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Verfahren zur Entkieselung von Wasser Es ist bekannt, daß man Wasser
durch Inberührungbringen, mit gekörntem Sintermagnesit entkieseln kann, und wunde
empfohlen, aufs dem erschöpften, Material die aufgenommene Kieselsäure mittels verdünnten
Alkalilaugen und anderen alkalisch wirkenden oder Alkali abspaIten.den Stoffen,
mittels Molybdaten und weiteren, rnit Kieselsäure lösliche komplexe Silikate bildenden
Substanzen sowie mittels Wasser und Wasserdämpfen zu .entfernen (österreichische
Patentschrift 133 757, insbesondere Beispiel 5).
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Diese Regenerationsvorschläge führen jedoch praktisch zu keinem Erfolg,
weil bei der empfohlenen Wiederbelebung das Aufnahmevermögen des Sintermagnesits
für Kieselsäure stark beeinträchtigt wird.
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Gemäß der Erfindung gelingt es nun, diese Schwierigkeiten zu beseitigen,
d. h. auf einfache Weisse unter wiederholter Verwendbarkeit des: Behandlungsmittels.
bei gleichbleibendem Aufnahmevermögen für Kieselsäure zu einem weitgehend entkieselten
Wasser zu gelangen, und zwar dadurch, daß man das Wasser vorzugsweise in erhitztem
Zustand mit dem gekörnten, Sintermagnesit in Berührung bringt und diesen nach seiner
Erschöpfung hinsichtlich Aufnahme von Kieselsäure durch Behandlung mit vorzugsweise
verdünnten Säuren wiederbelebt und dann erneut ve@rwendet.
Unter
Sintermagnesit ist dabei ein Magnes@it zu verstehen, welcher so hoch erhitzt worden
ist, daß vor allem seine Löslichkeit in verdünnten, z. B. verdünnten starken Säuren,
wie Salzsäure, weitgehend vermindert ist. Es lassen sich z. B. Salzsäure, Salpetersäure
oder Schwefelsäure verwenden, aber auch organische Säuren, wie Essigsäure oder Milchsäure.
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Es wurde nämlich die überraschende Feststellung gemacht, daß der mit
Kieselsäure beladene Sintermagnesit durch z. B. Mineralsäuren von derselben. wieder
befreit werden kann, ohne dabei seine Befähigung zur Wiederaufnahme von Kieselsäure
einzubüßen.. Selbst ein Eigengehalt des Sintermagnesits an Kieselsäure vermag dessen
erfindungsgemäß ausgenutzten Eigenschaften nicht zu beein@ trächtigen, wenn natürlich
auch ein S.intermagnesit ohne oder mit nur geringem Eigengehalt an Kieselsäure verwendet
werden kann.
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Der Entkieselung mittels gekörntem-Sintermagnesiit wird das Wasser
vorzugsweise in erhitztem Zustande unterworfen, da bei erhöhter Temperatur die Aufnahme
der Kieselsäure eine schnellere und im allgemeinen: auch weitergehende ist.
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Die jeweils bestgeeignetste Körnung des Sintermagnesits ist durch
entsprechende Vorversuche leicht zu ermitteln. Im allgemeinen hat sich eine Körnung
von. etwa: o,2 bis. o,5 mm Durchmesser gut bewährt.
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Die Wiederbelebung des Magnesits wird zweckmäßig dann vorgenommen,
wenn derselbe hinsichtlich der Aufnahme von Kieselsäure so weit erschöpft ist, daß
der Kieselsäuregehalt des ablaufenden Wassers die je nach dem Verwendungszweck des
Wassers als praktisch tragbar anzusehenden Höchstgrenzen erreicht hat. Die Wiederbelebung
wird zweckmäßig mit verdünnter Mineralsäure vorgenommen, um einem unerwünschten
Angriff auf das eigentliche Magnesitkorn vorzubeugen. Es hat sich u. a. ein Arbeiten
mit Salzsäure, vorzugsweise verdünnter Salzsäure, als sehr zweckmäßig erwiesen..
Der Bedarf an. Säure für die Wiederbelebung bzw. Entfernung der aufgenommenen Kieselsäure
ist sehr gering.
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Des weiteren empfiehlt es sich, die Wiederbelebung in der Weise durchzuführen,
daß die Mineralsäure von unten nach oben durch: den erschöpften gekörnten Sintermagnesit
geführt wird, da hierdurch das Entweichen der dabei meist sich bildenden Gase, wie
Kohlensäure, erleichtert wird. Andererseits kann die Wiederbelebung aber auch außerhalb
des Filters oder sonstigen Behandlungsbehälters vorgenommen werden.
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Für die Wiederbelebung mittels Säure wird deren Volumen, Konzentration
und Durchlaufgeschwindigkeit zweckmäßig derart geregelt, daß die ablaufende Wiederbelebungsflüssigkeit
zum mindesten noch Spuren von freier Säure enthält. Geht man in dieser Weise vor,
so hat man die Gewißheit, daß mit den wieder zu belebenden Magnesitteilchen stets
saure Flüssigkeit in Berührung kommt' dieselben also zur Gänze die ihnen zugedachte
Behandlung und damit das Zurückbleiben von nur teilweise oder womöglich überhaupt
nicht regenerierten Anteilen ausgeschlossen wird, welche die anschließende Entkieselungsleistung
beeinträchtigen könnten.
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Wie weitgehend Wasser mit Hilfe des vorliegenden Verfahrens entkieselt
werden kann und wie wenig Säure dabei für die Wiederbelebung des Magnesits erforderlich
ist, geht z. B. aus folgendem Versuch hervor: 300 1 Sintermagnesit einer Körnung
von 0,2 bis
0,5 mm Durchmesser vermochten etwa 9o cbm Wasser von So bis 87°,
welches einen Kieselsäuregehalt von r2 bis 15 m9/1 aufwies, bei einer Gesamthärte
von io bis 12°, von welcher etwa 2/3 Carbonat- und 1/3 Nichtcarbonathärte sind,
bei einer Durchlaufmenge von etwa 4 bis 5 cbm in der Stunde derart vollständig zu
entkieseln, daß selbst am Sch.luß des Was@serdurchlaufs noch nicht mehr als i mg/1
Kieselsäure oder weniger im Wasser enthalten war. Der Sintermagnesit war mit goo
1 einer Salzsäurelösung, welche 17 kg H Cl enthielt und welche durch Verdünnen von
roher Salzsäure erhalten war, behandelt worden. Der Gang .des Versuchs ist aus der
nachstehenden Tabelle zu ersehen:
| nach si 02 Auf ioo ccm |
| cbm mg/1 ccm n/io ccm n/10 Summe |
| C Hl-Phen. H Cl-Mo. |
| 19 0,5 0,5 I 1,6 2,1 |
| 32 0,5 0,5 1.7 2.2 |
| 38 0,5 0,5 1,6 2.1 |
| 52 0,5 0,45 1,65 2.1 |
| 62 0,7 0,45 1,65 2,1 |
| 71 0,7 0,5 1,65 2,15 |
| 81 o,8 0,5 1,6 2,1 |
| 86 o.8 0,5 1 1,65 2,15 |
In der 3. und 4. Vertikalreihe bedeutet die Angabe Phen. die Alkalität gegen Phenolphthalein
und die Angabe Mo. die dann noch verbleibende Alkalität gegen Methylorange, während
die Summe dieser beiden Werte in der 5. Vertikalreihe wiedergegeben ist. Da das
ursprüngliche Wasser einen Gesamtsäureverbrauch von 3 bis 3,2 n/io Salzsäure auf
ioo ccm hatte, so geht aus den Versuchsergebni:.ssen hervor, daß mit der Entkieselung
zu gleicher Zeit eine Entearbonisierung um etwa 1/3 des Carbonatgehaltes stattgefunden
hat.
Die Härte des ablaufenden Wassers betrug dann noch etwa 8° d. H., und zwar im wesentlichen
Magnesiahärte.
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Für die Wiederbelebung des Sintermagnesits wird wiederum die oben
angegebene Menge Salzsäure verwendet. Falls noch erhebliche Mengen. Kohlensäure
sich bei der Regenerierung auch gegen Ende der Regeneration bilden. sollten, .ist
es empfehlenswert, die Salzsäuremenge noch zu erhöhen.. Nach dem Auswaschen ist
das Filter wieder zu weiterer Entkieselung gebrauchsfertig.
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An Stelle von Salzsäure kann man auch andere Säuren, wie Salpetersäure
und Schwefelsäure oder auch Essigsäure und andere, verwenden. Die Konzentration
der Säure ist natürlich nicht an das, oben gegebene Beispiel gebunden.
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Der Verbrauch an Magnes:it scheint, soweit bis jetzt festgestellt
werden konnte, etwa der in Form von Magnesiumsilicat gebundenen Kieselsäure zuzüglich
der durch die Entcarboni,sierung verbrauchten Menge zu betragen. Der Sintermagnesit,
welcher für die oben mitgeteilten Versuche verwendet wurde, hatte folgende Zusammensetzung
| Salzsäure unlöslich (Silicgte) .. 5,5010 |
| Fee 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5j010 0/0 |
| A1203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1,5 °l01 |
| Ca 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3,70/0 |
| M,90 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85,00/0 |
| Glühverlust (C 02 -h H2 O) . . . . . 012'010 |
Um ,den Verbrauch des Magnesits zur Entcarbonisierung herabzusetzen, isst es zweckmäßig,
schon entcarbonisiertes Wasser zu verwenden, da dann ein Verbrauch von Sdntermagnesit
zum Neutralisieren der freien. Kohlensäure und für die anderen damit Hand: in Hand
gehenden Reaktionen nicht mehr in Frage kommen kann, Ebenso kann man auch von enthärtetem,
z. B. durch Kationenaustausch oder auf dem Fällungswege völlig oder weitgehend von
seinen Härtebildnern befreitem Wasser ausgehen.
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Bei dem vorliegenden; Verfahren. kann, eine Auflockerung des Filtermaterials
durch Rückspülung .gegebenenfalls auch durch mechanische Mittel in bekannter Weise
von Zeit zu Zeit durchgeführt werden.
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Es ist ferner beobachtet worden, daß die Aktivität des Materials nach
wiederholten Regenerationen zunehmen kann. Im übrigen ist, da ein Verbrauch an Magnesit,
wenn auch in beschränktem Maße, stattfindet, von Zeit zu Zeit eine Ergänzung desselben
zweckmäßig.
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Versuche mit kaltem Wasser haben grundsätzlich zu dem gleichen Erfolg
geführt, wie er oben für heißes Wasser geschildert worden ist, jedoch isst es beim
Arbeiten mit kaltem Wasser zweckmäßig, dessen Durchflußmenge in der Zeiteinheit
zu verringern, und zwar bei den vorerwähnten Versuchsbedingungen auf etwa r bis
1,5 cbm in. der Stunde. Der Verlauf eines solchen Versuches mit kaltem Wasser der
vorerwähnten Zusammensetzung ist aus der nachstehenden Tabelle zu ersehen, aus welcher
auch der Einfluß der Durchlaufs. menge des Wassers in der Zeiteinheit ersichtlich.
ist.
| Auf Zoo ccm Wasser Durch- |
| nach 8i02 lauf- |
| cbm mg/1 ccm n/101 ccm n/101 menge |
| HCl-Phen.l HCl -Mo. Summe cbm/h |
| 63 0,15 1,75 I,8 3,55 0,9 |
| 72,5 0,5 1,65 2,0 3,65 1,5 |
| 76,5 0,9 1,65 2,0 3,65 2,0 |
| 116 3,25 1,3 1,85 3,35 2,0 |
| 118 2,5 1,4 I,8 3,20 1,2 |
| 122 1,25 44 1,75 3,I5 0,9 |
| 124 1,25 1,45 I,8 . 3,25 0,9 |
Das vorliegende Verfahren kann auch mit anderen Entkieselungsverfahren kombiniert
werden., z. B. in der Weise, daß ein nach bekannten: Verfahren nur unvollständig
entkieseltes Wassier einer zusätzlichen Behandlung im Sinne der Erfindung unterworfen
wird oder daß man in umgekehrter Reihenfolge vorgeht. Ferner kann man auch in der
Weise vorgehen, daß man das zu entkieselnde Wasser mit Kieselsäurefällungs- oder
-bindungs.mitteln., z. B. Metallhydroxyden, wie solchen. des Eisens, und bz@w. oder
Aluminiums, versetzt oder in ihm bildet und. dann in Gegenwart derselben mit dem
gekörnten Sintermagnesit in Berührung bringt. Beim Arbeiten. nach dem Durchlaufprinzip
wirkt dieser in, solchem Falle gleichzeitig als Filtermaterial für die Fällungs-
oder Bindungsmittel und kann. von diesen :dann durch Rückspülung o. dgl. und/oder
anläßlich seiner sonstigen Wiederb :lebung mittels Säure wieder befreit werden.
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Als -weiteres Bei§piel der Vorbehandlung können dem Wasser, bevor
es dem Magnesitfilter zugeführt wird, basische oder basisch gemachte Magnesiiumverhind,unigen,
wie Mg 0 und Mg(OH)2 z. B. in Form von Milch oder Magnesiumcarbonat oder basisches
Magnesiumcarbonat gelöst oder in feiner Verteilung zugeführt werden, oder es kann
dem eigentlichen Entkieselungsfilter ein Ma,gnesitfilter vorgeschaltet werden, welches
im wesentlichen die Aufgabe hat, das Wasser zu neutralisieren.
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Es wurde oben, schon erwähnt, daß durch die Regeneration mit Säuren
die Kieselsäureaufnahme des Magnesits steigt. Diesen Umstand kann man sich natürlich
auch dadurch
zunutze machen, daß man von vornherein, bevor man den
Magnesit zum Entkie:seln verwendet, ihn durch eine Säurebehandlung, gegebenenfalls
eine wiederholte Säurebehandlung, anätzt oder aktiviert. Auch kohlensäurehaltiges
Wasser scheint brauchbar zu sein.
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Das Verfahren, kann auch so, ausgeübt werden, daß man zwei oder mehrere
Filter verwendet, die abwechselnd regeneriert werden können. Eine solche Anordnung
kann. vorteilhaft sein, wenn. entkieseltes Wasser ohne Unterbrechung oder mit nur
geringen Unterbrechungen verlangt wird.