DE599998C - Method of dehydration of water - Google Patents

Method of dehydration of water

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DE599998C
DE599998C DEC45101D DEC0045101D DE599998C DE 599998 C DE599998 C DE 599998C DE C45101 D DEC45101 D DE C45101D DE C0045101 D DEC0045101 D DE C0045101D DE 599998 C DE599998 C DE 599998C
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water
hardness
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DEC45101D
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Dr-Ing Guido Hedrich
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Chemische Fabrik Budenhiem KG
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Chemische Fabrik Budenhiem KG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F5/00Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/02Softening water by precipitation of the hardness

Description

Es ist bekannt, Wasser vollständig zu ent- . härten, indem man die Härtebildner mit Trialkaliphosphaten, insbesondere Trinatriumphosphat, als unlösliche Verbindungen in gut filtrierbarer Form ausfällt.It is known that water can be completely removed. harden by treating the hardeners with trialkali phosphates, especially trisodium phosphate, as insoluble compounds in good filterable form precipitates.

Es ist weiter schon vorgeschlagen worden, die Härtebildner des Wassers durch Behandlung mit Alkalifluoriden, wie unlöslichen Erdalkalifluoriden, auszufällen. Es wurde nun gefunden, daß man Wasser in vorzüglicher Weise dadurch vollständig enthärten kann, daß man es zur Ausfällung der Härtebildner mit fluorhaltigen Alkaliphosphaten, insbesondere Natriumphosphatfluoriden, wie Natriumphosphat-Natriuinfluorid (2Na3PO4* NaF* 19H2O), in den anwesenden Härtebildnern entsprechenden Mengen versetzt. Dabei empfiehlt es sich, nicht die Gesamthärte des Wassers durch fluorhaltige Alkaliphosphate zu entfernen, sondern vor der Behandlung des Wassers mit : . diesen Stoffen eine Vorenthärtung durchzuführen und erst die Resthärte des vorenthärteten Wassers durch die fluorhaltigen Alkalies phosphate zu entfernen. Die Vorenthärtung . des Wassers kann in bekannter Weise, beispielsweise durch Behandlung mit Soda, Ätz- : natron, Kalk, Basenaustauschern ο. dgl., erfolgen. Besonders vorteilhaft ist die Vorent- ; härtung mit alkalisch reagierendem Kesselschlammwasser oder Kesselrückwasser, weil man dann eine vollständige Enthärtung mit nur sehr geringen Mengen von fluorhaltigen Al'kaliphosphaten erzielt. Verwendet man nämlich zur Entfernung der Resthärte des Wassers fluorhaltiges Alkaliphosphat, so erhält man infolge der bei der Enthärtung vor sich gehenden chemischen Umsetzungen ein Kesselwasser, das alkalisch reagiert, so daß schon dieses Kessel wasser, das von der Restenthärtung mit fluorhaltigen Alkaliphosphaten her alkalisch reagiert, zur Vorenthärtung des Wassers verwendet werden kann, bevor die erfindungsgemäße Nachenthärtung mit Natriumphosphatfluoriden o. dgl. durchgeführt wird.It has also already been proposed to precipitate the hardness constituents of the water by treatment with alkali fluorides, such as insoluble alkaline earth fluorides. It has now been found that water can be completely softened in an excellent manner by using it to precipitate the hardness builders with fluorine-containing alkali metal phosphates, in particular sodium phosphate fluorides, such as sodium phosphate-sodium fluoride (2Na 3 PO 4 * NaF * 19H 2 O), in the present Corresponding amounts of hardness constituents are added. It is advisable not to remove the total hardness of the water with fluorine-containing alkali metal phosphates, but rather before treating the water with:. carry out a pre-softening of these substances and first remove the residual hardness of the pre-softened water with the fluorine-containing alkaline phosphates. The pre-softening. the water can in a known manner, for example by treatment with soda, caustic: soda, lime, base exchangers ο. Like., take place. The Vorent- is particularly advantageous; Hardening with alkaline reacting boiler sludge water or boiler return water, because a complete softening can then be achieved with only very small amounts of fluorine-containing alkali metal phosphates. If you use fluorine-containing alkali metal phosphate to remove the residual hardness of the water, the chemical reactions that take place during softening result in boiler water that reacts alkaline, so that this boiler water, which from the residual softening reacts alkaline with fluorine-containing alkali metal phosphates, is obtained. can be used to pre-soften the water before the subsequent softening according to the invention with sodium phosphate fluorides or the like is carried out.

Gegenüber der bekannten Enthärtung von Wasser mit Alkalifluoriden hat das neue Verfahren den Vorteil, daß die aus den Härtebildnern des Wassers entstehenden apatitähnlichen Verbindungen praktisch vollkommen unslöslich sind und grobflockig und leicht filtrierbar ausfallen, während die Niederschlage bei der Enthärtung mit Alkalifluoriden allein in schleimiger, schlecht filtrierbarer Form anfallen, was wohl der Hauptgrund dafür ist, daß sich die Alkalifluoridenthärtung von Wasser in der Praxis nicht eingeführt hat.Compared to the well-known softening of water with alkali fluorides, the new process the advantage that the apatite-like properties that arise from the constituents of hardness in the water Compounds are practically completely insoluble and are coarsely flaky and easily filterable while precipitating in the case of softening with alkali fluorides alone in slimy, poorly filterable Form, which is probably the main reason that the alkali fluoride hardening of water has not been introduced in practice.

Gegenüber der bekannten Enthärtung von Wasser mit Trinatriumphösphat o. dgl. hat das neue Verfahren den Vorteil, daß die fluor-Compared to the known softening of water with Trinatriumphösphat o. The like. Has the new process has the advantage that the fluorine

*) von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) V on the patent searcher has been given as the inventor:

' . . ' Dr.-Ing. Guido Hedrich in Budenkeim,'. . 'Dr.-Ing. Guido Hedrich in Budenkeim,

haltigen Alkaliphosphate, beispielsweise das Natriumphosphat-Natriumfluorid, nach neueren Methoden (gemäß Patent 595 235) preiswerter hergestellt werden können als das Trinatriumphosphat. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des neuen Verfahrens gegenüber der bekannten Trinatriumphosphatenthärtung von Wasser besteht darin, daß die Fällungsreaktionen schneller verlaufen, so daß man schon bei niedrigerer Temperatur günstigere Ergebnisse erzielt als beim Enthärten mit reinem Trinatriumphosphat. Arbeitet man bei höheren Temperaturen, so gelingt es, beim Arbeiten gemäß der Erfindung infolge des außer-containing alkali metal phosphates, for example sodium phosphate-sodium fluoride, according to more recent Methods (according to patent 595 235) can be produced more cheaply than the trisodium phosphate. Another major advantage of the new process compared to the well-known trisodium phosphate softening of Water is that the precipitation reactions proceed faster, so that one already Better results are achieved at a lower temperature than when softening with pure Trisodium phosphate. If you work at higher temperatures, you will succeed while working according to the invention due to the

>5 ordentlich schnellen Verlaufs der Fällungsreaktionen mit kleineren Apparaturen die Enthärtung durchzuführen, als für eine Enthärtung mit Trinatriumphosphat erforderlich sind.> 5 properly rapid course of the precipitation reactions to carry out the softening with smaller equipment than is necessary for a softening with trisodium phosphate are.

Ausführungs beispie IeExecution example

i. Ein Wasser mit 8,8° Kalkhärte und y,J° Magnesiahärte, also 16,50° Gesamthärte, davon io,6° Sulfathärte, wird bei einer Tem-i. A water with 8.8 ° lime hardness and y, J ° magnesia hardness, i.e. 16.50 ° total hardness, of which io.6 ° sulfate hardness, is at a temperature

a5 peratur von 180C mit 0,75 kg kristallisiertem Trinatriumphosphat in Form einer konzentrierten Lösung auf den Kubikmeter versetzt. Nachdem 1Z4 Stunde gerührt worden ist, wird das Wasser von den ausgeflodcten Niederschlagen durch Filtration befreit. Das Filtrat besitzt eine Gesamthärte von 5,8°. Wenden dem gleichen Wasser außer 0,75 kg kristallisiertem Trinatriumphosphat noch 0,0413 kg Natriumfluorid hinzugefügt oder wird dieses Gemisch ersetzt durch das entsprechendeDoppelsalz2Na3PO4'NaF«i9H2O in einer Menge von 0,703 kg, hat das Filtrat unter den gleichen Bedingungen 2,8° Härte. Aus den schematischen Gleichungen für die Enthärtungsvorgänge, nämlicha5 temperature of 18 0 C with 0.75 kg of crystallized trisodium phosphate in the form of a concentrated solution to the cubic meter. After stirring for 1 Z for 4 hours, the water is freed from the precipitates which have flooded out by filtration. The filtrate has a total hardness of 5.8 °. If, in addition to 0.75 kg of crystallized trisodium phosphate, 0.0413 kg of sodium fluoride is added to the same water or this mixture is replaced by the corresponding double salt 2Na 3 PO 4 'NaF «19H 2 O in an amount of 0.703 kg, the filtrate under the same conditions 2 , 8 ° hardness. From the schematic equations for the softening processes, namely

2 Na3PO4 + 3 CaO = Ca3 (PO4), + 3 Na2O2 Na 3 PO 4 + 3 CaO = Ca 3 (PO 4 ), + 3 Na 2 O

undand

2 NaF + CaO = CaF2 + Na2O2 NaF + CaO = CaF 2 + Na 2 O

ist zu ersehen, daß 2/3 Mol Na3 P O4 äquivalent sind 2 Molen NaF. Obige 0,0413 kg NaF entsprechen also, wenn sich die Reaktion quantitativ im Sinne der rechten Seite der Gleichung vollzieht, 0,124 kg kristallisiertem Trinatriumphosphat.It can be seen that 2/3 mole of Na 3 PO 4 are equivalent to 2 moles of NaF. The above 0.0413 kg of NaF correspond to 0.124 kg of crystallized trisodium phosphate if the reaction takes place quantitatively in the sense of the right-hand side of the equation.

Enthärtet man nun ein Wasser statt mit 0,75 kg Trinatriumphosphat kristallisiert und 0,0413 kg NaF mit 0,75 kg Trdnatriumphosphat kristallisiert und 0,124 kg Trinatriumphosphat kristallisiert, ergibt sich im Filtrat eine Härte von 4,7° gegenüber 2,8° bei Verwendung von Natriumphosphat-Natriumfluorid. Wollte man den gleichen Enthärtungseffekt auf 2,8° nur mit kristallisiertem Trinatriumphosphat erreichen, müßte man für obiges Wasser 1,17 kg Trinatriumphosphat kristallisiert anwenden, wodurch jedoch die Alkalität des Wassers erheblich steigt, da ein Vielfaches der Alkaliphosphatmenge benötigt wird, als der Gleichung theoretisch entspricht.If you soften water instead of 0.75 kg of trisodium phosphate, it crystallizes and 0.0413 kg of NaF crystallized with 0.75 kg of trisodium phosphate and 0.124 kg of trisodium phosphate crystallized, the filtrate has a hardness of 4.7 ° compared to 2.8 ° when used of sodium phosphate-sodium fluoride. If you wanted the same softening effect to reach 2.8 ° only with crystallized trisodium phosphate, one would have to 1.17 kg of trisodium phosphate for the above water apply crystallized, which, however, increases the alkalinity of the water considerably because a A multiple of the amount of alkali metal phosphate is required than theoretically corresponds to the equation.

2. ι obm des gleichen Wassers wie unter 1 wird mit 1,15 kg Doppelsalz 2 Na3PO4 · NaF · 19 H2O bei i8° C versetzt. Nach dem Abscheiden der Flocken hat das Filtrat o° Härte. Diese vollkommene Enthärtung kann selbst mit erheblichen, für die Praxis nicht in Frage kommenden Überschüssen an fällenden Chemikalien bei Anwendung anderer Enthärtungsiverfahren, ζ. Β. der Alkaliphosphatmethode, der Soda- oder der Kalk-Soda-Enthärtung, nicht erzielt werden. 2. In the same water as under 1, 1.15 kg of double salt 2 Na 3 PO 4 · NaF · 19 H 2 O are added at 18 ° C. After the flakes have separated out, the filtrate has a hardness of o °. This complete softening can be achieved even with considerable surpluses of precipitating chemicals, which are not considered in practice, when other softening methods are used, ζ. Β. the alkali phosphate method, soda or lime-soda softening, cannot be achieved.

3. Der gleiche Versuch wie unter 2 wird bei einer Temperatur von 50C durchgeführt; das Filtrat hat eine Härte von o,i°.3. The same experiment as under 2 is carried out at a temperature of 5 ° C .; the filtrate has a hardness of 0.1 °.

4. Ein Rohwasser mit 12,2° Gesamthärte, die sich aus 8,4° Carbonathärte und 3,8° Sulfathärte zusammensetzt, wird mit 0,445 kg 2Na3PO4* Na F · 19 H2 O auf den Kubikmeter bei 70° C enthärtet; nach erfolgter Filtration wird mit diesem Wasser ein Dampfkessel gespeist. Wenn der Kessel gefüllt ist, wird angeheizt und die Kesselwasserrückführung derart in Betrieb gesetzt, daß das rüdigef ührte Kesselwasser, das durch die Umsetzungsprodukte aus Carbonathärte und Fällungsmitteln infolge Bildung von Na2CO3 alkalisch reagiert, das zu enthärtende Rohwasser vorenthärtet. Da aber Soda im Dampfkessel teilweise in Ätznatron und Kohlensäure gespalten wird, enthält das Kesselrückwasser neben noch nicht zersetztem Natriumcarbonat auch Ätznatron. Das Rückwasser fällt also Sulfathärte, soweit .sie an Kalk gebunden ist, und die gesamte Magnesiahärte, daneben aber auch einen erheblichen Teil der Carbonathärte aus, weil das Ätznatron die Bicarbonatkohlensäure gebunden hat, die zum Inlösunghalten der Calciumcarbonathärte erforderlich ist. Das durch die Kesselwasserrückführung vorenthärtete Wasser besitzt dann nur noch eine Resthärte von 1,5 °. Es wind durch Zusatz von 0,055 kg 2 Na3PO4 · NaF · 19 H2O pro Kubikmeter des zu enthärtenden vorenthärteten Wassers laufend auf 0° nachenthärtet. 4. Raw water with a total hardness of 12.2 °, which is composed of 8.4 ° carbonate hardness and 3.8 ° sulfate hardness, is mixed with 0.445 kg of 2Na 3 PO 4 * Na F · 19 H 2 O per cubic meter at 70 ° C softened; After the filtration, a steam boiler is fed with this water. When the boiler is full, the boiler is heated and the boiler water recirculation is put into operation in such a way that the rüdigef ührte boiler water, which is alkaline due to the reaction products of carbonate hardness and precipitants due to the formation of Na 2 CO 3 , pre-softens the raw water to be softened. However, since soda is partially split into caustic soda and carbon dioxide in the steam boiler, the boiler return water contains caustic soda as well as sodium carbonate that has not yet been decomposed. The backwater falls out of the sulphate hardness, insofar as it is bound to lime, and the total magnesia hardness, but also a considerable part of the carbonate hardness, because the caustic soda has bound the bicarbonate carbonic acid, which is necessary to keep the calcium carbonate hardness in solution. The water pre-softened by the boiler water return then only has a residual hardness of 1.5 °. By adding 0.055 kg of 2 Na 3 PO 4 · NaF · 19 H 2 O per cubic meter of the pre-softened water to be softened, it is continuously post-softened to 0 °.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: i. Verfahren zur Enthärtung von Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser zur Ausfällung der Härtebildner mit der ihnen entsprechenden Menge von fluorhaltigen Alkaliphosphaten, insbesondere Natriumphosphatfluoriden, wie Natriumphosphat-Natriumfluorid, versetzt wird.i. Process for softening water, characterized in that the water to precipitate the hardness builders with the corresponding amount of fluorine-containing Alkali phosphates, especially sodium phosphate fluorides, such as sodium phosphate-sodium fluoride, is moved. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser in bekannter Weise vorenthärtet und erst die Resthärte durch Behandlung mit fluorhaltigen Alkaliphosphaten entfernt wird.2. The method according to claim i, characterized in that the water in known Way pre-softened and only the residual hardness is removed by treatment with fluorine-containing alkali metal phosphates. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch3. The method according to claim 2, characterized gekennzeichnet, daß die Vorenthärtung durch zurückgeführtes Kesselwasser oder Kesselschlammwasser bewirkt wird, das von der Nachenthärtung mit fluorhaltigen Alkaliphosphaten her alkalische Reaktionen hat.characterized in that the pre-softening by returned boiler water or Boiler sludge water is caused, the alkaline reactions from the subsequent softening with fluorine-containing alkali metal phosphates Has.
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