PL10394B1 - Sposób usuwania rozpuszczonego kwasu krzemowego z cieczy w szczególnosci z wody uzytkowej. - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy sposobu usuwania kwasu krzemowego z cieczy, a w szczegól¬ nosci z wody uzytkowej, wzglednie z wod¬ nych roztworów (takze z roztworów zawie¬ rajacych sole).Jak wiadomo zgodnie z dzisiejszemi po¬ gladami kwas krzemowy, zawarty w wo¬ dzie w rozpuszczalnej postaci koloidalnej, przyczynia sie znacznie do tworzenia sie kamienia kotlowego. Równiez i przy stoso¬ waniu wody do innych celów rozpuszczony w niej kwas krzemowy okazal sie szkodli¬ wy. Zawartosc rozpuszczonego kwasu krze¬ mowego w rozmaitych gatunkach wody su¬ rowej waha sie i wynosi przewaznie 20—30 mg, a nawet i wiecej w litrze.Wykryto, ze kwas krzemowy koloidal¬ ny rozpuszczony w cieczach, np. w wodzie uzytkowej, daje sie w bardzo prosty spo¬ sób usunac albo calkowicie albo w takim stopniu, ze pozostale jego resztki nie sa juz szkodliwe; wystarcza w tym celu pozosta¬ wic takie ciecze w przeciagu czasu odpo¬ wiednio do ilosci zawartego w nich kwasu krzemowego w zetknieciu z nierozpuszczal- nemi w wodzie zelami tlenków metali. Ze¬ lami zdatnemi do stosowania w mysl wy¬ nalazku sa zele tlenków metali, odzna¬ czajacych sie tern, ze z wodnych roz¬ tworów ich soli mozna stracic koloidalne wodorotlenki. Warunkom tym odpowiada¬ ja zele: tlenku zelaza tlenku chromu, tlen-ku glinowego, cynkowego, kadmowego, tlenku miedzi; zele kwasów: tytanowego, cynowego/ zele* dwutlenku cyrkonu, tlen¬ ku toru, kwasu wolframowego i t. d.Wszystkie te zele, które mozna stoso¬ wac w mysl wynalazku, tworza z kolo¬ idalnie rozpuszczonym w cieczy kwasem krzemowym praktycznie nierozpuszczalne, albo trudno rozpuszczalne zwiazki adsorb- cyjne kwasu krzemowego, wielokrzemiany lub krzemiany podwójne.Zgodnie z wynalazkiem mozna równiez stosowac mechaniczne mieszaniny zelów tlenków metali. W pewnych warunkach mozna takze uzywac zwiazków, albo mie¬ szanin w rodzaju zwiazków tych zelów tlenków metali, mozna np. stosowac mie¬ szanine (straconych osadów) zelu kwasu ty¬ tanowego i zelu tlenku zelaza, straconych z roztworów chlorków zapomoca amonjaku, albo podobnych materjalów, W taki sam soosób mozna stosowac hydrozelowe zwiaz¬ ki kwasu cynowego z glinka albo kwasu ty¬ tanowego z tlenkiem toru. Stosunek pomie¬ dzy poszczególnemi hydrozelowemi sklad¬ nikami w mieszaninach zelowych o charak¬ terze zwiazku chemicznego moze byc ste- chiometryczny, nizszy od niego, albo wyz¬ szy. Tak wiec np. mozna stosowac miesza¬ niny z zawartosci? 90% zelu kwasu tytano¬ wego i 10% zelu kwasu cynowego, albo od¬ wrotnie, lub 90% zelu tlenku cynkowego i 10% zelu tlenku zelaza lub odwrotnie i t. d.Równiez mozna stosowac mieszaniny z trzech lub wiecej zelów tlenków metali w dowolnym stosunku, w celu usuniecia roz¬ puszczonego kwasu krzemowego z cieczy.Celowe okazalo sie stosowanie wysu¬ szonych i przed uzyciem rozdzielonych na drobne ziarna zelów albo ich mieszanin.Mozna takze zele (albo ich mieszaniny) sto¬ sowac osadzone na materjalach obojetnych, organicznych albo nieorganicznych. Mate- rjalami takiemi sa np. koks i wegiel aktyw¬ ny, uwolnione od rozpuszczalnego kwasu krzemowego, tkaniny wlókniste, trociny, ce¬ luloza, skaly, najlepiej porowate i niemo- gace oddawac zawartego w nich kwasu krzemowego, albo takie których kwas krze¬ mowy dzieki obróbce stal sie nierozpu¬ szczalny, jak np. kreda, marmur, pumeks, glinka palona lub podobne. Powyzej wy¬ mienione materjaly, oglednie stosowane z zelami albo z ich mieszaninami, moga równiez sluzyc jako podloze, na które osa¬ dza sie zele lub ich mieszaniny.Zamiast gotowych zelów lub ich mie¬ szanin w celu usuwania kwasu krzemowe¬ go z cieczy, mozna te zele lub ich miesza¬ niny czesciowo lub calkowicie wytwarzac przy pomocy cieczy, przeznaczonej do o- czyszczenia. Wykonywa sie to w sposób po¬ nizszy: do cieczy przeznaczonej do oczy¬ szczania, albo do czesci tej cieczy, dodaje sie obliczone ilosci substancyj niezbednych do otrzymania zelów, albo ich mieszanin, a mianowicie sól, albo sole metali, oraz al- kalja lub materjaly w odczynie alkalicz¬ nym, jak amonjak. Jezeli ciecze przezna¬ czone do obróbki zawieraja substancje po¬ trzebne do wytworzenia zelu, to nalezy fakt ten uwzglednic przy dobieraniu do¬ datków. Wytwarzanie zelów w przezna¬ czonych do oczyszczenia wodnych roztwo¬ rach moze sie równiez odbywac zapomoca stosowania tlenków metali, lub wodoro¬ tlenków w mieszaninie z zelami, albo mie¬ szaninami tlenków i wodorotlenków, two- rzacemi zel w zetknieciu z woda. Materja- lami takiemi sa np. tlenki i wodorotlenki magnezu, cynku, kadmu, miedzi, manganu i t. d. Jednakze stosowanie substancyj, któ¬ re dopiero tworza zel z plynem podlegaja¬ cym oczyszczeniu nie jest tak korzystne, jak stosowanie zelów uprzednio przygoto¬ wanych. Te ostatnie bowiem sa bardziej czynne niz zele wytworzone w oczyszcza¬ nej cieczy; a prócz tego zele takie moga byc uwolnione od soli, tworzacych sie przy ich otrzymywaniu, skutkiem czego sole te nie przechodza do oczyszczanej cieczy.Okazalo sie dalej, ze przy usuwaniu — 2 —% kwasu krzemowego z wody sposobem sta¬ nowiacym niniejszy wynalazek zapomoca zelów albo ich mieszanin, mozna jednocze¬ snie osiagnac zmiekczenie wody. Ciala na¬ dajace wodzie twardosc zostaja z niej cal¬ kowicie lub czesciowo usuniete, przyczem przy wymianie zasad zadne inne aniony nie przechodza do roztworu, jak to ma miej¬ sce przy zwyklej wymianie zasad. Szcze¬ gólnie skuteczne jest to zmiekczenie wody przy uzyciu zelów albo mieszanin zelów, zawierajacych zasady, albo zwiazki dzia¬ lajace zasadowo, jak np. wodorotlenki, bo¬ rany, fosforany, gliniany alkaljów lub po¬ dobne ciala. Zasady albo zwiazki reagujace zasadowo usuwaja przytem nietylko rozpu¬ szczony kwas krzemowy, lecz takze sklad¬ niki nadajace wodzie twardosc, a mianowi¬ cie wapno i sole magnezu, jak równiez ze¬ lazo i mangan, zawarte w wodzie. Zele za¬ wierajace zasady albo zwiazki rcagujace zasadowo otrzymuje sie np. przez stracenie tych zelów nadmiarem alkaljów z roztwo¬ rów soli metalu, przyczem nie usuwa sie pózniej alkaljów calkowicie.Uzyte do wytwarzania zelów materjaly i mieszaniny moga w pewnych warunkach zawierac obok zwyklych zanieczyszczen nieco kwasu krzemowego. Ilosc tego kwasu nie powinna byc jednakze zbyt duza, po¬ niewaz wplywa to ujemnie na zdolnosc wchlaniania kwasu krzemowego przez zel.Wskazane równiez okazalo sie usuniecie z zelów albo ich mieszanin czynników nadaja¬ cych twardosc wodzie, jeszcze przed zasto¬ sowaniem tych zelów do usuniecia kwasu krzemowego, poniewaz wymienione czynni¬ ki oslabiaja usuwajace kwas krzemowy dzialanie zelów albo ich mieszanin. Usuwa¬ nie tych czynników uskutecznia sie wogóle zapomoca tych samych srodków, jak przy wymianie zasad, a mianowicie zapomoca rozpuszczalnych w wodzie soli alkal j ów,np. chlorków alkalj ów, azotanów alkalj ów i t, d. Dopiero po usunieciu zwiazków, na¬ dajacych wodzie twardosc, przystepuje sie do usuwania kwasu krzemowego, Mozna jednak oba te procesy polaczyc, jezeli sie ma do rozporzadzenia dostateczna ilosc ze¬ lu w stosunku do czynników nadajacych wodzie twardosc.Zamiast usuwac z wody wymienione czynniki w taki sam sposób, jak (rozpu¬ szczony kwas krzemowy mozna je uprzed¬ nio usunac w inny sposób dowolny, np. sto¬ sujac naturalne albo sztuczne materjaly posiadajace zdolnosci do wymiany zasad, jak zeolity. Usuwanie kwasu krzemowego uskutecznia sie nastepnie wedlug wynalaz¬ ku przez zetkniecie wody z zelami albo ich mieszaninami.Zgodnie z wynalazkiem usuwanie roz¬ puszczonego kwasu krzemowego z cieczy uskutecznia sie najlepiej w filtrach o zlo¬ zach zelów, albo mieszaninach zelów tlen-; ków metali, przez które ciecz sie filtruje, W takim filtrze mozna zastosowac rozma¬ ite warstwy róznych zelów, albo miesza¬ nin zelów jedna na drugiej. Mozna równiez otrzymywac zapomoca mieszania te zele w wodzie w postaci zawiesiny, aby po osa¬ dzeniu sie i odciagnieciu lub odfiltrowaniu wody otrzymac roztwory wolne od kwasu krzemowego albo zawierajace nieznaczna jego ilosc. Mozna takze stosowac filtry, w których woda styka sie najprzód z cialami posiadaj acemi zdolnosc do wymiany zasad, w celu usuniecia zwiazków, nadajacych jej twardosc, a dopiero potem przechodzi przez warstwy zlozone z zelów, albo ich mieszanin. Mozliwe jest równiez postepo¬ wanie odwrotne, a mianowicie oczyszczenie wody zapomoca zelów albo ich mieszanin, przed przepuszczeniem jej przez zwiazki, majace zdolnosc do wymiany zasad, cho¬ ciaz przy takiem postepowaniu czesc zwiaz¬ ków nadajacych wodzie twardosc, zostaje wchlonieta przez zele, oraz istnieje niebez¬ pieczenstwo ze z zawierajacego kwas krze¬ mowy zwiazku wymieniajacego zasady kwas ten znowu dostanie sie do wody.Zele albo ich mieszaniny, które straci-. - 3* ly swa zdolnosc pochlaniania kwasu krze¬ mowego, daja sie regenerowac. Uskutecz¬ nia sie to np. wprowadzajac te zele w ze¬ tkniecie z lugiem potasowym 1—5% -owym w stanie cieplym zapomoca mieszania al¬ bo prz©filtrowania przez filtr dla zelu, do¬ póty, az dostateczna ilosc kwasu krzemo¬ wego zostanie zwiazana przez lug. Zele rozpuszczalne w alkaljach, jak np. zel gli¬ nowy oraz inne zele, mozna regenerowac zapomoca roztworów potazu i sody, trój fo¬ sforanu sodowego i podobnych alkalicznych lub oddzielajacych alkalja zwiazków. Na¬ stepnie alkalja wyplókuje sie dopóty, do¬ póki odplywajaca woda nie stanie sie obo¬ jetna i zele mozna slosowac ponownia do usuwania kwasu krzemowego. Usuwanie kwasu krzemowego wchlonietego przez ze¬ le moze sie odbywac zapomoca innych suibstancyj, które, jaJk np. molibdeniany, tworza z kwasem krzemowym rozpuszczal¬ ne zlozone krzemiany. Tak wiec mozna wy¬ czerpane zele lub ich mieszaniny przepló- kac np. 1—5%-owym roztworem molib- denianu amonowego, filtrujac ten roztwór przez zele. Równiez i przez ogrzewanie, np. zapomoca obróbki goraca woda, albo zapo¬ moca przeprowadzania lub doprowadzania nagrzanej- pary wodnej, mozna uskutecz¬ nic regeneracje zelów. To samo osiaga sie, dzialajac na wyczerpane zele woda, zawie¬ rajaca wolny kwas weglowy, najlepiej pod cisnieniem. Usuniete zostaja przytem w postaci dwuweglanów nietylko czynniki nadajace wodzie twardosc, lecz takze zo¬ staja wydzielone duze ilosci kwasu krze¬ mowego.Na wyczerpane zele albo ich mieszani¬ ny mozna dzialac poszczególnemi srodka¬ mi regeneracyjnemi po kolei albo wszyst- kiemi srodkami jednoczesnie. Wchloniete zasady dadza sie wylugowac z zelów zapo¬ moca rozcienczonych wodnych roztworów kwasów, jako to okolo y2 — 1%-owym roztworem kwasu octowego, mrówkowego, solnego. W pewnych warunkach przecho¬ dzi przytem do roztworu i czesc kwasu krzemowego. Roztwory uzyte do regenera¬ cji mozna stosowac powtórnie az do cal¬ kowitej ich nieczynnosci, przyczem mozna niemi dzialac kilkakrotnie na ten sam ma- terjal albo stosowac je kolejno do regene¬ racji coraz to innych wyczerpanych zelów lub ich mieszanin. Dzieki obróbce wody za¬ pomoca zelów lub innych mieszanin zo¬ staje z niej usuniety nietylko rozpuszczo¬ ny kwas krzemowy, lecz takze substancje humusowe, siarkowodór i szereg innych za¬ nieczyszczen obok zwiazków nadajacych wodzie twardosc.Przyklad I. Zel tlenku zelaza wytraco¬ ny na zimno, np. zapomoca amonjaku, przemywa sie i suszy przy temperaturze okolo 80 — 90°C. Wysuszony zel (prze¬ mywanie moze sie odbywac równiez dopie¬ ro w tern stadjum) rozdrabnia sie na ziar¬ na odpowiedniej wielkosci i umieszcza sie w filtrze. Ciecz podlegajaca uwolnieniu od rozpuszczonego kwasu krzemowego przepuszcza sie z taka szybkoscia przez ta¬ ki filtr z zelu tlenku zelaza, aby przefiltro- wana ciecz zawierala jeszcze potrzebna ilosc kwasu krzemowego. Regulujac szyb¬ kosc przeplywu cieczy zawierajacej kwas krzemowy przez filtr, mozna odpowiednio otrzymac zadany stopien zawartosci kwa¬ su krzemowego w przefiltrowanej cieczy.Zawartosc kwasu krzemowego w surowej i w oczyszczonej wodzie oznacza sie meto¬ da Wincklera (Zeitschr. f. angew. Chemie 1914. Str. 511).W wodzie surowej, np. zawierajacej 17 mg kwasu krzemowego w litrze, mozna te zawartosc obnizyc do 3 mg na litr, stosujac szybkosc filtrowania 100 czesci objetoscio¬ wych wody przez 50 czesci zelu w ciagu czterech minut. Przy dalszem filtrowaniu zawartosc kwasu krzemowego w wodzie przefiltrowanej powoli wzrasta. Po przefii- trowaniu 80 000 czesci objetosciowych wo¬ dy przez ten sam filtr filtrat zawiera okolo 7,5 — 9 mg kwasu krzemowego. — 4 —Jesli szybkosc saczenia obnizyc cztero¬ krotnie, to zawartosc kwasu krzemowego w wodzie przefiltrowanej spada znowu do 5 mg. Po zregenerowaniu materjalu filtru¬ jacego otrzymuje sie ponownie stosunki pierwotne.Przyklad II. Zel tlenku glinowego stra¬ cony z technicznego roztworu chlorku gli¬ nowego niewielkim nadmiarem amonj akii na zimno, przemyty i wysuszony przy tem¬ peraturze okolo 80 — 90° C dziala tak sa¬ mo, jak zel "tlenku zelaza w przykladzie I.Regeneracje zelu tlenku glinowego usku¬ tecznia sie zapomoca Va% lusu sodowego, który mozna równiez stosowac do regene¬ racji zelu tlenku zelaza w przykladzie I.¦Przyklad III/ Tlenek cyrkonu stracony na zimno z roztworu chlorku cyrkonu amo¬ niakiem, a nastepnie przemyty i wysuszo¬ ny przy temperaturze okolo 70° — 90°C da- ie doskonaly zel, zdolny do wiazania du¬ zych ilosci kwasu krzemowego. Regenera¬ cja odbywa sie tak samo, jak w przykla¬ dzie I i II.Przyklad IV. Zel tlenku tytanowego o- trzymany z chlorku tytanowego w taki sam soosób, jak zel tlenku zelaza, wiaze rów- r»;-7 znaczne ilosci rozpuszczonego w wo¬ dzie kwasu krzemowego. Regeneracja jak w przykladach od I do III.Przyklad V. Stopiony albo wyprazony t1nek magnezu w postaci ziarnistej przy zetknieciu z woda przechodzi w zel wodo¬ rotlenku magnezowego, zdolnego do wia¬ zania znacznych ilosci kwasu krzemowego.Przv przefiltrowaniu jednak rozpuszcza sie czesc wodorotlenku magnezowego. Dlatego tez przed dalszem myciem nalezy wode jeszcze raz przesaczyc.Przyklad VI. Podobnie iak tlenek ma¬ gnezu dziala tlenek cynku. Równiez i tu- fai celowe iest oonowne przesaczenie, aby ^wolnie wode od zawieszonego tlenku cyn¬ kowego, wzglednie czastek wodorotlenku.Przyklad VII. Kwas cynowy stracony na zimno z podwójnej soli chlorku cynko¬ wego i sodowego daje po wysuszeniu pro¬ dukt hydrozelowy, pochlaniaj acy kwas krzemowy z wody. PL

Claims (17)

1. Zastrzezenia pat en t o w e. 1. Sposób usuwania rozpuszczonego kwasu krzemowego z cieczy, szczególniej z wody uzytkowej, znamienny tern, ze cie¬ cze te wprowadza sie w zetkniecie z nie- rozpuszczalnemi w wodzie zelami tlenków metali.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze sie stosuje nierozpuszczalne w wo¬ dzie zele tlenków takich metali, których roztwory soli przez stracenie alkaljami daja koloidalny wodorotlenek.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamien¬ ny tern, ze stosuje sie zele tlenków zelaza, glinu, magnezu, cyrkonu, cyny i t. d.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 — 3, zna¬ mienny tern, ze sie stosuje mieszaniny ze¬ lów.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1 —4, zna¬ mienny tern, ze sie stosuje zele wysuszone, przyczem najlepiej jest je stosowac w po¬ staci ziarn.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 1 — 5, zna¬ mienny tern, ze sie stosuje zele, albo mie¬ szaniny zelów zmieszane z materjalaniii o- bojetnemi organicznemi albo nieórganicz- nemi.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 1 — 6, zna¬ mienny tern, ze sie stosuje zele albo mie¬ szaniny zelów osadzone na obojetnem pod¬ lozu.
8. 8. Odmiana sposobu wedlug zastrz. 1— 7, znamienna tern, ze zamiast zelów tlen¬ ków metali stosuje sie czesciowo lub wy¬ lacznie takie zele albo ich mieszaniny, które zawieraja substancje reagujace zasa¬ dowo.
9. 9. Odmiana sposobu wedlug zastrz. 1— 8, znamienna tern, ze stosuje sie zamiast zelów lub ich mieszanin, albo lacznie z nie¬ mi, nierozpuszczalne w wodzie tlenki albowodorotlenki metali lub mieszaniny tylko tlenków albo tylko wodorotlenków metali, lub wreszcie mieszaniny tlenków metali z wodorotlenkami metali, które przy zetknie¬ ciu z woda wytwarzaja zele.
10. 10. Sposób wedlug zastrz. 1 — 9, zna¬ mienny tern, ze ciecze, a w szczególnosci wode przeznaczona do uzytku, przepu¬ szcza sie przez warstwe zelów albo ich mieszanin albo przefiltrowuje sie przez substancje tworzace z woda zele.
11. 11. Sposób wedlug zastrz. 1 — 10, zna¬ mienny tern, ze przed lub podczas usuwa¬ nia kwasu krzemowego uskutecznia sie u- suwanie zwiazków, nadajacych wodzie twardosc.
12. 12. Sposób regeneracji zelów, ich mie¬ szanin albo substancyj tworzacych zele, stosowanych w sposobach wedlug zastrz. 1 — 11, znamienny tern, ze sie do tego celu stosuje wodne roztwory alkaljów albo sub¬ stancyj, dzialajacych alkalicznie, skutkiem hydrolizy.
13. 13. Sposób regeneracji zelów, ich mie¬ szanin albo substancyj tworzacych zele, stosowanych w sposobach wedlug zastrz. 1 — 11, znamienny tern, ze uzyte zele lub ich mieszaniny obrabia sie wodnemi roz¬ tworami materjalów, które, jak np. molib- deniany, tworza z kwasem krzemowym roz¬ puszczalne w wodzie krzemiany zlozone.
14. 14. Soosób regeneracji zelów, ich mie¬ szanin albo substancyj, tworzacych zele, stosowanych w sposobach wedlug zastrz. 1 — 11, znamienny tern, ze zuzyte zele lub ich mieszaniny obrabia sie goraca woda al¬ bo para wodna.
15. 15. Sposób regeneracji zelów, ich mie¬ szanin albo substancyj tworzacych zele, stosowanych w sposobach wedlug zastrz. 1 — 11, znamienny tern, ze zuzyte zele lub ich mieszaniny obrabia sie wodnemi roz¬ tworami kwasów, np. wodaf zawierajaca kwas weglowy, octowy lub mrówkowy i tym podobne kwasy, pod cisnieniem zwyklem lub zwiekszonem.
16. 16. Sposób regeneracji zelów, ich mie¬ szanin albo substancyj tworzacych zele, stosowanych w sposobach wedlug zastrz. 1 — 11, znamienny tern, ze sie stosuje jed¬ noczesnie albo po kolei kilka rodzajów re¬ generacji, wymienionych w zastrz. 12—15.
17. 17. Sposób regeneracji zelów, ich mie¬ szanin albo substancyj tworzacych zele, stosowanych w sposobach wedlug zastrz. 1 — 16, znamienny tern, ze pochloniete przez zele lub ich mieszaniny zwiazki na¬ dajace wodzie twardosc usuwa sie zapomo- ca wodnych roztworów soli alkaljów, w szczególnosci zapomoca wodnego roztworu soli kuchennej. Arthur Rosenhcim. Zastepca: Inz. J. Wyganowski, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego, Warszawa. PL