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Verfahren zur Herstellung eines Klärmittels Das Reinigen oder Klären
von Unreinlichkeiten enthaltenden Flüssigkeiten mit Hilfe von Solen oder Koagulierungsmitteln,
die aus in Wasser in Suspension gehaltenen stärkehaltigen Stoffen bestehen, ist
bekannt, aber die Reinigung mit Hilfe dieser Stoffe geht verhältnismäßig langsam
vor sich und erforderte eine große Menge des Reaktionsmittels.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines
aus der Suspension stärkehaltiger Stoffe bestehenden Klärmittels; es unterscheidet
sich von den'bisher bekannten Verfahren dadurch, daß die wäßrige Suspension des
oder der stärkehaltigen Stoffe einer Behandlung durch Wärme oder elektrischen Strom
oder einer Behandlung durch Wärme und Elektrizität ausgesetzt wird, derart, daß
hierdurch die Natur des oder der stärkehaltigen Stoffe nicht verändert wird.
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Durch die Wärmebehandlung, die in einer allmählichen Erhitzung bis
auf 40 bis 500 besteht, werden die Zellen des oder der stärkehaltigen Stoffe bis
zur Höchstgrenze in einer gleichförmigen Weise ausgedehnt oder aufgeblasen, ohne
daß jedoch die Zellen zerrissen und ohne daß ihre Auflösung erfolgt mit dem Ergebnis,
daß die Klärwirkung dieser aus ausgedehnten Stärkezellen bestehenden Suspension
wesentlich stärker ist als bei den bekannten zum Klären benutzten Stärkesuspensionen.
Eine stärkere Klärwirkung wird auch noch durch den in geeignetem Verhältnis vorgesehenen
Zusatz eines alkalischen Re aktionsmittels zu dem oder den in Suspension gehaltenen
stärkehaltigen Stoffen sowie durch eine elektrische Behandlung erhöht, die die spezifische
Oberfläche der Zellen und die Koagulationskraft vergrößert.
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Eine zweckmäßige elektrische Behandlung besteht darin, daß die Suspension
einer Elektrolyse unterworfen wird, wobei dann Sauerstoff in statu nascendi in die
zu reinigende Flüssigkeit mitgerissen wird, um darin in der an sich bekannten Weise
auf die in der Flüssigkeit enthaltenen Bakterien einzuvirken.
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Bei der Ausführung der Erfindung stellt man entsprechend einer der
vorzugsweise gewählten Ausführungsformen eine konzentrierte, etwa 10 Obige Mischung
her aus Stärkesubstanzen, wie z. B. Weizenstärke, Maisstärke oder Kartoffelmehl
und Wasser.
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Die Mischung wird alsdann unter Umrühren so hoch erhitzt, daß eine
möglichst starke Quellung und Dehnung der Stärkezellen erfolgt, ohne daß jedoch
die Zellenwände zerrissen werden.
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Zweckmäßigerweise und insbesondere, um eine zu hohe Temperatur zu
vermeiden, - erfolgt die Erhitzung ganz allmählich, bis 400 oder 500 erreicht sind.
Es empfiehlt sich,
die Mischung 15 bis 20 Minuten auf dieser Temperatur
zu halten. Das weitere Verfahren kann sich bei gewöhnlicher Temperatur vollziehen.
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Die Mischung wird alsdann zweckmaßig verdünnt, um den Gehalt an Stärkesubstanz
zu vermindern, bei Wäschestärke z. B. tis auf etwa I0/o. Statt dessen könnte man
auch gleich zu Anfang eine verdünnte Lösung herstellen und alsdann, wie beschrieben,
erhitzen.
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Diese Mischung wird bei der Verwendung gleichzeitig mit einem alkalischen
Reaktionsmittel, wie z. B. kaustischer Soda oder einem anderen Alkali, in etwa 3%iger
Lösung dem Wasser oder der Flüssigkeit zugesetzt, die gereinigt und durch Klärung
von festen suspendierten Stoffen befreit werden soll. An Stelle von kaustischer
Soda kann man kaustisches Kali, Ammoniak oder leine andere Base in entsprechender
Konzentration verwenden.
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Für gewöhnlich ist es erforderlich, ungefähr 3 Teile der 1%igen Stärkemischung
oder Stärkelösung und ungefähr 4 Teile eines 3 Obigen alkalischen Reaktionsmittels
auf 2000 Teile Wasser mit 5 bis 80/o Feinkohle oder anderen suspendierten Stoffen
anzuwenden, aber diese Verhältnisse können innerhalb weiter Grenzen abgeändert werden,
je nach Natur der zu behandelnden Wässer oder Flüssigkeiten, der abzuscheidenden
festen Stoffe und der Schnelligkeit, die für die Koagulierung und Abtrennung verlangt
wird.
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Wenn es erwünscht oder notwendig ist, die elektrische Ladung und
die koagulierende und Bakterien vernichtende Wirkung des Sols oder Koagulators zu
verstärken, so setzt man ihn, wie oben gesagt, dem Einfluß eines Gleich- oder Wechselstromes
aus, wobei im Falle des Gleichstromes freier Wasserstoff am negativen, &auerstoff
am positiven Pol abgeschieden werden, - dagegen im Falle des Wechselstroms beide
Gase an heiden Elektroden. Der Wasserstoff steigt zur Obefläche auf und entweicht,
während der Sauerstoff teilweise oder ganz in der Lösung absorbiert wird, und da
er sich in statu nascendi befindet, wirkt er energisch als Bakterienvernichter.
Gleichzeitig kann man unter sonst gleichen Umständen feststellen, daß die Lösung
dünnflüssiger und. der Verbrauch geringer wird. -Um das Maß der Aufblähung festzustellen
und den Moment richtig zu erfassen, bei dem die Zellen der Stärkesuspension, ohne
zu platzen, so weit als möglich aufgebläht sind, eignet sich am besten eine mikroskopische
Untersuchung der Stärkekörner. Bei einiger Geschicklichkeit und Übung wird der betreffende
Arbeiter sehr rasch die notwendigen Feststellungen treffen können. Man kann auch
durch mikroskopische Untersuchungen ein für allemal die günstigsten Behandlungszeiten,
die günstigsten Temperaturen und Spannungen bei den verschiedenartigsten Mischungsverhältnissen
im Laboratorium feststellen und kann dann dem Betrieb die erforderlichen Anweisungen
geben.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer nach dem Verfahren
arbeitenden Vorrichtung dargestellt.
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Fig. 1 ist der Aufriß einer Vorrichtung für die Herstellung des verbesserten
Klärmittels und für die Durchführung einer Reinigung ohne Anwendung von elektrischem
Strom.
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Fig. 2 ist der Aufriß einer für die Anwendung von Strom ausgestalteten
Anlage.
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Wie Fig. 1 zeigt, ist ein Behälter 10 mit Wasser angefüllt, dem die
Stärkesubstanz zugesetzt wird, z. B. 1 bis 10% Wäschestärke oder Kartoffelmehi.
Im Innern des Behälters 10 ist eine Heizschlange 11 angebracht, um die Temperatur
des Inhaltes nach Be darf zu erhöhen. Eine Umlaufpumpe 12 saugt die Mischung am
unteren Teil des Behälters ab und hebt sie nach dessen oberem Teil, um eine gleichmäßige
Verteilung der Stärkesubstanz, z. B. der Wäschestärke oder des Kartoffelmehls, innerhalb
der Wassermenge und eine langsame und allmähliche Erhöhung der Flüssigkeitstemperatur
zu gewährleisten.
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Ein zweiter Behälter 13 enthält das alkalische Reaktionsmittel. Mit
Hilfe eines unten am Behälter 10 für die Stärke angebrachten und mit einem Hahn
14 versehenen Rohres einerseits und mit Hilfe eines unten am Behalter 13 für das
alkalische Reaktionsmittel angebrachten und mit einem Hahn 15 versehenen Rohres
andererseits werden die beiden Lösungen gleichzeitig abgelassen und mit abgestimmter
Strömungsgeschwindigkeit über eine Rinne 16 geleitet, wo sie sich mischen und von
wo sie in eine Rinne 17 fließen, welche das Wasser oder die zu klärende Flüssigkeit
zubringt, die aus einer in der Zeichnung nicht dargestellten Leitung kommt.
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Das Wasser oder die Flüssigkeit, welcher das Klärmittel zugesetzt
worden ist, fließt in einen Mischbehälter 20, der mit einem von einem Motor angetriebenen
Rührer 21 und einer Prallfläche 22 versehen ist.
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Aus dem Mischbehälter wird das Wasser oder die behandelte Flüssigkeit
durch ein Rohr 23 einem Vorrats- oder Klärhehälter 24 zugeführt. Beim Eintritt in
den Klärbehälter 24 trifft der Flüssigkeitsstrom auf einen Schwimmer 25, welcher
verhindert, daß der Inhalt dieses Behälters unnütz aufgewirbelt wird.
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Die Flüssigkeit in dem Behälter, deren Verunreinigungen sich durch
Absitzen abgeschieden haben, fließt über einen kreisförmigen
Überlauf
in die Rinne 26 und von dort zu einem Auslauf 27. Der Bodensatz wird aus dem Behälter
vermittels des Ablaßhahnes 28 entleert.
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Zum Zwecke, das Klärmittel einer elektrischen Behandlung zu unterwerfen,
werden die Stärke- und Alkalilösungen aus den Behaltern 10 und I3- (Fig. 2) in entsprechenden
Mengenverhältnissen oder nach Bedarf in einen Mischbehälter 29 geleitet, von wo
das Gemisch durch ein Rohr 30 abfließt, welches eine bestimmte Füllhöhe aufrechterhält
und welches es dem oberen Ende des einen Schenkels eines U-Rohres 31 zuführt, das
einen Durchmesser von 12 bis 25 mm oder auch mehr haben kann, In dem einen der Schenkel
ist eine negative Elektrode 32, in dem anderen eine positive Elektrode 33 angebracht,
beziehungsweise die beiden Elektroden werden abwechselnd positiv und negativ bei
Anwendung von Wechselstrom.
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Eine Spannung von ungefähr 6 Volt ist zweckmäßig.
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Es ist für die Ableitung des entwickelten Wasserstoffes Vorsorge
zu treffen, und falls man Gleichstrom verwendet, bringt man ein Rohr 34 am oberen
Teile desjenigen Schenkels des U-Rohres an, der die negative Elektrode enthält.
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Sauerstoff in statu nascendi wird an der positiven Elektrode abgeschieden
und wird mit der Klärmittellösung durch das Rohr 35 in den Behälter 36 mitgeführt,
in welchen sich durch das Rohr 37 die Wässer-, Wasch-, Abfall- oder sonstige zu
klärende Flüssigkeiten ergießen.
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Ein durch einen Motor angetriebener Rührer 38 und eine Mischkammer
39 gewährleisten eine innige Durchmischung der Koagulierungslösung mit allen Teilen
der zu klärenden Flüssigkeit.
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Aus der Mischkammer entleert sich die Flüssigkeit in ein Klärgefäß
40, und über die Rinne 41, welche den oberen Rand des Gefäßes umgibt, wird die geklärte
Flüssigkeit vermittels eines Auslaufes 42 abgelassen.
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Der Bodensatz wird am Grunde des Absitzgefäßes vermittels eines Ablaßhahnes
43 entleert.
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Die eben beschriebene elektrische Behandlung der Klärmittellösung
kann zur Anwendung kommen, ohne daß diese vorher einer Wärmebehandlung unterworfen
worden ist.
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Durch die elektrische Behandlung der Klärmittellösung vor ihrer Einführung
in die zu klärende Flüssigkeit kann erreicht werden, daß sie aktiviert wird, derart,
daß im Augenblick ihrer Einführung eine sofortige Koagulation und Flockenbildung
erfolgt.
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Gleichfalls wird durch die elektrische Behandlung auch in der zu
behandelnden Lösung eine erhebliche Verminderung oder sogar eine vollständige Vernichtung
der Bakterien erreicht.
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Beispiele I. Eine Suspension von Kartoffelmehlstärke mit. ungefähr
0,750/0 Stärke wird während etwa 15 Minuten auf eine Temperatur von 50 bis 55° erhitzt.
Die im Mikroskop untersuchte Suspension zeigt lein Aufblähen der Stärkekörner auf
im Mittel das 3- bis fachs.
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Wenn man 1 ccm der genannten Lösung in 750 ccm Wasser, enthaltend
log Ruß pro Liter, hineingießt, erhält man eine starke Ausflockung und die nach
5 Minuten abgesetzten Stoffe betragen etwa 90,78% der vorhandenen Stoffe. Wenn man
dagegen eine Lösung verwendet, die aus derselben Stärkesuspension besteht, aber
nicht erhitzt ist, so sind nach 5 Minuten nur 78, 380/o der festen Stoffe niedergeschlagen.
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2. Eine Stärkesuspension von 1,5 i/o wird wie im Beispiel 1 behandelt,
dann wird die gleiche Menge einer 3 3%igen Lösung von kaustischer Soda hinzugefügt.
Das Mikroskop zeigt, daß die Körner sehr erheblich aufgebläht sind, und wenn man
1 ccm dieser Lösung zu 750 ccm des gleichen unreinen Wassers hinzugibt, sind nach
5 Minuten 97,97% der festen Stoffe niedergeschlagen.
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3. - Einer Suspension von Kartoffelmehlstärke mit ungefähr 1,50%
Stärke wird das gleiche Volumen einer Sodalösung von etwa 0,5% zugefügt. Diese zugefügte
Sodamenge ist absolut ungenügend, um an sich irgendein Aufblähen der Stärkekörner
herbeizuführen.
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Wenn diese Lösung nun während 15 Minuten unter einer Spannung von
12 Volt elektrolysiert wird, ergibt eine mikroskopische Untersuchung, daß die Stärkekörner
aufgebläht sind, und daß das Maß der Aufblähung im wesentlichen von derselben Größenanordnung
ist wie im Beispiel I.
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Wird 1 ccm dieser Lösung 750 ccm desselben unreinen Wassers wie im
vorangehenden Beispiel zugefügt, so sind nach 5 Minuten 93,040/0 der festen Stoffe
niedergeschlagen.
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4. Eine Stärkesuspension von I, 500/o ist in derselben Weise wie
im Beispiel 1 behandelt, dann wird das gleiche Volumen einer o, 5 %igen Sodalösung
hinzugefügt und schließlich wird die Lösung während 15 Minuten bei einer Spannung
von 12 Volt elektrolysiert.
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Fügt man 750 ccm desselben unreinen Wassers I ccm dieser Lösung hinzu,
so setzen sich in 5 Minuten 93,970/0 der festen Stoffe ab.
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5. Die im Beispiel 2 erwähnte und entsprechend diesem Beispiel behandelte
Suspension wird während 15 Minuten bei I2 Volt
Spannung elektrolysiert.
Die mikroskopische Untersuchung zeigt ein noch stärkeres Aufblähen der Zellen.
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1 ccrn dieser Lösung wird wieder zu 750 ccm desselben unreinen Wassers
hinzugefügt und bewirkt, daß in 5 Minuten 99,310/0 der festen Stoffen niedergeschlagen
sind.
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PANTENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung eines aus der wäßrigen
Suspension stärkehaltiger Materialien bestehenden Klärmittels, dadurch gekennzeichnet,
daß die wäßrige Suspension des stãrkehaltigen Materials oder der stärkehaltigen
Materialien einer thermischen Behandlung zwischen 40 und 500 oder einer elektrischen
(elektrolytischen) Behandlung in Gegenwart einer geringen Menge eines Alkalis oder
einer kombinierten thermischen und elektrischen Behandlung in solchem Maße unterworfen
wird, daß die Zellen der Stärkesuspension, ohne zu platzen, aufgebläht werden.