CH322975A - Verfahren zur Herstellung von Chlordioxyd, insbesondere zur Wasserentkeimung. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von     Chlordioxyd,    insbesondere zur Wasserentkeimung    Die Erfindung bezieht sieh auf die Her  stellung von Chlordioxyd. Zur Herstellung  von Chlordioxyd sind verschiedene Verfahren  bekannt.     Gewöhnlich    wird Chlordioxyd     aus            Chloriten,        besonders        Natriumchlorit,    durch  Zusatz von Säuren freigemacht.

   Die Reaktion  verläuft im allgemeinen nach der Formel    5     NaC102        +    2 H2S04 = 2     Na2S04    + 2 H20 + 4 C102 +     NaCl.       Ein solches Chlordioxyd enthält aber stets  noch geringe Mengen von     Säuren    und Chlor.  Das gleiche gilt von der Herstellung     des          Chlordioxydes    durch Einleiten von Chlor in       Lösungen    von     Chloriten,    z. B. Alkali- oder       Erdalka.liehloriten.     



  Bei der Verwendung von Chlordioxyd zur       'Wasserentkeimung        ist    es jedoch     besonders     wichtig, dass das benutzte Chlordioxyd kein  freies Chlor     enthält,    weil durch die Einwir  kung von Chlor auf     Wasser    diesem leicht ein  unangenehmer     Chlorgeschmack    erteilt wird.

    Dies     gilt    in     verstärktem    Masse bei der     Beha.nd-          lung    von     Oberflächenwasser,    wie Teich- oder  Flusswasser, welches     Moderstoffe    enthält,     aus       denen     d'ureh    Einwirkung von Chlor     neue        Ge-          sehmacksstoffe        entstehen,    welche einen ver  stärkten,     unangenehmen        modrigen    Chlorge  schmack besitzen.

   Diese können nur .durch Ein  wirkung übermässiger Mengen von Chlordioxyd       beseitigt    bzw.     zerstört    werden (vgl. Arbeit von       K.    G.     Silvey,    J. C.     Russen,    D. R.     Redden    und  W. C.     McCormick,        Journ.    of     amerie.        Water          Works        Assoc.,    42,<B>1018</B> [1950] ).  



  Gemäss der     Erfindung    lässt man     dissoziier-          bare    Verbindungen, welche das Anion C102  enthalten, z. B.     Chlorite    oder freie     chlorige     Säure, mit Ozon reagieren. Bei Verwendung  von     Natriümchlarit    verläuft die Reaktion nach  der Summengleichung    2     NaC102    + H20 + 0<B>3</B> = 2 C102 + 2     NaOH    + 02.    Dieses C102 ist frei von Chlor.  



  Die     Umsetzung    gemäss der Erfindung kann  durch Zugabe von .ozonhaltigem     Wasser    oder  Einleiten ozonhaltiger Gase in Auflösungen,       Aufsehwemmungen    oder     teigartige        Misehun-          gen    von     Ch:

  loriten    oder     chloriger    Säure mit       inerten    Feststoffen     erfolgen.    Das hierbei ent  stehende Chlordioxyd enthält keine störenden  Fremdgase, wie Chlor, gasförmige Säure oder       Säureanhydride.    Das gebildete Chlordioxyd-    gas kann lediglich einen     gewissen    Überschuss  an nicht verbrauchtem Ozon enthalten.

   Dieser       Ozonüberschuss    hindert jedoch in keiner Weise  die     Verwendung    des Gases zu Desinfektions  zwecken, insbesondere zur     Wasserreinigung;     vielmehr     unterstützt    ein etwa vorhandener       Ozonüber        schuss    in vielen Fällen die     keini-          tötende    Wirkung des     Chlordioxyden.     



  Zur Herstellung des Chlordioxyden kann  man beispielsweise wie folgt     verfahren:         Durch Einwirkung von     elektrischen    Ent  ladungen auf     sauerstoffhaltlge        Gase,        insbeson-          d,ere    strömende Luft,     lä.sst    sieh der vorhandene  Sauerstoff zu einem mehr oder weniger grossen  Teil in Ozon     überführen.    Wird nun ein solcher       Ozongasstrom    in :

  eine Lösung von beispiels  weise 80 Gewichtsteilen trockenem Natrium  ehlorit in 200 Gewichtsteilen Wasser einge  leitet., so     -wird    hierbei Chlordioxyd erzeugt,  welches von dem entweichenden Gasstrom mit  geführt wird:. Die Temperatur bei dieser Um  setzung soll dabei am besten     zwischen    etwa  15     mid    25  C liegen. Die Reaktion kann in der       Weise    durchgeführt werden, dass man die  Lösung von     Natriumehlorit    in Wasser durch  einen     Reaktionssturm        herabrieseln    lässt, der mit.

    Platten,     Raschigringen    oder sonst einer be  kannten Füllung     ausgestattet    ist und in den  von unten der ozonhaltige     Gasstrom    eingeleitet  wird. Dabei soll die Höhe des Reaktionsturmes  vorteilhaft etwa 10mal so gross sein wie sein       Durchmesser.     



  Gemäss einer     andern.        Ausführungsform    der  Erfindung kann man     aueh    eine noch konzen  triertere Lösung oder einen Brei     aus    trockenem       Natriumehlorit    und     Wasser        herstellen:    und die  sen mit einem     inerten        Feststoff,    wie z. B.

    Asbest,     Kieselgur,    anrühren, und das so erhal  tene Gemisch in mehr oder weniger trockenem  Zustand auf Horden, die beispielsweise aus       durchloehten        Steinzeugplatten    bestehen kön  nen, in dem     Reaktionsturm    in     mehreren          Sehiehten    übereinander anordnen.

       Diese        Art     und Weise     ist        besonders    dann     günstig,    wenn  der     Glasdruck    des ozonhaltigen Gases gering  ist und das entweichende     chlord,ioxydhaltige     Gas     ebenfalls    nur einen geringen Druck zu  besitzen braucht.  



  Im folgenden     soll    eine Einrichtung be  schrieben werden, die     besonders    dann benutzt  werden kann, wenn das gebildete     chlordioxyd-          ha.ltige    Gas     zur    W     asserreinigung    verwendet  werden soll. Hierbei wird das Wasser durch  eine Mischung von Ozon und Chlordioxyd lau  fend steril gemacht.

   Der hierbei     verwendete          Reaktionsturm    von     beispielsweise    1 m     -er    und  6 m Höhe besitzt in seinem obern Ende einen       Rohwasserzulauf    von     ringförmiger    Anordnung    oder sonstige     Verteilvorrichtungen,    wie z. B.       Prallt.eller.    Nahe über dem Boden des     Ti;rme-s     wird eine poröse Platte angebracht, an der  sieh ein     Rohranschluss    befindet, die das zuströ  mende Gas,     beispielsweise    mit.

   Ozon gemischte  Luft, fein: verteilt, so     da@ss    die Gasbläschen  mit dem aus dem Ringrohr     ausströmenden     und über die im     Turm    verteilten     Sehikanen     herabfliessenden     Wasser    in innige Berührung  kommen.  



  Bekanntlich wird beim Einleiten von ozon  haltiger Luft, in Wasser nur ein Teil des Ozons  durch das Wasser absorbiert, während der  Rest ungenutzt entweicht. Die Menge des vom  Wasser     aufgenommenen    Ozons hängt von     ver-          sehiedenen    Faktoren, insbesondere von der  Temperatur und der     Str8mungsgesehwindi--          keit    des Wassers und dem Verhältnis zwischen  der Menge des vorhandenen Gases und der  vorhandenen     Wassermenge    sowie der Höhe  des Turmes ab.  



  Werden beispielsweise 780./o des in dem       Luftozongemisch    vorhandenen Ozons im     Was-          ser        gelöst,        so        befinden        sieh        nioeh        22%        des     Ozons in der Abluft.

   Würde man     dass        Wasser     nur mit Ozon entkeimen wollen,     so    würde       diese    Ozonmenge     ungenutzt    entweichen.     Diese     Ozonmenge wird nun dadurch für die     Wasser-          entkeimung    nutzbar gemacht, dass man dem       Rohwasser,        beispielsweise    mit Hilfe einer       Dosierpumpe,    eine entsprechende Menge einer       Natriumchloritlösung        zusetzt,

      deren Konzen  tration und Menge der Menge des vom Wasser  nicht aufgenommenen Ozons     entspricht.    Wer  den beispielsweise innerhalb einer     bestimmten          Zeitspanne    48 g Ozon in der aus dem Wasser  entweichenden Abluft festgestellt, so setzt  man innerhalb dieser Zeitspanne dem Wasser  eine     verhältnismässig        konzentrierte    Lösung von  180 g     Natriumchlorit    in Wasser gleichmässig  über die ganze Zeitspanne verteilt     hinzu.     



  Bei dieser     Arbeitsweise    erfolgt im     untern     Teil des Reaktionsturmes die übliche     Ein-cir-          kung    des     Ozons    auf     Wasser,        insbesondere    wer  den durch das Ozon die Hauptmengen an  organischer Substanz und an     etwa    im Wasser  vorhandenem Nitrit. zerstört, gleichzeitig er  folgt eine Entfernung des im Wasser ent.hal-           tenen        Eisens    und Mangans, die in Form ihrer  Oxide aus dem     Wasser        ausgefällt    werden.  



  Im obern Teil des     Reaktionsturmes        erfolgt     dann durch die     Einvvdrkung    des     gasförmigen     Ozons auf das     natriiunehlorithaltige    Wasser  eine völlige     Entkeimung    und Desinfektion des       Wassers,          Versehlechtert    sich die     Qualität    des     ange-          lieferten    Wassers, z.

   B. durch     Änderung    der       Zu#ammensetzung    des Rohwassers, so wird be  reits eine grössere     Ozonmenge    im     untern        Teil     des     Reaktionstiuanes    verbraucht..

   Die     Um-          setzungszone        zwischen        natriiunchlorithaltigem     Wasser und Ozon wandert dann in dem     Reak-          tionsturm    weiter nach     unten.    Hierbei trifft  das     natriumchlorith.altige        Wasser    noch auf so  viel Ozon, dass eine völlige Umsetzung des       Natriumchlorits    zu     Chlordioxyd        im    Reaktions  turm auf alle Fälle sichergestellt ist.

   Da das  Chlordioxyd eine höhere Oxydationskraft als  Ozon besitzt, wird hierdurch die Sicherheit der  Anlage     hinsichtlieh    der Lieferung eines völlig  keimfreien     Wassers    noch erhöht.  



  Für gewöhnlich wird die Menge des aus  dem Reaktionsturm ablaufenden Wassers  durch ein     Drosselventil        geregelt,    welches ge  rade so viel Wasser ablaufen     lässt,    wie an der       Oberseite    des Turmes zuläuft.  



  Um unter allen Umständen zu verhüten,  dass der Turm     leerläuft,        beispielsweise,    wenn  die     Zulaufpumpe    durch Ausfall des     elek-          trisehen    Stromes versagt, empfiehlt es sieh, das  Ablaufrohr für das     Reinwasser    ausserhalb des       Turmes    bis     zur    Höhe des     Wasserspiegels    im  Reaktionsturm hochzuziehen. Auf diese Weise  bleibt der Turm stets gefüllt, und es kann  kein     unbehandeltes        Wasser    in die     R.einwaaer-          leittmg    gelangen.  



  Gemäss einer weiteren     Ausführungsform     der Erfindung kann man den     Ozonisator,    die  Pumpe für das Rohwasser und die Dosier  pumpe für die     Natriumchloritlösung    ein für  allemal unveränderlich aufeinander     einstellen     und alle an die gleiche Stromquelle     a.nsehlie-          ssen,    so dass bei     erhöhter    Zugabe von     Natriiun-          chlorit    gleichzeitig auch eine erhöhte Zufuhr  von ozonhaltigem     Gas    zu dem zu reinigenden  Rohwasser erfolgt.

   Wenn anderseits beispiels-    weise durch     Ausfall        des    elektrischen Stromes  die     Lieferung    von Ozon     aufhört,    so     wird    hier  mit     automatisch    auch die Zugabe  von     Natrium-          ehlorit    durch die     Dosierpumpe    unterbrochen.  



       Will    man die     Entkeimung        des        Wassers    mit  reinem     Chlordioxyd    durchführen, so kann man  die     Chlord'ioxy        derzeugung    in einem gesonder  ten     Teilstrom    des     zu        reinigenden    Wassers vor  nehmen und den     chlordioxy        dhaltigen    Teil  strom der     Hauptmenge        des        Wassers        zafiigen.     



  Wenn es sich     um    die     Reinigung    von     Ober-          flächenwasser    handelt und ausserdem eine  kleine, für die     Gesamtwassersversorgung    keines  wegs     ausreichende        Grundwasserquelle    oder ein  Brunnen vorhanden ist, so wird man den     chlor-          dioxydhaltigen    Teilstrom am besten unter Ver  wendung dieses Grundwassers erzeugen.  



  Dies     ist    besonders aus dem Grunde vor  teilhaft, weil dies     Grund-    oder     Brunnenwasser     - besonders in den Sommermonaten - eine  wesentlich niedrigere Temperatur als das       Oberflächenwasser        besitzt    und die     Umsetzung     des     Chlorits    mit dem     Ozon    bei niedriger Tem  peratur besonders     vorteilhaft    verläuft.

   Bei der  Erzeugung des     Chlordioxyds    in einem     geson-          .derten    Teilstrom     kann,    man die Grösse des       Reaktiomturmes    auf etwa     i/3    oder noch weni  ger der im vorigen Beispiel angegebenen Masse       vermindern.    Die Einrichtung der Chlordis       oxyderzeugung        m        einem        Teilstrom    ist beson  ders in Zehen erhöhten     Wasserbedarfes    oder  bei entsprechender Verschlechterung der     Roh-          wasserqua.lität    oder bei  <RTI  

   ID="0003.0120">   zu    hoher Wassertempe  ratur des Rohwassers empfehlenswert.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Chlor dioxyd, dadurch gekennzeichnet, dass disso- ziierbare Verbindungen, welche das Anion C10? enthalten, mit. Ozon zur Reaktion ge bracht werden. UNTTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, da: durch gekennzeichnet, da.ss freie chlorige Säure mit Ozon umgesetzt -wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass Chlarte mit Ozon inngesetzt werden. 3.

   Verfahren nach Patentanspruüh, da durch gekennzeichnet, dass mann das Ozon auf eine wä.ssrige Lösung der dissoziierbaren Ver bindung einwirken lässt. 4.

   Verfahren nach Patentarsprueh und Unteransprüchen 2 und 3, dadurch gekenn zeichnet, da.ss eine Chlloritlösung verwendet wird, die auf 200 Gewichtsteile Wasser nicht weniger als 50 und nicht mehr als 150 Ge wichtsteile Natriumchlürit enthält. 5. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass eine Aufsehw em- mung von Chloriten mit Ozon umgesetzt wird.

   6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Chlorite mit inerten Feststoffen ange- teigt und in diesem Zustand mit Ozon zur Reaktion gebracht werden. 7. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass ozonhaltige Gase auf die Chlorite zur Einwirkung, gebracht werden.

   B. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 6, da.dureh gekenn zeichnet, dass die Chlorite mit wässrigen Ozon lösungen behandelt werden. 9. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, da.ss mann die Umsetzung bei Tempe raturen zwischen 15 und 25 durchführt.. 10.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass mann ein, Chlorit in angeteigtem. Zustand auf Horden in einen Reaktionsturm bringt, dem von oben Wasser zuläuft, wähmend von unten ozonhaltiges Gas eingeleitet wird.