DE730837C

DE730837C - Process for the removal of colloidal impurities, in particular from sugar seeds and waste water

Info

Publication number: DE730837C
Application number: DEH153391D
Authority: DE
Inventors: Emile Joseph Hugel
Original assignee: EMILE JOSEPH HUGEL
Current assignee: EMILE JOSEPH HUGEL
Priority date: 1937-10-05
Filing date: 1937-10-23
Publication date: 1943-01-28
Also published as: FR836750A

Description

H153391H153391

Wenn man eine kolloidale Lösung einem elektrischen Gleichstrom aussetzt, so wird ein Wandern der kolloidalen Mizellen oder Teilchen entweder zur Anode oder zur Kathode hervorgerufen. Handelt es sich um positive Kolloide, so wandern diese in Stromrichtung, um sich an der negativen Elektrode zu entladen. Handelt es sich dagegen um negative Kolloide, so wandern diese im entgegengesetzten Sinne, um sich auf der positiven Elektrode zu entladen. Diese Eigenschaft der Kolloide ist unter dem Namen Elektrophorese oder Kataphorese bekannt. Sie wird häufig im Laboratorium benutzt, um die physikalischchemischen Eigenschaften der Pseudolösungen zu untersuchen, und findet in der Technik zur Reinigung gewisser kolloidaler Stoffe (Kautschuk, Ton u. a.) Anwendung. Die Ausführung der Elektrophorese benötigt die Verwen dung eines Gleichstroms. Außerdem schlagen sich die entladenen Kolloide rings um ihre entsprechende Elektrode in Form eines Gels nieder, das mehr oder weniger hydratisiert, aber immer sehr voluminös ist. Zur Entfernung des Niederschlags oder der Niederschläge muß der Stromdurchgang unterbrochen werden. Die Elektrophorese ist also immer eine periodisch ausgeführte Arbeitsweise. Der auf den Elektroden gebildete (Gel-) Niederschlag ist andererseits reversibel, d. h. das Gel wird von neuem dispergiert, um seinen anfänglichen Solzustand wieder anzunehmen, wenn man ihm einen Teil der durch die Elektrolyse entfernten Elektrolyte zurückliefert. Bei den technischen Anwendungen, wo es sich darum handelt, organische oder anorganische KolloideWhen a colloidal solution is exposed to a direct electrical current, it becomes a Migration of the colloidal micelles or particles to either the anode or the cathode evoked. If the colloids are positive, they migrate in the direction of the current, to discharge at the negative electrode. On the other hand, are they negative? Colloids, these migrate in the opposite direction to the positive electrode to unload. This property of colloids is called electrophoresis or Known as cataphoresis. It is often used in the laboratory to determine the physicochemical To investigate properties of the pseudo-solutions, and finds in the technology for the cleaning of certain colloidal substances (rubber, Sound and others) application. Performing electrophoresis requires the use of direct current. In addition, beat the discharged colloids settle around their corresponding electrode in the form of a gel, that is more or less hydrated, but always very voluminous. To the distance of the precipitate or precipitates, the continuity of the current must be interrupted. Electrophoresis is therefore always a periodic method of operation. The on On the other hand, the (gel) precipitate formed on the electrodes is reversible; H. the gel will redispersed to return to its initial sol state when one returns some of the electrolytes removed by electrolysis. Both technical applications, where it is a question of organic or inorganic colloids

in Form von Flockungen zu entfernen, beispielsweise in der Zucker-, Milchindustrie usw., kann die Elektrophorese nicht praktisch angewandt werden, und zwar zunächst wegen jenes 'periodischen oder diskontinuierlichen Verlaufs der Arbeitsweise sowie in zweiter Linie infolge des dabei auftretenden verhältnismäßig hohen Stromverbrauchs.to remove in the form of flocculation, for example in the sugar and dairy industries etc., electrophoresis cannot be put to practical use, initially because of that 'periodic or discontinuous course of the working method as well as in the second Line as a result of the relatively high power consumption that occurs.

Die Erfindung betrifft nun ein elektrolytisches Verfahren zur Entfernung der kolloidalen Verunreinigungen von Flüssigkeiten, bei dem diese Nachteile behoben sind. Dieses Verfahren besteht darin, daß die Flüssigkeit in einem Trog, dessen Elektrolyten sie bildet, behandelt wird, wobei die Elektroden, von denen die eine aus Aluminium, die andere aus einem Metall, wie Eisen, Blei, Kupfer, Zink usw., besteht, Potentialdifferenzen von wechselndem Vorzeichen ausgesetzt werden. Man bildet auf diese Weise einen elektrolytischen Gleichrichter der durch die Entdeckungen von Buff (1857) und Ducretet (1876) bekannten Art. Wenn man nämlich wechselnde Potentialdifferenzen an den Elektroden eines Elektrolysiertroges anlegt, von denen die eine Elektrode aus Aluminium und die andere aus Eisen, Zink, Blei oder Kupfer besteht, so fließt der Strom bekanntlich sehr leicht während der Halbperiode hindurch, in welcher die Aluminiumelektrode als Kathode wirkt, wogegen während der Halbperiode, in der diese Elektrode als Anode wirkt, der Strom infolge der sich augenblicklich bildenden Aluminiumoxyd- bzw. Aluminiumhydroxydschicht, die einen sehr großen Widerstand aufweist, praktisch unterbrochen ist.The invention now relates to an electrolytic method for removing the colloidal Contamination of liquids, in which these disadvantages are eliminated. This method consists in that the liquid is treated in a trough, the electrolyte of which it forms being, the electrodes, one of which is made of aluminum, the other of a Metal, such as iron, lead, copper, zinc, etc., is made up of alternating potential differences Signs are suspended. In this way, an electrolytic rectifier is created that is generated by the discoveries by Buff (1857) and Ducretet (1876) known type. If you namely changing potential differences at the electrodes an electrolysis trough, one of which is an electrode made of aluminum and the other is made of iron, zinc, lead, or copper, the current is known to be very flowing easily during the half-cycle in which the aluminum electrode is the cathode acts, whereas during the half-cycle in which this electrode acts as an anode, the Current as a result of the aluminum oxide or aluminum hydroxide layer that is currently forming, which has a very high resistance, is practically interrupted.

Wenn man nun in den Trog eines solchen elektrolytischen Gleichrichters eine kolloidale Lösung, wie Zuckerrüben- oder Zuckerrohrsafte, einbringt, nachdem man zweckmäßig vorher dem Saft einen in Ionen dissoziierbaren Stoff, wie eine alkalische oder saure Verbindung oder ein neutrales Salz, zugesetzt hat, so stellt man fest, daß nach einigen Sekunden eine sehr voluminöse Flockung auftritt, welche sich am Boden des Troges abzusetzen sucht, von wo sie entfernt werden kann.If you put a colloidal rectifier in the trough of such an electrolytic rectifier Solution, like sugar beet or sugar cane juice, brings in after one expedient a substance that can be dissociated into ions, such as an alkaline or acidic compound, is added to the juice beforehand or a neutral salt, it is found that after a few seconds a very voluminous flocculation occurs, which tries to settle at the bottom of the trough, from where it can be removed.

Bei Rohzuckersäften wird die so erhaltene Flockung zum größeren Teil von Eiweiß- und Pektinstoffen gebildet, enthält aber auch eine gewisse Menge von durch die Flockung adsorbierten Salzen, insbesondere von Farbstoffen. Außerdem bildet sich diese Flockung in einem .. Medium, das Erzeugnisse der elektrolytischen Dissoziation, wie Sauerstoff, enthält.In the case of raw sugar juices, the flocculation obtained in this way is largely made up of protein and Pectin substances formed, but also contains a certain amount of adsorbed by the flocculation Salts, in particular of dyes. In addition, this flocculation forms in one .. Medium containing products of electrolytic dissociation such as oxygen.

Bei Zuckersäften wird dann die aus dem Gleichrichter austretende Flüssigkeit auf 75° C etwa erhitzt, danach bis zu einem zwischen 6,9 und 9,0 liegenden p_H alkalisch gemacht. Diese Alkaleszenz wird darauf, falls notwendig, auf ein bei etwa 7,5 liegendes p_H durch die übliche Saturation (mit Kohlen säure; oder durch Einleiten von Schwefligsäureanhydrid oder auch durch Phosphorsäure abgestumpft. 6$For sugar juice exiting the rectifier liquid to 75 ° C is then heated approximately, then made alkaline up to a lying 6.9 to 9.0 p _H. This alkalinity is to, if necessary, acid on a lying at about 7.5 p _H by the usual Saturation (with carbons;. Or blunted by introducing sulfur dioxide or by phosphoric acid 6 $

Auf der Zeichnung ist ganz schematisch eine Vorrichtung zur Entfernung der kolloidalen Verunreinigungen durch Anwendung des ernndungsgemäßen Verfahrens dargestellt.In the drawing is a very schematic device for removing the colloidal Impurities represented by application of the method according to the invention.

Diese Vorrichtung besteht aus einem Elektrolysiertrog 1. Durch ein am unteren Teil des Troges mündendes Rohr 2 wird die Flüssigkeit zugeführt, z. B. Zuckersaft, aus der man die Verunreinigungen zu entfernen wünscht. In die durch den Trog 1 fließende Flüssigkeit ⁷^ taucht eine Elektrode 3 aus Blei, Eisen, Kupfer oder Zink sowie eine Elektrode 4 aus Aluminium ein. Die Flüssigkeit tritt aus dem Trog durch einen Rohrstutzen 5 aus. Die Elektrode 3 ist durch einen Draht 6 mit einem der ^8c Pole einer Wechselstromquelle verbunden, während der andere Pol dieser Quelle mit der Elektrode 4 durch einen Draht 7, ein oder mehrere Nutzgeräte8 (Lampen, Motoren usw.) und einen Draht 9 verbunden ist. ⁸SThis device consists of an electrolysis trough 1. The liquid is fed through a tube 2 opening at the lower part of the trough, e.g. B. sugar juice from which one wishes to remove the impurities. An electrode 3 made of lead, iron, copper or zinc and an electrode 4 made of aluminum are immersed in the ^{liquid 7} ^ flowing through the trough 1. The liquid emerges from the trough through a pipe socket 5. The electrode 3 is connected by a wire 6 to one of the ^8c poles of an alternating current source, while the other pole of this source is connected to the electrode 4 by a wire 7, one or more utility devices 8 (lamps, motors, etc.) and a wire 9. ⁸ p

Dem Trog 1 wird stetig durch den Stutzen 2 der zu reinigende Saft zugeführt. Wenn die Elektroden 3 und 4 an die Pole einer Wechselstromquelle angeschlossen werden, so flocken die im Saft befindlichen Kolloide aus und sammein sich am Boden des Troges 1, von wo sie auf irgendeine geeignete Weise, z. B. durch einen Hahn, abgezogen werden können. Der gereinigte Saft tritt durch die Leitung 5 aus.The juice to be cleaned is continuously fed to the trough 1 through the nozzle 2. If the Electrodes 3 and 4 are connected to the poles of an alternating current source, so flake the colloids in the juice from and collect at the bottom of the trough 1, from where they in any suitable manner, e.g. B. can be withdrawn by a tap. Of the purified juice exits through line 5.

Die Oberfläche der Elektroden ist derart gewählt, daß der gesamte durch den Trog 1 fließende Saft durch Flockung gereinigt werden kann. Natürlich können in einem und demselben Trog auch mehrere Elektroden, wie 3 und 4, gruppenweise angeordnet werden, >«"> wobei die Elektroden aus Blei o. dgl. mit dem einen Pol der Stromquelle und die Elektroden, wie 4, aus Aluminium mit dem anderen Pol verbunden sind. Ganz allgemein lassen sich alle bekannten Schaltungsarten bei dem elektrolytischen Gleichrichter der hier in Frage stehenden Art zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzen.The surface of the electrodes is chosen so that the entire through the trough 1 flowing juice can be purified by flocculation. Of course, in one and Several electrodes, such as 3 and 4, can be arranged in groups in the same trough,> «"> the electrodes made of lead or the like with one pole of the power source and the electrodes, like 4, made of aluminum are connected to the other pole. In general you can all known circuit types in the electrolytic rectifier in question here use standing type to apply the method according to the invention.

Der Stromverbrauch zur Entfernung der Kolloide ist verhältnismäßig klein; er stellt "" nur den durch die Gleichrichtung des Stromes bedingten Wert, etwa 20 bis 30%; dar.The power consumption to remove the colloids is relatively small; created "" only the value due to the rectification of the current, about 20 to 30%; represent.

Der gleichgerichtete Strom kann zur Beleuchtung der Fabrik oder für die Antriebskraft ausgenutzt werden, wie symbolisch auf der Zeichnung durch das Nutzgerät 8 gezeigt ist. Der Stromverbrauch kann auch noch dadurch vermindert werden, daß man mehrere ElektrolysiertrÖge in Reihe anordnet.The rectified current can be used for lighting the factory or for driving power are used, as shown symbolically in the drawing by the utility device 8 is. The power consumption can also be reduced by having several Electrolysing trays arranged in series.

Beispielshalber sei für die Behandlung von Zuckerrübensäften folgendes Verfahren angegeben: Der aus der Diffusion kommendeAs an example, the following procedure is given for the treatment of sugar beet juices: The one coming from diffusion

Rohsaft wird zunächst auf eine Temperatur von 60 bis 70⁰C erhitzt, darauf mit 30 bis 150 Gramm Kalk pro Hektoliter Saft versetzt und dann während einiger Minuten in einem elektrolytischen Gleichrichter der oben beschriebenen Art behandelt. Es bildet sich dabei eine Flockung, und der Saft wird klar. Wenn die Flockung ihr Maximum erreicht zu haben scheint, erhitzt man den Saft auf 80⁰C und macht dann mit irgendeiner Base, vorzugsweise Kalkmilch, bis zu einem Pj₁ von annähernd 11,0 alkalisch. Danach stumpft man die Alkaleszenz entweder durch Kohlensäuresaturation oder durch Einleiten von schweft,5 liger Säure oder auch durch Zusatz einer geeigneten Säure bis zu einem Ph von etwa 7,3 ab. Der so behandelte Saft wird auf 80⁰C erhitzt und dann auf einer gewöhnlichen Filterpresse filtriert. Die Filtriergeschwindigkeit des behandelten Saftes ist beträchtlich im Vergleich zu der nach dem üblichen Verfahren erzielbaren Filtriergeschwindigkeit erhöht.Raw juice is first heated to a temperature of 60 to 70 ^° C., then mixed with 30 to 150 grams of lime per hectolitre of juice and then treated for a few minutes in an electrolytic rectifier of the type described above. A flocculation forms and the juice becomes clear. When the flocculation seems to have reached its maximum, the juice is heated to 80 ^° C. and then made alkaline with some base, preferably milk of lime, up to a Pj ₁ of approximately 11.0. Then the alkalinity is blunted either by carbonic acid saturation or by introducing sulphurous, 5% acid or by adding a suitable acid up to a pH of about 7.3. The juice treated in this way is ^{heated to 80 °} C. and then filtered on an ordinary filter press. The filtration rate of the treated juice is considerably increased compared to the filtration rate attainable by the conventional method.

Die Behandlung der Zuckerrohrsäfte und der Abwässer o. dgl. ist noch mehr vereinfacht. Bei Zuckerrohrsäften braucht, man nur den aus den Mühlen austretenden Saft auf 60 bis 70 ° C zu erhitzen und ihn, nachdem man den Saft bis auf ein p_H von 7 bis 7,4 alkalisch gemacht hat, in einen Elektrolysiertrog der oben beschriebenen Art einzuführen, worauf man nach einigen Minuten eine viel stärkere Flokkung als bei Anwendung der üblichen Mittel erhält. Nach Erhitzung auf 95 bis ioo° C wird der Saft in üblichen Dekantiergefäßen dekantiert oder auch nitriert, oder es wird der Saft erst dekantiert und dann der klare Saft filtriert, bevor er zur Verdampfung geleitet wird.The treatment of sugar cane juices and wastewater or the like is even more simplified. In sugar cane juice, one need only to heat the exiting from the mills juice to 60 to 70 ° C and, after having made the juice alkaline to a p _H of 7 to 7.4, to introduce it into a Elektrolysiertrog the type described above whereupon after a few minutes a much stronger flocculation is obtained than with the use of the usual means. After heating to 95 to 100 ° C, the juice is decanted or nitrated in conventional decanting vessels, or the juice is first decanted and then the clear juice is filtered before it is directed to evaporation.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch zur Behandlung von Abwässern oder un-.reinen Wässern anwenden. Letztere werden entsprechend ihrer chemischen Natur gegebenenfalls vorher mit einem in Ionen dissoziierbaren Stoff behandelt; darauf wird das Wasser in einem Elektrolysiertrog der hier in Frage stehenden Art bis zur Ausflockung der Verun; reinigungen behandelt. Nach der Ausflockung wird das Wasser filtriert oder dekantiert oder auch dekantiert und filtriert.The process according to the invention can also be used for the treatment of wastewater or impure water Apply watering. The latter are optionally used according to their chemical nature previously treated with a substance that can dissociate into ions; thereupon the water in an electrolysis trough of the type in question here until the contaminants flocculate; cleanings treated. After flocculation, the water is filtered or decanted or also decanted and filtered.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gestattet es, sehr reine Säfte und Wässer zu erhalten. Bei Behandlung von Zuckerrübensäften wird dabei erreicht, daß die erste Saturation nicht mehr ausgeführt zu werden braucht und daß man Säfte erhält, deren Reinheit größer als die Reinheit der mit den üblichen Verfahren behandelten Säfte ist. Es sind bereits Verfahren bekannt, bei denen Zuckersäfte einer elektrolytischen Behandlung mit Hilfe von Elektroden unterworfen werden und bei denen die Elektroden entweder beide aus Aluminium oder eine aus Aluminium und die andere aus einem änderen Material bestehen. Hierbei handelte es sich um Elektrolysen, die mit Gleichstrom, Wechselstrom oder Dreiphasenstrom durchgeführt wurden, und die gegehenenfalls auch mit kontinuierlichem Durchfluß der zu reinigenden Zuckerlösungen arbeiteten. Bei diesen bekannten Elektrolysen ist die Reinigungswirkung verhältnismäßig gering, so daß Elektroden mit sehr großer Oberfläche verwendet werden müssen. Außerdem ist hierbei eine Auflösung des Metalls der Elektroden nicht zu vermeiden. Im Gegensatz hierzu handelt es sich gemäß der Erfindung um die Verwendung des elektrolytischen Gleichrichters. Dieser ermöglicht die Reinigung der Zuckersäfte bei geringem Stromverbrauch und bei sehr geringer Oberfläche der Elektroden, ohne daß eine Auflösung der Elektroden eintritt, während gleichzeitig eine Ausscheidung der Verunreinigungen in Form eines körnigen schweren Niederschlages erreicht wird.The application of the method according to the invention allows very pure juices and To preserve waters. When treating sugar beet juices it is achieved that the first saturation no longer needs to be carried out and that juices are obtained, whose purity is greater than the purity of the juices treated with the usual methods. Processes are already known in which sugar juices undergo an electrolytic treatment with the help of electrodes and in which the electrodes are subjected to either both made of aluminum or one made of aluminum and the other made of a different material exist. These were electrolyses with direct current, alternating current or three-phase current were carried out, and if necessary also with continuous Flow of the sugar solutions to be purified worked. In these known electrolyses, the cleaning effect is proportionate small, so that electrodes with a very large surface must be used. There is also a resolution here of the metal of the electrodes cannot be avoided. In contrast, it is in accordance with of the invention to the use of the electrolytic rectifier. This enables the cleaning of the sugar juices with low power consumption and with a very small surface area of the electrodes, without a Dissolution of the electrodes occurs, while at the same time an excretion of the impurities is achieved in the form of a granular heavy precipitate.

Claims

Claim:

A process for removing colloidal contaminants from liquids, in particular from sugar juices undAbwässern, by passing a electric q ₀ see current between dipping into the liquid metal electrodes, characterized in that for the treatment of liquids, which optionally dissociable alkaline or neutral materials are added to a Rectifier is used, one electrode of which is made of aluminum and the other electrode of a metal such as iron, lead, copper, zinc, etc., the two electrodes are each connected to a pole of an alternating current source and the current rectified in this way is used outside the liquid.

1 sheet of drawings

BUILT IN "t» ££?