PL30304B1 - Sposób usuwania soli i kwasów, prócz kwasu krzemowego, z cieczy, zwlaszcza wody - Google Patents

Description

Znane sa liczne sposoby oczyszczania wody do celów przemyslowych i do uzytku domowego, zwlaszcza zas do zasilania kot¬ lów parowych. Sposoby te polegaja cze¬ sciowo na stracaniu chemicznym lub ad¬ sorpcji substancji rozpuszczonych w wo¬ dzie oraz na usuwaniu ich, zwlaszcza zas na usuwaniu przez wymiane zasad zwiazków powodujacych twardosc wody.Wszystkie te sposoby posiadaja te nie¬ dogodnosc, ze otrzymywana woda zawiera mniejsze lub wieksze ilosci soli potasow- ców, powstalych wskutek przemiany soli wapniowców, a wiec ze zwiazków powodu¬ jacych twardosc wody. Prócz tego nalezy tu równiez uwzglednic te ilosci soli pota- sowców, jakie sie znajduja prawie we wszystkich wodach obok soli wywoluja¬ cych twardosc i nie daja sie usunac za po¬ moca zadnego z powyzszych sposobów.Przez wymiane jonów wodorowych osiaga sie calkowite lub prawie calkowite usuniecie z wody jej kationów. Jednakze aniony pozostaja przy tym zasadniczo w roztworze, wskutek czego otrzymuje sie Wode zawierajaca wolny kwas weglowy, pochodzacy z twardosci weglanowej, i wol¬ ny kwas mineralny, pochodzacy z twar¬ dosci siarczanowej lub twardosci niewe- glanowej. Wolny kwas weglowy mozna z latwoscia usunac np. przez przewietrza¬ nie, stosowanie zmniejszonego cisnienia,ogrzewanie lub w podobny sposób. Inaczej jednak przedstawia sie sprawa w przy¬ padku obecnosci kwasów mineralnych, po¬ niewaz sa one badz zupelnie nielotne, badz tez wskutek rozcienczenia nie daja sie odpedzic nawet wówczas, gdy sa lotne.Poniewaz jednak wody, zawierajacej kwas mineralny, w wiekszosci przypadków, nie mozna stosowac do uzytku, zwlaszcza zas do zasilania kotlów, wiec te kwasy mi¬ neralne nalezalo ponownie zobojetniac wzglednie proces wymiany przeprowadzac w taki sposób, aby juz podczas samego procesu wymiany nastepowalo zobojetnie¬ nie kwasów mineralnych, W tych wszyst¬ kich przypadkach do wody wprowadza sie dodatkowo co najmniej taka ilosc soli, jaka odpowiada twardosci siarczanowej.Wode mozna co prawda pozbawic tej soli przez stracenie kwasu siarkowego za po¬ moca zasad, które tworza z nim sole trud¬ no rozpuszczalne, albo tez za pomoca soli takich zasad, których anion daje sie z lat¬ woscia usunac, np. za pomoca wodorotlen¬ ku baru lub weglanu baru, jednakze proces ten przebiega stosunkowo wolno i niecal¬ kowicie, zwlaszcza przy uzyciu weglanu baru. Ponadto bardzo drobny osad osiada w ciagu dosc dlugiego okresu czasu, a prócz tego wystepuja trudnosci przy dozowaniu, poniewaz nalezy stosowac scisle równowazne ilosci substancji, a nie¬ zaleznie od tego, przy uzyciu weglanu ba¬ ru, dzieki zraszaniu, do cieczy przedostaja sie zawsze pewne ilosci weglanu baru.Wreszcie nalezy zaznaczyc, ze sposób ten nie nadaje sie zupelnie do usuwania kwasu solnego.Wode wolna od soli lub tez uboga w sól otrzymuje sie wedlug wynalazku w ten sposób, ze wode, która przez wymiane jo¬ nów wodorowych utracila swe kationy me¬ talowe i zawiera przy tym pewna ilosc jo¬ nów wodorowych, styka sie z takimi sub¬ stancjami, które wiaza kwasy nie oddajac przy tym wodzie skladników szkodliwych.Jetko tego rodzaju substancje okazaly sie korzystnymi zwlaszcza tlenki wzglednie wodorotlenki takich metali, które tworza nierozpuszczalne zwiazki zasadowe, np. tlenki wzglednie wodorotlenki zelaza, gli¬ nu, cynku, cyny i podobne, nie wywiera¬ jace szkodliwego dzialania fizjologiczne¬ go. Mozna jednak równiez stosowac i inn£ tlenki lub wodorotlenki metali, np. odpo¬ wiednie zwiazki miedzi, olowiu oraz inne o takim samym lub podobnym dzialaniu.Sposób wedlug wynalazku moze byc przeprowadzany rozmaicie.Wode kwasna mozna zmieszac z nad¬ miarem np. szlamowatego wodorotlenku zelaza, który sie otrzymuje z soli zelaza trójwartosciowego przez stracanie za po¬ moca substancji zasadowych na cieplo lub zimno. Wode zmieszana z tym wodoro¬ tlenkiem filtruje sie nastepnie w celu otrzymania wody obojetnej, zawierajacej zaledwie nieznaczne ilosci soli i malo róz¬ niacej sie od wody destylowanej, tym bar¬ dziej, ze wskutek odkrzemiajacego dziala¬ nia wodorotlenku zelaza z wody tej zosta¬ je prawie calkowicie usuniety kwas krze¬ mowy.Inny przyklad wykonania sposobu po¬ lega na tym, ze sprasowane i wyplukane wodorotlenki metali suszy sie, przy czym proces suszenia przeprowadza sie w taki sposób, aby odpedzenie wody konstytucyj¬ nej nie bylo calkowite. Otrzymane pro¬ dukty, zawierajace jeszcze np. od 10% do 20% wody dajacej sie odpedzic przez za¬ rzenie, poddaje sie odpowiedniemu ziar¬ nowaniu, po czym napelnia sie nimi filtr, przez który filtruje sie wode kwasna. Fil¬ trowanie mozna przeprowadzac zarówno na zimno, jak i na cieplo, jednakze wy¬ daje sie, ze na zimno mozna uzyskac lep¬ sze wyniki.Nieco odmienny przyklad wykonania sposobu polega na tym, ze wode kwasna przepuszcza sie przez kawalki samych me¬ tali, którym nadano celowo znaczna po- — 2 —wierzchnie, wzglednie w inny sposób styka ja z nimi, przy czym w przypadku zasto¬ sowania metalu, tworzacego odmiane dwu- wartosciowa, jak np. zelaza, nalezy spo¬ wodowac, aby nastapilo calkowite wytwo¬ rzenie sie wyzszego stopnia utlenienia przez odpowiednie doprowadzenie po¬ wietrza lub innych srodków utleniajacych, np. nadmanganianu albo kwasu nadman- ganowego, braunsztynu lub kwasu nad- siarkowego, ich soli i produktów przemia¬ ny, takich jak nadtlenek wodoru, lub tez przez doprowadzenie ozonu, chloru albo podobnych substancji, albo wreszcie przez utlenienie anodowe. W wyniku powyzsze¬ go nastepuje wytworzenie sie tlenków wzglednie wodorotlenków z samych metali.Mozna przy tym stosowac wszelkie czyn¬ nosci sluzace do przyspieszania powstawa¬ nia wodorotlenków. Zamiast czystych me¬ tali mozna stosowac stopy metali, np. sto¬ py cynku i aluminium; mozna równiez przez uzycie kilku metali, które sie miesza ze soba, np. miedzi i zelaza, wytworzyc wewnatrz metalowego filtru ogniwa z tych metali.Mozna równiez stosowac materialy po¬ chodzenia naturalnego o tych samych wla¬ sciwosciach, np. bauksyt, braunsztyn lub rudy lakowe, albo tez rude szpatowa. Przy uzyciu rudy ostatnio wymienionej koniecz¬ ne jest dodatkowe traktowanie uzytego materialu srodkami utleniajacymi, wymie¬ nionymi powyzej, w celu przemiany zelaza dwuwartosciowego na trójwartosciowe. Je¬ zeli nie usunieto juz uprzednio kwasu we¬ glowego, wówczas dziala on równiez na weglan zelazawy i ta sól zelaza dwuwar¬ tosciowego pod dzialaniem srodków utle¬ niajacych zostaje równiez przeprowadzo¬ na w postac trójwartosciowa.Jezeli wskutek zbyt duzego stezenia jo¬ nów wodorowych (przy kwasowosci odpo¬ wiadajacej prawie punktowi obojetnosci) nie nastepuje utlenienie zelaza, wówczas przez dodanie nieznacznej ilosci zasad na¬ daje sle" wodzie mniejsze stezenie joliów wodorowych, a wiec nadaje sie jej slaby odczyn zasadowy, po czym juz utlenianie, np. rówiniez za pomoca powietrza, przebie¬ ga szybko.Skoro poddaje sie obróbce bardziej ste¬ zone roztwory soli, np. wode morska, wów¬ czas na ogól nie udaje sie usunac soli przez jednorazowe traktowanie takiej wody wy¬ miennikami jonów wodorowych i srodka absorbujacego kwasy. W celu osiagniecia w tym przypadku dostatecznie dobrego wy¬ niku roztwór nalezy przeprowadzic przez uklad filtrów, które sa wypelnione na prze¬ mian wymiennikiem jonów wodorowych i srodkiem absorbujacym kwasy, przy czym filtrów takich moze byc np. trzy lub dzie¬ siec albo jeszcze wieksza liczba, aby ucho¬ dzaca z nich woda byla pozbawiona soli w stopniu zadanym, to jest czesciowo lub calkowicie. Kolejnosc wlaczenia poszcze¬ gólnych par filtrów z wymiennikiem jonów wodorowych i srodkiem absorbujacym kwasy moze siej zmieniac, tak ze ostatnie pary filtrów moga wypasc np. na pierw¬ szym miejscu itd.Jak podano powyzej, przy traktowaniu wód kwasnych nastepuje nie tylko usunie¬ cie kwasu przez zwiazanie go, lecz równiez usuniecie kwasu krzemowego przez ad¬ sorpcje. Nalezy przy tym podkreslic, ze przez obróbke wody za pomoca tlenków lub wodorotlenków metali zostaja jedno¬ czesnie usuniete inne zanieczyszczenia wo¬ dy, np. substancje humusowe, o ile nie usu¬ nieto ich uprzednio.Do obróbki w celu wymiany jonów mozna stosowac wode, która uprzednio od- krzemiono, np. wode potraktowana odpo¬ wiednimi zwiazkami magnezu albo tlenka¬ mi wzglednie wodorotlenkami lub zelami metali. Mozna równiez wode przed wymia¬ na jonów potraktowac innymi srodkami zmiekczajacymi, powodujacymi czesciowe zmiekczenie, podczas gdy ostateczne zmiekczenie przeprowadza sie przez wy- — 3 —miatie jonów. We wszystkich wymienio¬ nych sposobach naJlezy postepowac tak, aby sole potasowców nie dostaly sie do wody zupelnie lub tez dostaly sie w moz¬ liwie malej ilosci.Sposób niniejszy moze byc stosowany nie tylko przy traktowaniu wody zawiera¬ jacej substancje, które powoduja jej twar¬ dosc, lecz równiez i przy traktowaniu ta¬ kich wód, które zawieraja inne sole, np, sole potasowców, ewentualnie obok sub¬ stancji, które powoduja twardosc; a wiec na ogól biorac sposób ten mozna stosowac w przypadku rozcienczonych roztworów soli, które obok np. weglanów lub dwu¬ weglanów zawieraja równiez sole kwasów mineralnych lub innych.Regeneracje wymienników przeprowa¬ dza sie za pomoca kwasów, podczas gdy zwiazki metali w przypadkach, gdy jest to oplacalne, regeneruje sie za pomoca roz¬ tworów zasadowych, np. amoniaku, lugu sodowego, weglanu, sodu i podobnych zwiazków, przy czym zwiazki zasadowe przemienia sie ponownie na wodoro¬ tlenki.Przyklad. Traktowaniu sposobem we¬ dlug wynalazku poddano wode, która przy ogólnej twardosci 10,5 stopni (niemiec^ kich) wykazywala twardosc weglanowa = 7,6° oraz twardosc nieweglanowa = 2,9°, przy czym woda ta zawierala równiez sole potasowców w ilosci scisle równowaznej twardosci 3°, a ponadto — 16 mg S1O2 w litrze.Wode te przeprowadzono poczatkowo przez zasadowy wymiennik weglowy, zre¬ generowany za pomoca kwasu solnego, a nastepnie przez wysuszony, drobno zziar- nowany zel tlenku zelaza. Zastosowano przy tym dwie czesci objetosciowe wy¬ miennika na jedna czesc objetosciowa zelu tlenku zelaza, przy czym przez ten ladu¬ nek przeprowadzono dwiescie czesci obje¬ tosciowych wody z szybkoscia 10 czesci objetosciowych na godzine. Calkowita ilosc wody, która opuscila ostatni filtr, miala od¬ czyn obojetny.Pierwsza polowa ilosci uzytej wody* a wiec 100 czesci objetosciowych, zawierala srednio 15,5 mg NCI2SO4 i 1,3 mg SiO* w litrze, a druga polowa, a wiec równiez 100 czesci objetosciowych, zawierala sred¬ nio 70 mg Na2SOi i 5,2 mg SiOz w litrze! Woda zas w calej swej masie nie wyka¬ zywala zadnej twardosci.Powyzszy przyklad wykazuje, ze z pierwszej polowy calkowitej ilosci wody poddanej obróbce zatrzymana zostala prawie calkowita ilosc soli, znajdujaca sie w surowej wodzie pod postacia soli po- tasowcowych, podczas gdy z drugiej polo¬ wy — pozostala ilosc soli odpowiadajaca zawartosci soli potasowcowych w wodzie surowej.Traktowaniu wedlug wynalazku moz¬ na poddawac nie tylko roztwory wodnef lecz równiez roztwory w sensie wymiany jonów substancji nieczynni, np. roztwory cukru, które maja byc pozbawione za¬ wartych w nich soli wapniowych lub soli potasowców. Wiadomo, ze obecnosc tych soli bardzo utrudnia krystalizacje cukru.Powyzej opisany sposób usuwa calkowi¬ cie te niedogodnosc, gdyz umozliwia uzy¬ skiwanie roztworów cukru calkowicie lub prawie calkowicie wolnych od soli. PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia.patentowe. 1. Sposób usuwania soli i kwasów, prócz kwasu krzemowego, z cieczy* zwlaszcza wody, oraz z roztworów cukru, zawierajacych sole wapniowe lub potasow- cowe, znamienny tym, ze najpierw z cieczy takiej usuwa sie w znany sposób prawie calkowicie lub praktycznie biorac calko¬ wicie kationy metali, przy czym do cie¬ czy przechodza wówczas jony wodorowe, a nastepnie tak otrzymana ciecz kwasna styka sie tak dlugo z substancjami, które wiaza kwasy, a mianowicie ze sztucznymi — 4 —lub naturalnymi tlenkami albo wodoro¬ tlenkami lub podobnie dzialajacymi zwiaz¬ kami metali, tworzacymi nierozpuszczal¬ ne zwiazki zasadowe, az zaczna sie tworzyc normalne sole rozpuszczalne, po czym zasadowe zwiazki wzglednie zuzyte srodki wiazace kwas moga byc regenerowane przez traktowanie cieczami zasadowymi.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, zna¬ mienny tym, ze do odkwaszania cieczy stosuje sie tlenki lub wodorotlenki metali w postaci szlamowatej.
3. 3. Sposób wedlug zastrz, 1 — 2, zna¬ mienny tym, ze wode kwasna filtruje sie przez suszone zele o odpowiedniej wiel¬ kosci ziarna.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 — 3, zna¬ mienny tym, ze odkwaszanie wody prze¬ prowadza ,sie za pomoca wodorotlenków metali lub stopów metali albo ich mie¬ szanin, które otrzymuje sie bezposrednio podczas obróbki wody kwasnej przez sty¬ kanie tej wody z duzymi powierzchniami samych metali, ewentualnie w obecnosci powietrza albo innych srodków utleniaja¬ cych wzglednie powietrza i innych srod¬ ków utleniajacych.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1—4, zna¬ mienny tym, ze przed traktowaniem wody substancjami wiazacymi kwasy usuwa sie z niej kwas weglowy.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 1 — 5, w przy¬ padku gdy obróbce poddaje sie bardziej stezone roztwory soli, znamienny tym, ze przeprowadza sie kilka kolejnych zabie¬ gów obróbki za pomoca substancji wiaza¬ cych kationy i aniony.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 1 — 6, zna¬ mienny tym, ze jako produkt wyjsciowy stosuje sie wode odkrzemiona (lub zmiek¬ czona, lecz nie przez wymiane jonów), przy czym nalezy baczyc, aby do wody nie dostaly sie zadne zbedne sole po- tasowcowe. Permutit Aktiengesellschaft Zastepca: inz. J. Wyganowski rzecznik patentowy Staatsdruckerei Warschau^Nr. 7413-42. PL