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Verfahren zur Erhöhung der Filtriergeschwindigkeit von Magnesiumhydroxyd
. Die Schwierigkeiten, -denen man beim Filtrieren und Auswaschen von Magnesiumhydroxydniederschl.ägen
wegen ihrer besonderen stark gelatinösen Struktur begegnet, sind bekannt. Eine Durchsicht
des diesbezüglichen technischen Schrifttums zeigt, daß viele Verfahren vorgeschlagen
worden sind, um diesem Übelstand vorzubeugen, und zwar indem man; den Ahsetzungsm,itteln,
die 'im ungemeinen aus einer Kalkanschlämmung bestehen, alkalische oder erdalkalische
Nitrate, Alkalichlorate oder Calci@umchlorid zusetzte oder verschiedene Fldkkungsmittel,
beinahe alle vegetabilischen Ursprungs, oder ausfällende Reagentien mit einer gewissen
Korngröße verwendete. Mit diesen Maßnahmen wird die Operationsdauer, auf die alten
Verfahren bezogen, vermindert, die Filtrierzeiten 'bleiben aber immer noch sehr
lang, ferner wird im allgemeinen die Anwendung von hohen Temperaturen
erfordert.
Nach dem kürzlich eingeführten »Winthershall«-Verfahren läßt man die Ausfällungsreaktion
in zwei Stufen nach folgendem Schema vor sich gehen: i. 2MgC12+Ca(OH)2 =
2MgOHCI + CaC12 2. 2MgOHCL+ Ca(OH)2 = 2M.g(OH)2+CaC12 Wenn man ein Molverhältnis
MgC12 zu Ca0 gleich i :o,75 anwendet und wenn man die Reaktionsdauer zwischen Kalk
und Magnesiumchlorid auf sehr niedrige .Zeiten, ungefähr 3 bis 5 Minuten, beschränkt,
so besteht das erzielte -Produkt zum Großteil aus nicht stabilem, wegen seiner körnigen
Struktur leicht filtrierbarem Oxychlorid. Die Reaktion vervollständigt sich auf
dem Filter innerhalb ungefähr einer halben Stunde, und das gebildete CaC12 wird
durch dauerndes Auswaschen mit Wasser entfernt; jedoch in dem Maße, in dem sich
das Magnesiumsalz in Mg (O H)2 verwandelt, steigt die dieser Verbindung eigene Schwierigkeit
bei der Filtration. Das verursacht eine allmähliche, langsamere Auswaschgeschwindigkeit,
weshalb es nicht möglich ist, das Ca-Ion innerhalb einer praktisch in Frage kommenden
Zeitvollständig aus dem Filterkuchen auszuwaschen.
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Die durchschnittliche Zusammensetzung des nach diesem Verfahren erreichten
Endproduktes ist folgende: H20 76,8%; Cl o,90/0; Ca o,1%; Mg (0H)2 21,6'°/a; bzw.
auf das Trockenprodukt bezogen: Cl 3,90/0; Ca o,40/0; Mg (0 H) 2 930/a.
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Man hat nun gefunden, daß, wenn man die Fällung des Magnesiumhydrates
aus einem löslichen Magnesiumsalz und einer Lösung oder geeigneten, alkalischen
Suspension in Gegenwart von zweckmäßigen Mengen ionisierbarer, makromolekularer
Verbindungen von organischen, synthetischen Polymeren, die in einem Lösungsmittel
mit hoher Dielektrizitätskonstante mehrwertige, positive oder negative Ionen geben,
vornimmt, eine hierdurch stark zunehmende Filtrationsgeschwindigkeit des Mg
(OH), erzielt wird.
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Die zuzusetzende Polymermenge hängt von der spezifischen Aktivität
des Polymers selbst und von der Reaktionsdauer zwischen dem Magnesiumsalz und dem
Reaktionsmittel ab; will man im allgemeinen den Niederschlag filtrieren und bis
zur völligen Beseitigung des Calciums innerhalb einer zufriedenstellenden Zeit auswaschen,
so benötigt man eine Polymermenge, die 0,5 bis 1% der Trockenausbeute an Mg(OH)2
entspricht. Will man hingegen die Absetzungsdauer abkürzen, so genügen abwechselnd
Mengen von o,2 bis zu einer Höchstmenge von o,ö %; immer auf dus trockene Mg (O
H)2 bezogen. -In den folgenden Beispielen sind die Filtrations-und Absetzungsgeschwindigkeiten
von Mg (OH) 2 -Niederschlägen verglichen, welche man in Gegenwart oder in
Abwesenheit von ionisierbaren, makromolekularen Verbindungen in verschiedenen Reaktionszeiten
zwischen Magnesiumsalz und Fällungsmittel erzielt.
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Beispiele 1. Zu 5o cm3 einer Lösung, die 28o g/1 Mg C12 enthält, werden
unter starkem Rühren und bei Raumtemperatur rasch 24,5 g einer 40%igen Ca(OH)2-Suspension,
welche ein Sieb mit to ooo Maschen/cm2 passiert hatte, zugesetzt.
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Das Molverhältnis MgC12 zu CaO ist gleich i : o,g. Nach 3 Minuten
Rühren filtriert man unter Vakuum äuf einem Buchnerfilter (0 = 9 cm), und der Kuchen
wird mit 15o cm3 kaltem, destilliertem, in drei Portionen zu je 5o cm3 aufgeteiltem
Wasser ausgewaschen.
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Die in Sekunden gemessene Filtrationszeit beträgt:
| Lösung ............. 40 Sekunden |
| i. Auswaschung . . . . . 75 - |
| ?-.Auswaschung . . . . . 12o = |
| 3. Auswaschung . . . .. 25o - |
2. Den reagierenden -Mitteln nach Beispiel i werden o,o5 g eines aus der Verseifung
des Polyacrylnitrils stammenden Polyacrylates - zugesetzt. Die Filtrationszeiten
sind in diesem Falle:
| Lösung ............. 25 Sekunden |
| i. Auswaschung ..... 4o - |
| 2. Auswaschung . . . . . 6o - |
| 3. Auswaschung . . . . . 75 - |
In den zwei angeführten Fällen hört die Reaktion auf, bevor vollständige Umsetzung
eingetreten ist, und zwar enthält sowohl der im Beispiel i wie der im Beispiel 2
entstandene Filterkuchen noch 3,1% Ca, auf das Trockengewicht bezogen.
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Anstatt mehrere Auswaschungen vorzunehmen, ist es vorteilhafter, das
Abklingen der Reaktion während der Rührphase abzuwarten, indem längere Kontaktzeiten
verwendet werden. Damit vermeidet man, daß sich ein Großteil des erzeugten Ca C12
in einer großen Waschflüssigkeitsmenge verdünnt, und hat daher die Möglichkeit der
Rückgewinnung des Ca C12 aus einer Lösung von einem Konzentrationsgrad, der ungefähr
dem des, anfänglich. oer -wendeten Magnesiumsalzes entspricht.
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3. Die Reagentien nach Beispiel i werden bei gleichem Mo.Iverhältnis
bei starkem Rühren 21 Minuten in Kontakt gehaltert. Die Auswaschung wird mit 2o
cm3 warmem H20- und dann mit
30 cm3 kaltem H2 O vorgenommen. In diesem Falle
sind die Filtrationsgeschwindigkeiten folgende:
| Lösung ............ 330 Sekunden |
| i. Auswaschung ... . 68o |
| 2. Auswaschung .... 12oo |
Das gewonnene Produkt enthält, bezogen auf das Trockenprodukt,
3 °/0 Ca und 2 °/0 Cl. Die Feuchtigkeit beträgt 700/0.
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4. Den reagierenden Mitteln nach Beispiel 3 werden in den gleichen
Molverhältnissen und in der gleichen Zeit o, i g Polyacrylat nach Beispiel 2 zugesetzt.
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Wäscht man mit der gleichen Wassermenge, so hat man. folgende Filtrationsgeschwindigkeit:
| Lösung ............. 30 Sekunden |
| i. Auswaschung ..... 2o - |
| 2. Auswaschung ..... 60o - |
Der erzielte Filterkuchen hat einen Feuchtigkeitsgehalt ##on 52'/o und enthält,
auf den Trockengehalt 'bezogen, 3 °/0 Cl und Spuren von Ca. Wenn man das Magnesiumhydroxyd,
von sehr verdünnten Lösungen ausgehend, wie z. $. aus Meerwasser, ausfällt, so ist
es angezeigt, die Suspension vorher absetzen zu lassen, und hierauf dem. abgesetzten
Teil zu filtrieren. Im folgenden Beispiel werden Absetzungs- und Filtrationsgeschwindigkeiten
des Mg (O H) 2 verglichen, die man bekommt, wenn man vom Meerwasser und Kalk mit
und ohne Zusatz von Polyelektrolyten ausgeht, 5.
500 cm3 4,1 g/1 MgCl. enthaltendes
Meerwasser werden, nachdem sie von den Bicarbonaten gereinigt wurden:,- unter starkem
Rühren 15 Minuten mit io cms einer Kalkaufschlämmung von 7,4 g/1 Ca-Gehalt in. Reaktion
gebracht.
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Die so gewonnene Suspension wird hierauf in einen Zylinder mit 6 cm
Durchmesser geschüttet und die Absetzgeschwindigkeit beobachtet. Der gleiche Versuch
wird wiederholt, indlern, bezogen auf die theoretische Menge Mg(OH)2, 0,2 und o,5
°/0 Polyacrylat nach Beispiel 2 und o,40/0 eines Verseifungsproduktes eines Mischpolymers
Maleinsäti-reanhydrid-Vinylacetat verwendet werden.. Die in Minuten ausgedrückten
Zeiten, bei welchen man io cms klare Flüssigkeit erzielt, sind folgende: .
| Polyelektrolyt |
| io cm3 klares |
| Produkt nach |
| - 140 Minuten |
| o,20/0 Polyacrylat .............. i06 - |
| 0,5 °/0 Polyacrylat . . . . . . . . . . . . . . 48 - |
| 0,q.0/0 Mischpolymer: |
| Maleinsäureanhydrid - |
| Vinylracetat .............. 97 - |