DE870833C - Verfahren und Vorrichtung zum Scheiden von Stoffen durch Austropfenlassen von Schaumsaeulen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Scheiden von Stoffen durch Austropfenlassen von Schaumsäulen Die Erfindung betrifft das Scheiden von insbesondere in Flüssigkeiten tatsächlich oder kolloidal gelösten Stoffen u. dgl. durch Austropfenlassen von Schaumsäulen.
• Es hat- sich gezeigt, daß sowohl der Wirkungsgrad als auch die Geschwindigkeit mancher Fraktionierungen oder Scheidungen nach obigem Verfahren zuweilen von innerhalb der im Austropfen befindlichen Schaumsäulen infolge unsymmetrischen Aufsteigens der Schaumbläschen im Standrohr auftretenden Stauströmungen stark gestört wird. Die Wirbelbildung in gewissen Schaumsäulenbereichen führt zu einer neuerlichen Mischung der bereits geschiedenen Fraktionen beispielsweise dadurch, daß die oberen Bestandteile einer Schaumsäule nach unten sinken bzw. die unteren Teile emporsteigen. Derartige Störerscheinungen machen sich insbesondere in den leichtflüssigsten Teilen der Schaumsäule am häufigsten bemerkbar. Sie treten andererseits um so leichter auf, als .der Schaums!äulenquerschnitt und der Gasdurchsatz größer sind.
• Zweck der Erfindung ist nun, diesem Übelstand abzuhelfen und zu bewirken, daß sich. die Schaumsäule wie eine wirkliche Fraktionierungssäule verhält, etwa wie die bei der fraktionierten Destillation verwendeten oder die Chromatogramme, wobei jeder waagerechte Abschnitt 8in,in der. Zusammensetzung oder der Konzentration der den Schaum bildenden bzw. von dessen Teilflächen absorbierten Stoffe homogenes System bildet oder wenigstens die Zusammensetzung bzw. die Xönzeinträtion in jedem reit der Schaumsäule gleichachsigen Ringabschnitt homogen ist.
• Zu diesem Zweck wird die Schaumsäule erfindungsgemäß mit Mitteln versehen, um dem Schaum zur VergleichmSä;ßigung seiner Zusammensetzung eine kreisende Bewegung zu erteilen, die gegebenenfalls mit der senkrecht aufsteigenden Bewegung des Schaums zusammengesetzt werden kann.
• DabeiIesteht.das hierzu angewendete. Mittel vorzugsweise aus einem gleichachsig imit der Schaumsäule- angeordneten Rührwerk; dieses muß aber in derartiger Weise ausgebildet; verdenk °daß die Schaumbewegung unter Ausschluß.jeder Wirbelerscheinung bei gleich welcher Geschwindigkeit nur läminar erfolgt.
• Die Schaumsäulen sollen derart in Drehung versetzt werden; daß sie gleichachsig zu .dem .sie-umschließenden Zylinder od. dgl. Behälter ümläüfen, so daß in Abwesenheit eines Gasdrucks am Unterteil der Schaumsäule jedes Schaumbläschen eine in einer waagerechten Ebene gelegene Kreislinie beschreiben würde. Ist die Anordnung derart' getroffen, daß sich die Schaumsäule beispielsweise nach oben zu bewegen sucht, dann bewegen sich die Schaumbläschen infolge der so eingeführten Bewegungskomponente nicht mehr auf einer Kreis-, sondern auf einer Schraubenlinie.
• Dieses im wesentlichen die Vermeidung jeglicher Wirbelbildung bezweckende Verfahren (die Rührgeschwindigkeit soll eine solche sein, daß die Reynöldsche Zahl nicht erreicht wird) bietet außerdem noch einen weiteren Vorteil, der darin besteht" daß die von den Schaumbläschen von ihrer Erzeugungsstelle (Flüssigkeit) bis zu ihrer Ankunftsstelle (Spitze der Schaumsäule) zurückzulegende Wegstrecke ganz bedeutend verlängert wird. Ohne Rührbewegung und auch in Abwesenheit .von Wirbelströmungen würde nämlich die Bewegungsbahn eines solchen Bläschens in einer sehr schwach hin und her gebrochenen Linie von beispielsweise lotrechter Hauptrichtung bestehen, während sich diese Bewegungsbahn nun infolge Verwendung der be-_ schriebenen Rührwerke längs einer Schraubenlinie abwickelt, deren Steigung nach Belieben durch Veränderung, der Rührgeschwindigkeit (Tangentialkomponente) oder des Gasdurchsatzes (lotrechte Axialkomponente) verlrä#idert werden kann..
• Durch die so erzielte Verlängerung der Bewegungsbahn kann das, vollständige Auströpfen des Schaums in einer niedrigeren Schaumsäule erfolgen als bei Nichtvorhandensein einer Rühreinrichtung.
• ;Außerdem kann bei genügend hoher, dem Schaum erteilter Umlaufgeschwindigkeit die Fliehkraftwirkung zur Schwerkraftwirkung hinzukommen und so das Austropfen verstärken, wobei der Schaum in der Säule einem wirklichen Schleuderverfahren unterworfen wird. Eine Ausführungsmöglichkeit der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die schematisch in Abb. i eine erfindungsgemäße Vorrichtung und in Abb. 2 eine- erläuternde-Skizze zeigt.
• In der Zeichnung'ist das Schaumsäulenstandrohr i über einem Flüssigkeitsbehälter 2: angeordnet, an .`dessen Bodenteil eine Druckgaszuleitung 3 angeschlossen ist, wobei das Druckgas durch eine beliebig ausgebildete poröse Wand q. strömt, die dazu bestimmt ist, das Gas zwecks Verschäumens der Flüssigkeit in feine Bläschen zu zerteilen.
• Im Standrohr i entsteht eine Doppelströmung, nämlich ein aufsteigender Schaumstrom und ein abtropfender Flüssigkeitsstrom. Infolge derGeschwindigkeitsünterschiede der Flüssigkeit auf einander gegenüberliegenden Flächen der Schaumbläschen und in den dazwischenliegenden Kapillarkanälen werden diese Flächen mit den in der Austropfflüssigkeit gelösten Stoffen gesättigt, und daher entsteht ein Konzentrationsgefälle längs der gesamten Schaumsäule, wobei die Konzentration dieser Stoffe von der Spitze bis zum Grund der Schaumsäule abnimmt. Gleichzeitig kann gegebenenfalls eine Scheidung in die einzelnen Stoffe eintreten, falls die Lösung mehrere enthält.
• Besitzen sämtliche Gasblüschen eines und desselben, waagerechten Querschnittes X-Y (Abb. 2) die gleiche Steiggeschwindigkeit, dann ist die Konzentration an äbsorbierten=Stoffteilchen die gleiche im ganzen Querschnitt. Immerhin kann es bei gewissen Schaumarten, insbesondere wenn das Standrohr einen großen Querschnitt aufweist oder der Gasdurchsatz sehr stark ist, vorkommen, daß die Steiggeschwindigkeit der Bläschen in einem Querschnitt nicht gleichförmig verteilt ist und daher in einem gewissen Augenblick eine Wirbelströmung, wie die durch die Pfeile angedeutete, eintritt, wodurch die vorher geschiedenen Fraktionen wieder miteinander vermischt werden, so daß die Linie gleicher Konzentration- nunmehr beispielsweise nach MN verläuft.
• Um dies zu vermeiden, wird im Innern des Standrohrs i ein Rührwerk od. dgl. angeordnet, welches den Bläschen--in jeder waagerechten Ebene X-Y eine kreisende Bewegung erteilt, die sich mit der senkrecht aufsteigenden Bewegung der Bläschen zusammensetzt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt dasRührwerk eine lotrecht angeordnete Spindel 5 mit radialen Armen 6, an denen lotrechte Stäbe 7 angebracht sind; selbstverständlich könnte jedoch auch jede andere ;Art von Rührwerk zur Anwendung gelangen, wenn nur die im vorstehenden angegebenen Bedingungen erfüllt werden.
• Das Rührwerk kann. starr oder nachgiebig ausgebildet werden; es kann in beliebiger geeigneter Weise, zum Beispiel mittels eines Elektromotors 8, angetrieben werden.
• Wie obenstehend angegeben, kann das Umrühren eine dreifache Wirkung haben: Erstens vermeidet es Wirbelströmungen, welche dem Entstehen. eines stetigen Konzentrationsgefffl les und eines beständigen Gleichgewichtszustandes hindernd im Wege stünden. zweitens wird bei gegebener Schaumsäulenhöhe die von den Schaumbläschen zurückzulegende Wegstrecke und damit die Austropfstrecke verlängert.
• Drittens wird der Austropfvorgan.g dadurch verstärkt, daß die Fliehkraftschleuderwirkung zur Schwerkraftwirkung hinzukommt.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Scheiden von in einer Flüssigkeit gelösten oder dispergierten Stoffen durch Austropfenlassen einer Schaumsäule, dadurch gekennzeichnet, daß man zwecks Vermeidung von Wirbelbildungen in den aufeinanderfolgenden Schaumsäulenschichten der Schaumsäule eine kreisende Bewegung um ihre lotrechte Achse erteilt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisende Bewegung mit einer derartigen Geschwindigkeit erfolgt, daß die Fliehkraft zusammen mit der Schwerkraft zum Austropfen des Schaumes beiträgt.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrenis nach Anspruch i, gekennzeichnet durch ein in dem die Schaumsäule enthaltenden Standrohr (i) um eine lotrechte Achse drehbar gelagertes Rührwerk. q..
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, .daß das Rührwerk aus einer Antriebsspindel (5) besteht, die in geeigneten Abständen radial angeordnete Arme (6) trägt, an denen lotrechte Stäbe (7) angebracht sind.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch q., gekennzeichnet durch kreisförmigen Querschnitt der Arme (6) und !Stäbe (7).