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Verfahren zur Bildung einer Schutzschicht auf den Wandungen von Wasserleitungsrohren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung einer aus Calcium- oder Magnesiumcarbonat
bestehenden Schutzschicht auf den Wandungen von Rohren, Behältern. u. dgl., die
zur Aufbewahrung und Förderung von weichem Wasser dienen..
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Es ist bekannt, daß Metalle sowie andere Stoffe, beispielsweise Beton,
von weichem Wasser, d. h. geringe Mengen Calcium- und bzw. oder Magnesiumsalze enthaltendem
Wasser, angegriffen werden.
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Die. Erfindung beruht nun auf der wohlbekannten Tatsache, daß die
Ca- und bzw. oder MB-Salze eines genügend harten Wassers zur Bildung einer mehr
oder weniger dünnen Schicht auf den Wänden irgendeines Behälters neigen. Diese Schicht,
die das Material des Behälters gegen den Angriff .des Wassers schützt, entsteht
aber nicht aus weichen Wässern, die gerade stark korrodierend auf Metalle sowie
auf Beton wirken. Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß man auf den
Wandungen von Rohren, Behältern u. dgl., die zur Aufbewahrung und Förderung von
weichem Wasser dienen, dadurch eine Schutzschicht bildet, daß das weiche Wasser
zeitweise mit Kohlendioxyd versetzt und über Calciumcarbonat oder Magnesiumcarbonat
oder diese Substanzen enthaltende Stoffe geführt wird, ehe es mit .den zu bekleidenden
Wandungen in Berührung gebracht wird. Durch diese Behandlung wird die temporäre
Härte des Wassers gesteigert, und dieses erhält eine derartige Zusammensetzung,
daß sich bei Berührung mit den zu bekleidenden Wandungen die gewünschte zusammenhängende
Calcium- oder Magnesiumcarbonatschicht abscheidet.
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Das Gleichgewicht der Ca-Salze, die die temporäre Härte des Wassers
verursachen, kann durch folgende Gleichung dargestellt werden
| Ca C O, -f - HI ,0 + n CO.. j Y Ca (H C O;;)., + (it
- x) CO- |
Die Hälfte -des
CO., das als Birarbonat gebunden- ist, nennt man gebundenes
CO.; das übrige
C Q, des im Wasser anwesenden Bicarbonats halb gebundenes
CO." während das nicht in Form von Carbonat oder Bicarbonat gebundene
CO2 das freie
CO, ist. Bei Konstanz von Temperatur und Druck existiert
im Gleichgewicht ein bestimmtes
Verhältnis zwischen gebundenem und
freiem CO., d. h. es gehört eine gewisse Menge freies C02 zu jeder bestimmten Menge
von gebundenem CO2, welche zugehöriges
CO.
genannt wird. Übersteigt
die Konzentration des freien C02 das zugehörige
CO" so wirkt der Überschuß
als aggressives CO2.
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Tillmanns und Heublein haben für eine gi-ol)e Anzahl von Fällen das
zugehörige C Q, für verschiedene Mengen gebundenes CO-, bestimmt und die
erhaltenen Resultate in einer Tabelle niedergelegt; die Abbildung zeigt einen Teil
der entsprechenden graphischen Darstellung. Die Abszissen zeigen darin das gebundene
C 02, d. h. die Hälfte des C02 des Bicarbonats, wähnend die Ordinaten das freie
C02 angeben, das auf der Kurve mit dem zugehörigen C02 übereinstimmt. Der Flächenteil
oberhalb der Kurve zeigt Bicarbonatlösungen mit einem Überschuß von C02; der übrige
Teil Lösungen, bei denen das C02 nicht zur Bildung des Bicarbonats ausreicht, heißt
Carbonatlösungen.
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Man hat nun gefunden, daß die Erhöhung der Härte des Wassers nur dann
zum Ziele führt, wenn man gleichzeitig dafür Sorge trägt, daß die Menge des anwesenden
C02 die, zugehörige Menge ist. Ist mehr C02 anwesend, so bildet ein Teil des Überschusses
das aggressive C02; bei zuwenig C02 wird sofort Carbonat abgeschieden.
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Falls beispielsweise ein übrigens rein theoretisches Wasser von einer
Härte 9, ausgedrückt in mg gebundenes CO, pro Liter, vorliegt, das zur Bildung
des erwünschten Niederschlages in den Röhren und Gefäßen nicht ausreicht, und falls
die darin, befindliche CO.-Alen--e gerade dem zugehörigen C02 entspricht, @d. h.
etwa o ist, wird gemäß der Erfindung C0.2 in das Wasser geleitet, bis der Gehalt
an Kohlensäure genügend gestiegen ist, z. B. bis 22.
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Das freie C02 soll nun in Bicarbonat übergeführt werden,-, derart,
daß eine zur Bildung der Schutzschicht fähige Lösung entsteht. Nach vier Erfindung
wird dies in sehr einfacher Weise dadurch erreicht, daß das mit Kohlensäure angereicherte
Wasser über Calciuin- und Magnesiumcarbonat z. B. durch ein Marmorfilter geführt
wird. Die Kohlensäure wird dabei unter Bildung von Bicarbonat gebunden, und es wird
ein Zustand erreicht, wobei das Wasser im Vergleich mit dem unbehandelten Wasser
eine erhöhte Härte von etwa 3o besitzt, während das freie C02 automatisch auf die
Konzentration des zugehörigen CO2, etwa i, herabgesetzt wird. Die Gesamtmenge C
02, die 31 beträgt, ändert sich bei diesem Vorgang selbstverständlich nicht. Bei
dir praktischen Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung vermag die in der Abbildung
dargestellte Kurve gute Dienste zu leisten, weil man aus ihr sofort die verschiedenen
in Betracht kommenden Daten ablesen kann. Inn obigen theoretischen Beispiel wind
das Verhältnis zwischen freiem und gebundenem CO, des unbehandelten Wassers
durch Punkt A veranschaulicht. Nach Erhöhung des CO,-Gehaltes auf a2 wird der Punkt
B erreicht. Bei der Behandlung des Wassers mit Ca C 03 oder Ca C 0aenthaltenden
Stoffen bewegt sich das Verhältnis zwischen freiem Und gebundenem C02 entlang der
Geraden B C, die die beiden Achsen, deren gleiche Teile gleichen Mengen
CO. entsprechen, unter 45' schneidet. Die Totalmenge des C02 bleibt
auf dieser Linie konstant. Punkt- C zeigt das Verhältnis zwischen freiem und gebundenem
C02 ini Endprodukt; die neue Härte ist 30, Punkt D, Zwobei die Menge des freien
C02 etwa i beträgt, CD.
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Falls Wasser einer temporären Härte 51, Punkt F, erwünscht ist, wird
die Zuleitung des CO., im Anfang fortgesetzt, bis Punkt F erreicht
ist, was sofort aus der Abbildung hervorgeht, wenn .man,vonF ausgehend, eine die
beiden Achsen unter 45° schneidende Gerade zieht, welche die Gerade AB im
Punkt F_ schneidet, auf der die temporäre Härte gleich 9 und das freie
CO, gleich 45 ist.
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Bei Durchleitung des so behandelten Wassers durch ein Marmorfilter
ergibt sich ein Produkt von einer temporären Härte 51 und mit einer Menge von freiem
C02, die wiederum das zugehörige CO2 darstellt, nämlich 3.
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Die Behandlung des Wassers nach der Erfindung wird so lange fortgesetzt,
bis sich eine Schutzschicht genügender Stärke auf den Wandungen der Rohre usw, abgesetzt
hat. Wenn das der Fall ist, wird die Behandlung unterbrochen, und die beldeideten
Rohre, Behälter usw. können nunmehr längere Zeit zur Beförderung bzw. zum Aufbewahren
des unbehandelten weichen Wassers dienen. In einem Wasserleitungsbetrieb kann man
durch die Verwendung des vorliegenden Verfahrens die Rohre derart schützen, daß
sie während mehrerer Monate oder sogar Jahre gegen den Angriff des natürlichen weichen
Wassers praktisch vollständig geschützt sind. Sobald die Schutzschicht zu dünn geworden
ist, wird die Behandlung wiederholt.
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Man hat schon vorgeschlagen, Wasser mit Kohlensäure zu behandeln und
nachher das kohlensäurehaltige Wasser durch ein Marmorfilter zu führen. Diese Behandlung
des Wassers wird aber nicht dazu benutzt, um die Abscheidung von Schutzschichten,
in Rohrleitungen o. dgl. zu bewirken, Lind es findet
daher eine
ununterbrochene Behandlung statt, die für den vorliegenden Zweck, z. B. für '1'rinkivasserleitungen,
selbstverständlich ausgeschlossen ist. Eine dauernde Steigerung der Härte des Wassers
ist in diesem Falle sehr unerwünscht, und es geht eben nur darum, ein weiches Wasser
durch die Leitungsi'()lire befördern zu können, ohne daB dieselben vom Wasser angegriffen
werden. Zudem wird das nach einem der bekannten Verfahren behandelte Wasser gelüftet,
um das Calciuincarbonat auszufällen, wobei das Wasser die Fähigkeit, Schutzchichten
zu bilden, größtenteils wieder verliert.