Verfahren erhaltenen Kohle oder von Aktivkohle anderer Herkunft kann analog dem Erzeugungsverfahren durchgeführt werden.
Diese nach der Erfindung hergestellten Aktivkohlen sind mit Hydrosol vergleichbar im Gegensatz zu den als Gel vorliegenden Aktivkohlen bekannter Verfahren.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Herstellung kolloidaler Aktivkohle zur Entfärbung und Reinigung von mit verschiedenen Kolloiden verunreinigten Lösungen, dadurch gekennzeichnet, daß kohlenstoffhaltige, fein zerkleinerte Rohmaterialien mit Säuren in Gegenwart von Salzlösungen bis zur vollständigen Hydrolyse erhitzt werden und die entstehende, noch flüssige oder weiche Masse unter einem Druck von 3 bis 5 Atm. bei Zoo bis 300° C verkohlt wird.
2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Salzlösung Zinkchlorid in solcher Menge verwandt wird, daß die Reaktionsmasse nach der Verdampfung des Wassers bei einer Temperatur oberhalb 26o° noch flüssig oder weich bleibt.
3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, -dadurch gekennzeichnet, daß vor oder nach der Hydrolyse der Ausgangsmaterialien durch konzentrierte Schwefelsäure im Überschuß ein in Schwefelsäure lösliches Sulfat oder Bisulfat zugegeben wird, dessen Schmelzpunkt bei 200° liegt. q.. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Kohle nach dem Auswaschen mit alkalischen Stoffen, die keine Ausflockung der kolloiden Kohle hervorrufen, beispielsweise mit Hilfe kaustischer Soda, Ammoniak, Natriumcarbonat, neutralisiert wird.