DE976831C - Verfahren zur Verhinderung der Ausfaellung von Calciumcarbonat in Calciumbicarbonat enthaltendem Wasser mittels unterstoechiometrischer Mengen von Phosphaten - Google Patents

Description

• Verfahren zur Verhinderung der Ausfällung von Calciumcarbonat in Calciumbicarbonat enthaltendem Wasser mittels unterstöchiometrischer Mengen von Phosphaten Es ist bereits bekannt, Fluorionen aus dem Wasser mit Hilfe von Tricalciumorthophosphat zu entfernen. Dazu wird. das Wasser über Tricalciumphosphat geleitet, wobei dieses nach Art eines Ionenaustausches Fluorionen aus dem Wasser aufnimmt. Nach der Erschöpfung des Adsorptionsmittels kann dieses regeneriert werden. Bei dieser Arbeitsweise wird also ein Orthophosphat verwendet, es findet ein reversibler Ionenaustausch statt, und es tritt keine Stabilisierung der Carbonathärte des Wassers ein. Auch ist es bekannt, calcium- und magnesiumhaltige Wässer mit phosphorsauren Salzen zu behandeln, um die Härtebildner entweder durch Fällung oder durch Komplexbildung unschädlich zu machen. Die hierbei zur Anwendung gelangenden Phosphatmengen stehen in einem bestimmten stöchiometrischen Verhältnis zu den im Wasser enthaltenden Härtebildnern.
• Zur Ausfällung der Härtebildner mit Phosphaten wurden bisher ausschließlich Orthophosphate, zur Komplexbildung Polyphosphate, insbesondere Natriumhexametaphosphat, verwendet. Die Einführung dieser Phosphate in das zu behandelnde Wasser erfolgte in Form ihrer wäßrigen Lösungen, die aus einem Vorratsgefäß dem Hauptstrom des Wassers zudosiert wurden. Eine solche Dosierung erfolgte stets über Dosiervorrichtungen, mit denen abgemessene Mengen vorher bereiteter Stammlösungen dem Wasser zugeführt werden.
• Es ist auch bekannt, zur Herstellung von Fällungslösungen einen kleinen Teilstrom des zu behandelnden Wassers in das Lösegefäß zu leiten, das mit den Fällungschemikalien in brikettierter Form gefüllt ist. Die so erhaltene Stammlösung wird dann über besondere Ventile in den Hauptstrom gegeben.
• Weiter ist ein Verfahren bekannt, gemäß dem man lösliche Phosphate dem zu behandelnden Wasser mit Hilfe von Dosiervorrichtungen in unterstöchiometrischen Mengen zusetzt. Hierzu genügen etwa Io bis 2o mg Phosphat je Liter, während die stöchiometrische Menge in Abhängigkeit von der Wasserhärte Io bis 2o g/1 beträgt. Als verwendbare lösliche Phosphate sind die Alkalisalze der Ortho-, Pyro- und Metaphosphorsäure genannt.
• Dieses Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, daß infolge der notwendigen Verwendung von komplizierten Dosiergeräten die Zugabe des Phosphats fortlaufend überwacht und reguliert werden muß, wenn vermieden werden soll, daß ein Teil des zu behandelnden Wasesrs zu viel und ein anderer Teil zu wenig Phosphat erhält. Besonders bei solchen Anlagen, in denen das Wasser nicht kontinuierlich fließt, gestaltet sich die Kontrolle des richtigen Phosphatzusatzes äußerst schwierig. In diesem Fall ist zusätzlich zu den eigentlichen Dosiervorrichtungen noch eine Reguliereinrichtung erforderlich.
• Es sind auch schwerlösliche Metaphosphate, z. B. Ammonium- und Kaliummetaphosphat, als für den genannten Zweck geeignet angegeben worden. Die erforderliche exakte Dosierung dieser Substanzen bereitet jedoch große Schwierigkeiten, zumal sie in Gegenwart von Fremdionen unter starker Quellung langsam hochviskose Lösungen bilden. In der Praxis haben diese Substanzen daher auch keine Verwendung gefunden.
• Es wurde nun gefunden, daß man die vorstehend geschilderten Nachteile dadurch vermeiden kann, daß man die gesamte Menge des. zu behandelnden Wassers über stückiges, glasiges;, schwerlösliches, aus einer Schmelze von Natriumcarbonat, Calciumcarbonat und Orthophosphorsäure durch Abschrekken gewonnenes Natriumcalciummetaphosphat leitet und durch entsprechende Auswahl der Durchflußzeit des Wassers, der Größe der einzelnen Metaphosphatstücke und des Verhältnisses von Natrium zu Calcium im Metaphosphat dafür Sorge getragen wird, daß von dem Wasser etwa Io bis 2o mg des Metaphosphats je Liter aufgenommen werden.
• Die Eigenschaften dieser Natriumcalciummetaphosphate hinsichtlich ihrer Löslichkeit und ihrer Lösungsgeschwindigkeit in Wasser ändern sich entsprechend dem Verhältnis von Natriumoxyd (Na2O) : Calciumoxyd (CaO) : Phosphorpentoxyd (P205) in ihrer Zusammensetzung. Soll beispielsweise eine Substanz hergestellt werden, deren Löslichkeit größer ist als die von Calciummetaphosphat, aber geringer als die von Natriummetaphosphat, so nimmt man I Mol Calciumcarbonat, I Mol Natriumcarbonat und 4 Mol Orthophosphorsäure, entzieht diesem Gemisch das Wasser, schmilzt und schreckt ab.
• Aus »Chemiker Zeitung« (I9oI) S. 348 bis 350, sind Versuche bekannt, in Gläsern Kieselsäure durch Phosphorsäure zu ersetzen. Im Laboratoriumsmaßstab wurde unter anderem ein Calcium-Natrium-Metaphosphat-Glas hergestellt und seine Widerstandsfähigkeit gegenüber Wasser geprüft, um Anhaltspunkte über die Wetterfestigkeit solcher Gläser zu erhalten. Irgendein Hinweis, solche Verbindungen zur Wasseraufbereitung zu verwenden, ist hier nicht gegeben. Durch diese Literaturstelle ist es der Fachwelt auch nicht nahegelegt worden, durch Abschrecken einer Schmelze aus Natriumcarbonat, Calciumcarbonat und Orthophosphorsäure gewonnene schwerlösliche Verbindungen gemäß dem Verfahren nach der Erfindung gerade zur Verhinderung der Ausfällung von Calciumcarbonat in Calciumbicarbonat enthaltendem Wasser zu verwenden; denn in ihr ist angegeben, daß sich die dort verwendeten, auf andere Weise hergestellten und als Natriumcalciummetaphosphate bezeichneten Produkte nicht verhältnisgleich in bezug auf Natrium und Calcium in Wasser lösen, was für das erfindungsgemäße Verfahren jedoch erforderlich ist.
• Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es überraschenderweise, die hauptsächlich durch Calciumionen verursachte Wasserhärte mit einer Substanz zu stabilisieren, die selbst Calciumionen enthält. Des weiteren war nicht zu erwarten, daß sich die Natriumcalciummetaphosphate homogen, d. h. ohne Veränderung ihrer Zusammensetzung, langsam vollständig lösen.
• Die Vorteile der Erfindung ergeben sich daraus, daß man an Stelle der komplizierten Dosiergeräte nunmehr einfache Schleusen verwendet, die mit dem erfindungsgemäß zu verwendenden Natriumcalciummetaphosphat gefüllt sind. Diese in den Wasserstrom eingeschalteten Schleusen sind in der Herstellung und Wartung wesentlich billiger als die Dosiergeräte, und ihre Standzeit zwischen zwei Füllungen übertrifft die der Dosiergeräte um ein Vielfaches.
• Als Schleuse für das zu behandelnde Wasser kann z. B. ein an sich bekannter stehender zylindrischer Behälter für die Aufnahme des Behandlungsmaterials verwendet werden, das sich gegebenenfalls in einem Stoffbehälter oder einem Drahtsieb befindet. Dieser Behälter kann oben und unten mit einem Hahn versehen werden; hierbei kann eine Regulierung des vom Wasser aufzunehmenden Natriumcalciummetaphosphats noch dadurch zusätzlich erreicht werden, daß man von der Zuleitung eine Nebenschlußleitung abzweigt in der Weise, daß von dieser Nebenleitung wiederum ausgehende Zuleitungen in verschiedener Höhe in den Behälter einmünden, so daß der Wasserdurchfluß nicht durch die ganze Höhe des Behälters geht und dadurch die Durchflußzeit abgekürzt wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Verhinderung der Ausfällung von Calciumcarbonat in Calciumbicarbonat enthaltendem Wasser mittels unterstöchiometrischer Mengen von Phosphaten, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte zu behandelnde Wasser über stückiges, glasiges, schwerlösliches, aus einer Schmelze von Natriumcarbonat, Calciumcarbonat und Orthophosphorsäure durch Abschrecken gewonnenes Natriumcalciummetaphosphat geleitet wird und durch entsprechende Auswahl der Durchflußzeit des Wassers, der Größe der einzelnen Metaphosphatstücke und des Verhältnisses, von Natrium zu Calcium im Metaphosphat dafür Sorge getragen wird, daß sich etwa Io bis 2o mg Metaphosphat je Liter strömenden Wassers lösen. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 653 744, 1 592 126, 1 9o3 041, 2 o38 3I6, 2 041 448, 2 098 431, 2 102 2I9; »Chemiker-Zeitung«, 25. Jahrgang, 19o1, S. 347 bis 350; »Chemisches Zentralblatt«, 1936, II, S. 275, 276; Ullmann, »Enzyklopädie der technischen Chemie«, 2. Auflage, 1929, 3. Band, S. 54; Koppel, »Chemisches Taschenbuch«, 6o. Auflage, 1937, Teil II, S. 1, 22, 23, 34,35; Helvetica Chimica Acta, 1938, S. 1554 1555; Industrial and Engineering Chemistry, 30. Jahrgang, 1938, S. 163 bis 165. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 686 Zoo.