PL30447B1 - - Google Patents

Description

Z cial zawierajacych wegiel, jak drew¬ na, wegla brunatnego, torfu, korka, wegla drzewnego, wegla kamiennego, pólkoksu itd., przez traktowanie ich kwasem siarko¬ wym, najlepiej stezonym, a takze innymi podobnie dzialajacymi kwasami, np. kwa¬ sem chlorosulfonowym, lub bezwodnikami kwasów, jak np. bezwodnikiem kwasu siar¬ kowego, lub mieszaninami takich zwiazków w odpowiednich warunkach pod wzgledem temperatury, stezenia, czasu traktowania oraz stosunków ilosciowych mozna wytwa¬ rzac produkty przemiany, zdolne do wy¬ twarzania z jonami metali zwiazków nie¬ rozpuszczalnych, ale ulegajacych wymianie z kationami.Takie ciala posiadaja te wlasciwosc, ze zatrzymuja w postaci nierozpuszczalnej ka¬ tiony wody lub roztworów solnych, podczas gdy aniony w postaci kwasów przechodza do filtratu. Jezeli do tych cial wcielono uprzednio kationy, to staja sie one zdolne wymieniac te kationy z kationami roztwo¬ rów solnych, z którymi stykaja. Wlasciwo¬ sci cial wymienionych pozwalaja na szero¬ kie zastosowanie ich. W szczególnosci ciala te moga byc stosowane do traktowania wo¬ dy do róznych celów. Ciala wymieniajace jony wodorowe zatrzymuja calkowicie ka¬ tiony wody, tak iz odplywajaca woda nie zawiera wcale lub prawie wcale kationów, a aniony rozpuszczonych w wodzie soli wy¬ stepuja w postaci kwasów.Na przyklad z wody, wykazujacej przy2 do 3° twardosci siarczanowej jeszcze 7 do 9° twardosci weglanowej, otrzymuje sie zupelnie pozbawiona twardosci wode o pn ponizej 3, w której zawarte aniony wystepuja w postaci kwasów, a wiec jako kwas siarkowy, solny i weglowy.Jezeli ciala aktywne naladowano uprze¬ dnio kationami, to przy traktowaniu wody tymi cialami otrzymuje sie równiez wode pozbawiona cial powodujacych jej twar¬ dosc, zawierajaca dzieki wymianie zasad zawarte w tpch cialach kationy, np. jony sodu, w postaci soli- odpowiadajacych so¬ lom znajdujacym sie uprzednio w tej wo¬ dzie i powodujacym twardosc wody.Przy traktowaniu cial, zawierajacych jony wodorowe, woda mozna wode zawiera¬ jaca kwas pozbawic calkowicie lub prawie calkowicie kwasu przez ogrzewanie lub dzialanie chemiczne. Przez ogrzewanie od¬ pedza sie dwutlenek wegla, podczas gdy przez dzialanie chemiczne mozna stracic jony kwasu siarkowego, jezeli do wody do¬ da sie obliczone ilosci soli barowych, a zwlaszcza takich, których aniony stanowi woda, jak np. wodorotlenku barowego, lub których jony stanowi kwas, dajacy sie la¬ two odpedzic, jak np. weglanu barowego.Filtrat otrzymany z odsaczania powstale¬ go osadu jest prawie calkowicie pozbawio¬ ny kwasu oraz soli.W celu otrzymywania wody zawieraja¬ cej siarczany mozna postepowac w ten spo¬ sób, ze po traktowaniu wody dodaje sie do niej tyle zwiazków zasadowych, np. w po¬ staci wodorotlenku sodowego lub sody, ze kwas siarkowy zostaje zobojetniony, po czym po odpedzeniu dwutlenku wegla po¬ zostaje woda zawierajaca siarczany.Mozna jednak równiez zmieszac te wo¬ de z woda, która przez wymiane zasad lub w inny sposób juz zostala pozbawiona skladników powodujacych jej twardosc, ale zawiera jeszcze weglany, i obie te wody zmieszac przy zachowaniu stosunku, przy którym weglany wody drugiego rodzaju wystarczaja do zobojetnienia kwasu siarko¬ wego wody pierwszego rodzaju. Przez od¬ powiednie mieszanie wód takich dwóch ro¬ dzajów mozna zmniejszac zawartosc siar¬ czanów w wodzie przez zobojetnianie tylko czesci kwasu siarkowego i przez stracanie pozostalej jego czesci; lub tez, o ile to jest pozadane, mozna otrzymywac wode, która zawiera jeszcze pewne ilosci weglanów. Ja¬ ko wode, pozbawiona wskutek wymiany za¬ sad skladników powodujacych jej twar¬ dosc, mozna oczywiscie równiez uznac ta¬ ka wode, która otrzymuje sie przez trakto¬ wanie jej cialami aktywnymi, naladowany¬ mi jonami potasowców.Jezeli jest rzecza pozadana, aby woda wykazywala jeszcze pewna twardosc siar¬ czanowa, to mozna postepowac w ten spo¬ sób, ze wolny kwas siarkowy usuwa sie przez dzialanie wapnem lub weglanem wa¬ pnia, a nastepnie postepuje sie tak, jak to powyzej opisano w odniesieniu do trakto¬ wania solami barowymi. Otrzymuje sie wówczas wode zawierajaca siarczan wa¬ pnia, którego zawartosc mozna zmieniac w sposób opisany powyzej. Taka woda za¬ wierajaca siarczany jest pozadana do ce¬ lów piwowarstwa.Mozna równiez kwas siarkowy przepro¬ wadzac w siarczany, powodujace twardosc wody, przez przepuszczanie poprzez mar¬ mur wody zawierajacej wolne kwasy siar¬ kowy i weglowy tak szybko, iz zobojetnia on jedynie kwas siarkowy, podczas gdy kwas weglowy, jak wiadomo, dziala na marmur bardzo wolno w stopniu nic nie znaczacym lub tez zupelnie nan nie dziala.Mozna równiez z korzyscia postepowac w ten sposób, ze wode przepuszcza sie poprzez ciala aktywne z taka szybkoscia lub tez przez tak krótki czas, iz odbywa sie niezupelne pozbawienie wody skladników powodujacych jej twardosc, a wiec np. wo¬ dzie o twardosci siarczanowej 3* pozosta¬ wia sie twardosc do 3°. Po usunieciu COi — 2 —przez ogrzewanie otrzymuje sie wode za¬ wierajaca siarczan wapnia.Zamiast marmuru mozna stasowac i in¬ ne weglany wapniowcowe, zwlaszcza natu¬ ralne weglany wapniowcowe, jak dolomit i magnezyt, jezeli pragnie sie miec wode o innych skladnikach powodujacych jej twardosc. Zamiast cial naturalnych moga byc stosowane i sztuczne, np. stracony we¬ glan wapnia, wodorotlenek wapnia lub we¬ glan magnezu, oddzielnie lub w mieszani¬ nie. Jezeli dla otrzymania wody odpowie¬ dniej do celów piwowarstwa nie wystarcza¬ laby jej twardosc gipsowa, otrzymywana w powyzszy sposób, to mozna te twardosc powiekszyc przez dodatkowe rozpuszczenie gipsu w wodzie, np. przez przepuszczanie wody przez gips mineralny lub tez przez dodanie wolnego kwasu siarkowego w ilo¬ sciach odpowiadajacych zadanej twardosci gipsowej.Poprzez 100 czesci objetosciowych pro¬ duktów wymiany, otrzymanych w sposób powyzej opisany, mozna np. przepuszczac wode o 2—3° twardosci gipsowej i 7—9° twardosci weglanowej z taka szybkoscia, ze w ciagu godziny przechodzi poprzez taki filtr 5—10-ciokrotna ilosc wody w stosunku do uzytego produktu jako filtru, a wiec przy zastosowaniu jednego litra cial aktyw¬ nych przepuszcza sie przez godzine 5 — 10 litrów wody. Szybkosc przepuszczania wo¬ dy zalezy od wielkosci ziarn produktu uzy¬ tego jako filtr i moze byc zwiekszona przy zastosowaniu materialu bardziej rozdrob¬ nionego, podczas gdy spadek szybkosci przeplywu osiaga sie bardzo korzystnie przy stosowaniu cial o bardzo grubych ziar¬ nach. Ilosc wody przemienionej np. przez uzycie jednego litra cial aktywnych wynosi okolo 100-krotna objetosc zastosowanego takiego ciala. Przy podanym powyzej skla¬ dzie woda posiada wartosc pif ponizej 3 i wykazuje, przy badaniu na osad, calkowi¬ ty lub prawie calkowity brak soli.Odzyskiwanie wyczerpanego ciala ak¬ tywnego otiaga sie przez to, ze traktuje sie je kwasem tworzacym latwo rozpuszczalne lub co najmniej nietrudno rozpuszczalne sole wapniowcowe, zwlaszcza sole wapnia, wskutek czego wskazane jest stosowanie kwasu solnego nawet w stanie surowym.Stezenie kwasu solnego powinno odpowia¬ dac wartosci p// = 1 lub nizszej, w kazdym jednak razie wartosc ta musi byc wieksza od ph ciala aktywnego, gdyz w przeciw¬ nym razie pochloniete wapniowce nie be¬ da mogly byc oddane z powrotem. Po przepuszczeniu przez cialo aktywne kwasu solnego i po wymyciu jest ono znów goto¬ we do dalszego uzytku.Jezeli zastosuje sie ciala aktywne, na¬ ladowane np. jonami sodu, to nastepuje wymiana zasad dokladnie takiego rodzaju, jak przy uzyciu znanych wymienników za¬ sad. Sposób pracy jest dokladnie taki sam, jak podano w powyzej opisanym przykla¬ dzie, z ta tylko róznica, ze otrzymana wo¬ da zawiera ilosci soli potasowcowych, od¬ powiadajace solom wapniowcowym. W tym przypadku regeneracje uskutecznia sie za pomoca roztworu soli potasowcowej, np. soli kuchennej lub siarczanu sodu, i po wy¬ myciu cialo aktywne jest gotowe na nowo do przeprowadzania wymiany zasad. Zdol¬ nosc wymiany odpowiada wartosci podanej w powyzej opisanym przykladzie.Cialo aktywne rozklada równiez sole potasowcowe, to jest zatrzymuje jony me¬ tali potasowcowych tak, iz równiez roztwo¬ ry soli potasowcowych zostaja uwolnione od ich kationów i przez traktowanie ciala aktywnego kwasem osiaga sie rozpuszcze¬ nie jonów potasowcowych, a w ten sposób i regeneracje ciala aktywnego. Równiez i inne jony metali ciezkich lub lekkich, z którymi przy pomocy ciala aktywnego mozna przeprowadzac wszelkie takie wy¬ miany, jakie wynikaja z rodzaju tych cial i soli, sa zatrzymywane przez cialo aktyw¬ ne. Na przyklad staje sie rzecza mozliwa, ze sole jednego kwasu przemienia sie sy- 3stematycznie na sole innego kwasu lub tez ze sole jednego kwasu przemienia sie na in¬ ne sole tegoz samego kwasu. Przez po¬ nowne stosowanie tak otrzymanego nowego roztworu solnego, który moze byc równiez kwasny, mozna stale potegowac zawartosc soli w roztworze.Dalsza mozliwosc stosowania sposobu polega na tym, ze wode wykazujaca po traktowaniu jej cialem aktywnym jeszcze twardosc siarczanowa, w celu calkowitego pozbawienia jej twardosci i przemiany twardosci siarczanowej na siarczan sodu, ewentualnie po usunieciu dwutlenku wegla, poddaje sie dalszemu traktowaniu za po¬ moca wymienników- zasad, które równiez stanowic moga ciala aktywne. Takie trak¬ towanie moze byc dokonywane równiez na filtrze, który w górnej swej czesci wypel¬ niony jest masa aktywna traktowana kwa¬ sem, a w dolnej swej czesci — masa aktyw¬ na, zawierajaca jony sodu. Taka o podob¬ nym dzialaniu mase, jakkolwiek nieuwar- stwiona, mozna otrzymac przez traktowa¬ nie ciala aktywnego lub jego regeneracje za pomoca kwasnego roztworu solnego.Wspomniano juz, ze przy stosowaniu sposobu wedlug wynalazku istnieje równiez mozliwosc otrzymywania wody zawieraja¬ cej gips, która posiada wazne znaczenie do celów piwowarstwa. Tego rodzaju sposo¬ by polegaja w zasadzie na tym, ze wode traktowana materialem zawierajacym we¬ giel oraz pewne ilosci wolnego kwasu siar¬ kowego, odpowiadajace twardosci gipsowej, poddaje sie dzialaniu, dzieki któremu w wodzie pozostaje lub zostaje wcielona ilosc gipsu, odpowiadajaca pierwotnej twardosci siarczanowej wody. Twardosc gipsowa wody mozna przy tym powiekszyc przez dodatkowe rozpuszczenie w niej gipsu, pod¬ czas gdy twardosc weglanowa usuwa sie calkowicie lub tez tylko w dowolnym sto¬ pniu.Stwierdzono poza tym, ze cel ten mozna osiagnac w sposób prosty i ekonomiczny korzystnie w ten sposób, ze wode, pozba¬ wiona twardosci i zawierajaca wolne kwa¬ sy w ilosci mniej wiecej odpowiadajacej twardosci gipsowej, zadaje sie takimi ilo¬ sciami wody nie pozbawionej twardosci, ze co najmniej zostaje stracony kwas mineral¬ ny przez weglany tej nie pozbawionej twar¬ dosci wody. Jezeli np. zastosuje sie wode wykazujaca 1/3 twardosci gipsowej i 2/3 twardosci weglanowej, to do 1 czesci obje¬ tosciowej wody calkowicie pozbawione) twardosci dodaje sie polowe objetosci wo¬ dy nie pozbawionej twardosci, przez co otrzymuje sie V!-± objetosci wody, której twardosc siarczanowa odpowiada pierwot¬ nej twardosci siarczanowej wody nie po¬ zbawionej twardosci. Jezeli np. woda wy¬ kazuje 4° twardosci siarczanowej i 8° twar¬ dosci weglanowej, to otrzymuje sie poste¬ pujac w sposób opisany wode, wykazujaca jeszcze 4° twardosci siarczanowej. Jezeli doda sie wiecej wody nie pozbawionej twar¬ dosci, to otrzymana woda bedzie jeszcze wykazywala pewna twardosc weglanowa.Sposób ten posiada te znaczna zalete, ze tylko czesc wody mozna pozbawiac twardo¬ sci, podczas gdy znaczna jej czesc, tj., jak to wynika z powyzszego przykladu, 50^ wody pozbawionej twardosci lub 1/3 calko¬ witej ilosci wody nie wymaga zadnego trak¬ towania. Przy takiej odmianie wykonania sposobu wedlug wynalazku mozna oczywi¬ scie wyzyskac równiez wszystkie powyzej opisane mozliwosci majac na celu podnie¬ sienie stopnia twardosci siarczanowej lub zmiany stopnia tej twardosci siarczanowej wzglednie stosowac lacznie z opisana co tylko odmiana wykonywania sposobu.Dotychczas znane wymienniki zasad, zwlaszcza stosowane w technice, stanowia wylacznie ciala zawierajace jako podstawe kwas krzemowy, polaczony z amfoterycz- nymi tlenkami metali, zwlaszcza zelaza i glinu, ewentualnie równiez z ich mieszani¬ nami, oraz zawierajace potasowce jako jo¬ ny zdolne do wymiany zasad. Takie wy- 4mienniki zasad sa to ciala stosunkowo wrazliwe, zwlaszcza na dzialanie wolnych kwasów, np. kwasu weglowego, zawartych w wodzie, jak równiez na dzialanie ciepla w podwyzszonej temperaturze. Wrazli¬ wosc na wyzsze temperatury wykazuja i takie w technice stosowane wymienniki zasad, które na dzialanie kwasu weglowego sa stosunkowo malo wrazliwe, tak iz naj¬ bardziej nawet odporne wymienniki zasad nie wytrzymuja przez czas dluzszy tempe¬ ratur 40 — 50°C.Dzialanie nagryzajace wód polega w za¬ sadzie na tym, ze zasady i amfoteryczne tlenki metali zostaja rozpuszczone, jak równiez znaczne ilosci kwasu krzemowe¬ go przechodza do roztworu, a przy tym na¬ stepuje pogorszenie sie wlasciwosci fizycz¬ nych, w szczególnosci zmniejszenie twar¬ dosci wymienników zasad tak, iz ciala te po krótkim czasie nie nadaja sie do uzytku.W przeciwienstwie do tego stwierdzono, ze wymienniki zasad, zawierajace — jako glówny skladnik — wegiel, sa niezwykle odporne i mozna traktowac je woda lub roz¬ tworami wodnymi o znacznie wyzszej tem¬ peraturze, np. o temperaturze wrzenia, bez obawy zniszczenia ich lub godnego uwagi obnizenia ich zdolnosci wymiany. Dzieki te¬ mu goraca ciecz, np. wode, mozna prze¬ puszczac bezposrednio poprzez wymiennik zasad bez potrzeby uprzedniego chlodzenia jej, przez co unika sie strat cieplnych i osiaga sie wszelkie korzysci z wstepnego ogrzewania wody, a wiec odpedzanie ga¬ zów, zwlaszcza dwutlenku wegla, przemia¬ ne dwuweglanu wapnia na trudno rozpusz¬ czalny weglan wapnia i czesciowo stracenie go. Jednoczesnie mozna przy tym przepro¬ wadzic traktowanie chemiczne przez doda¬ nie np. sody, wapna, wodorotlenku sodowe¬ go, fosforanu sodowego i zmniejszyc w ten sposób czesciowo twardosc wody.Oczywiscie, filtr sluzacy do pozbawia¬ nia wody twardosci dziala dluzej, jezeli stosuje sie wode o twardosci uprzednio cze¬ sciowo zmniejszonej.Wymienniki zasad zawierajace wegiel moga znalezc zastosowanie zarówno jako wymienniki zasad dla wodoru, jak równiez i dla potasowców lub wapniowców.Dzialanie wodoru wymienników zasad, zawierajacych wegiel, polega na tym, ze za¬ sady zawarte w wodzie lub w wodnych cie¬ czach zostaja zwiazane z cialem wymienia¬ jacym, przy czym jony wodorowe przecho¬ dza do roztworu tak, iz otrzymuje sie prze¬ sacz kwasny, zawierajacy obok wolnego kwasu weglowego wolny kwas mineralny, jezeli ciecze zawieraja sole kwasów mine¬ ralnych. Dzialanie wymienników zasad, zawierajacych potasowce lub inne zasady, jest juz dawno znane.Jezeli ogrzewa sie np. wode o 9° twar¬ dosci weglanowej i 3° twardosci siarczano¬ wej, to nastepuje wydalenie wolnego dwu¬ tlenku wegla i przemiana dwuweglanu wapnia na weglan wapnia. Twardosc we¬ glanowa obniza sie do okolo 3 — 4°. W za¬ leznosci od czasu ogrzewania moze ona na¬ wet wyniesc jeszcze mniej. Nastepnie wo¬ de wprowadza sie bezposrednio na filtr z wymienników zasad zawierajacych we¬ giel albo tez odfiltrowuje ja sie uprzednio, aby oddzielic ja od osadu weglanu wapnia.Jako wymiennik zasad moze sluzyc rów¬ niez wymiennik zasad zawierajacy wegiel oraz zarówno jony wodorowe, jak i jony metali potasowcowych, przy czym zachodza wspomniane przemiany. Wydajnosc filtru zostaje prawie podwojona dzieki opisane¬ mu wstepnemu ogrzewaniu wody, gdyz twardosc wody spada do okolo polowy po¬ przedniej wartosci.W podobny sposób mozna filtrowac równiez wode uprzednio wstepnie chemicz¬ nie traktowana lub czesciowo pozbawiona twardosci. W tym celu do wody dodaje sie pewna ilosc wapna, wystarczajaca do zwiazania znajdujacego sie w wodzie kwa¬ su weglowego, zwiazanego w postaci dwu- 5weglanu wapnia lub bedacego w stanie wol¬ nym. Pozbawianie wody twardosci moze przy tym byc doprowadzone do okolo 2° twardosci weglanowej, ewentualnie i poni¬ zej, po czym po odfiltrowaniu osadu z cial powodujacych twardosc wody, wode cze¬ sciowo pozbawiona twardosci przepuszcza sie w stanie ogrzanym przez filtr.Podobnie wykonuje sie sposób wedlug wynalazki jezeli poza wapnem dodaje sie jeszcze sody w celu zwiazania cial, powodu¬ jacych twardosc wody i zwiazanych z kwa¬ sem mineralnym, przy czym ogólny stopien twardosci wody obniza sie dookolo 1V2—2°.Wydajnosc filtru powieksza sie dzieki te¬ mu wielokrotnie. PL

Claims (8)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób traktowania wody i roztwo¬ rów solnych, znamienny tym, ze stosuje sie produkty przemiany cial zawierajacych we¬ giel, otrzymywane przez traktowanie cial zawierajacych wegiel, mianowicie drewna, wegla brunatnego, torfu, korka, wegla drzewnego, wegla kamiennego i pólkoksu, kwasem siaricowym, najlepiej stezonym kwasem chlorosulfonowym lub bezwodni¬ kiem kwasu siarkowego albo ich mieszani¬ nami w takich warunkach co do temperatu¬ ry, stezenia, czasu traktowania i stosunków ilosciowych, aby uzyte produkty przemiany byly zdolne tworzyc z jonami metali zwiaz¬ ki, aczkolwiek nierozpuszczalne, lecz podle¬ gajace wymianie z kationami.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tyra, ze stosuje sie ciala naladowane jona¬ mi wodoru lub jonami metali.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, zna¬ mienny tym, ze wod^ zawierajaca kwas siarkowy traktuje sie solami potasowców zobojetniajacymi calkowicie lub czesciowo kwas siarkowy lub tez woda zawierajaca takie sole, dzieki czemu otrzymuje sie wo¬ de zawierajaca tylko siarczany lub glównie Majdany.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 — 3, zna¬ mienny tym, ze wode zawierajaca gips pod* daje sie zetknieciu z cialem aktywnym przez tak krótki okres czasu, aby zachowac w tej wodzie jej twardosc gfrpsowa calko* wicie lub tylko czesciowo, przy czym zwiek¬ szenie lub zmiane twardosci gipsowej prze-. prowadza sie dodatkowo.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze wode zawierajaca gips traktu- ne dodatkowo wymiennikiem zasad, wymienia- ' jacym jony wapniowe na jony potasowoo- we, ewentualnie po wydaleniu z tej wody dwutlenku wegla.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 1 — 5, zna¬ mienny tym, ze wode traktuje sie kwasnym roztworem soli potasowcowych w celu otrzymania wody zawierajacej siarczany potasowcowe.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 1 — 6, zna¬ mienny tym, ze do wody pozbawionej twar¬ dosci dodaje sie wody nie pozbawionej twardiosci, ewentualnie przy zachowaniu warunków podnoszacych lub obnizajacych stopien twardosci siarczanowej i co naj¬ mniej w takich ilosciach, aby wolne kwasy nieorganiczne zostaly zobojetnione przez weglany zawarte w wodzie nie pozbawionej twardosci, dzieki czemu otrzymuje sie wo¬ de o twardosci siarczanowej.
8. 8. Sposób wedlug zastrz. 1 — 7, zna¬ mienny tym, ze wode goraca, wode ogrzana do wrzenia lub roztwory wodne, ewentual¬ nie po ogrzewaniu wstepnym, przeprowa¬ dza sie poprzez wymienniki zasad, zawiera¬ jace wegiel jako skladnik zasadniczy. Permutit A k t ieng e s el 1 schaf t Zastepca: inz. J. Wyganowski rzecznik patentowy SUatatruckerel Warecka — Nr. 8472-42. PL