KRALJEVINA DUGOSLAVPA
UPRAVA ZA ZAŠTITU
KLASA 12 (6).
INDUSTRISKE SVOJINE
IZDAN|i;JULA 1936.
PATENTNI SPIS BR. 12378
Emlyn Anthracite Colliery Limited, Swansea, Engleska.
Poboljšanja u vezi sa postupkom sa dispersijaina.
Prijava od 16 februara 1935.	Važi od 1 oktobra 1935.
Traženo pravo prvenstva od 16 marta 1934 (Engleska).
Ovaj izum sastoji se u poboljšanjima u vezi sa postupkom sa disperzijama da bi se izdvojio dispersni materijal.
Izum se naročito odnosi na postupak sa materijalom, razmućenim u vodi, na koji se nailazi u praksi u velikim količinama, kao što je u vodi iz perionica uglja, kanalizacijama, odbačenim tečnostima iz bojadisaoni-ca, i to razmućena glina, škriljac, sitan u-galj, papirna kaša i slično tome. U takvim suspenzijama suspendovani materijal često je delimično u koloidnem ili polu-koloidnom stanju tako da izdvajanja ovakvog materijala radi njega samog ili da bi se izbistrila tečnost u kojoj je suspendovan, pretstavlja znatnu teškoću. Druge disperzije kod kojih se nailazi na slične teškoće su otpatci kao voda iz svakojakih čistiona i separacija ruda, uprljana ulja (t. j. ulja koja sadrže sitnu prašinu ili druga strana tela), a tako isto suspenzije materija, koje se obaraju hemiskim reagencijama pretežno u koloidnem obliku, na pr. talog dobiven, kad se doda hidroksid kalciuma tvrdoj vodi, koja sadrži bikarbonat magneziuma, ili na pr. koloidni barium sulfat oboren hloridom bariuma iz kiselih ili neutralnih rastvora sulfata; takvi taloži su vrlo sitno razdeljeni i filtruju se vrlo teško.
Opšti metod, koji je usvojen za izdvajanje disperziranog materijala iz disperzija jeste pustiti da se materijal istaloži, a onda da se ocedi ili filtruje. Kod velikih količina disperzija sa velikim procentom koloidnog ili polu-koloidnog materijala, ovaj metod ima ipak više slabili strana naročito zbog dužeg vremena, koje je potrebno da se ovako postupak obavi, a tako isto i zbog velikih površina, koje su potrebne za basene za taloženje, i pored sveg toga metod je samo delimično efikasan.
Zadatak ovog izuma je da olakša izdvajanje disperziranog materijala iz disperzija delujući na disperziju pogodnim sredstvom (gel-om), koji će izazvati flokulac ju disper-snog materijala i prelaz u stanje koje dopušta brzo uklanjanje njegovo iz disperzivne sredine taloženjem ili filtrovanjem, ili kombinacijom obojega.
Prema ovom izumu proces za izdvajanje disperziranog materijala iz disperzija sastoji se u tome, što se disperziji doda gel za flokulaciju, dobiven grejanjem mešavine škrobnog materijala i jedne neutralne metalne soli i mućkanjem dok se ćelije škrobnog materijala ne raspuknu i ne nastane gusta lepljiva pasta.
Za spravljanje gela za flokulaciju po ovem izumu ustanovljeno je kao najbolje upotrebiti so ili mešavinu soli koje će ap-sorbovati celulozne membrane škrobnih ćelija, t. j. načiniti masu gelske strukture i na izgled gustu tečnost, i mešavina kalcium hloiida i hlorida cinka nađena je kao vrlo efikasna u tu svrhu.
Predloži već postoje za spravljanje škrobnih gelova za flokulaciju, na pr. fizič-ko-hemiskem kombinacijom škrobnog materijala i hidroksida na temperaturama, koje ne daju da se ćelične membrane raspuknu i električnom aktivacijom ovih škrobnih ćelija na temperaturi, dovoljnoj da ćelije samo nabubre bez rasprskavanja. Takode je predloženo da se spravi mešavina materija pogodnih za deflokulaciju čvrstih tela i za druge svrhe, i to prženjem skrebnog mate rijala do temperature blizu i niže od one, na kojoj nastaje karbonizacija, mlevenjem prženog proizvoda i delovanjem amonijačnim rastvorom na njega. Sadašnji izum razlikuje se od ovih ranijih predloga u tome što se
Din. 10.—
škrobni materijal razgreva i mućka sa jednom neutralnom metalnom soli dok se ćelije škrobnog materijala ne raspuknu i ne nastane gusta pasta, bistra i konsisteucije lepka. Ova pasta izaziva flokulaciju u širokim granicama i lako se razblažuje vodom pre upotrebe. Eksperimenti pokazuju da škrobni gelovi za flokulaciju ranije predloženi od drugih stranki ne održavaju svoje dejstvo, već se moraju ubrzo po proizvodnji upotrebiti da bi bili uopšte efikasni.
Prema najpogodnijoj metodi za proizvodnju flokulacionog gela prema sadašnjem izumu retka škrobna kaša, na pr. od krom-pirnog škroba, u hladnoj vodi dodaje se uz neprestano mešanje vrelom rastvoru neutralne soli. Temperatura od približno 70—150°C i neprestano mešanje potrebno je sve dok ne nastane gusta bistra pasta konsisteucije lepka. Gel nastaje brže na višim temperaturama. Ova pasta može se dugo držati a da ne izgubi svoje flokulaciono dejstvo. Pre upptre-be bolje je da se razblaži u vodi i dodaje se obično u malim količinama disperziji sa kojom se radi. Uskoro po dodatku gela di-spersni materijal prelazi u pahuljice, koje brzo padaju na dno i mogu se lako ukloniti.
Svaki škrobni materijal može se uzeti da se od njega dobije efikasna pasta za u-potrebu po izumu, ali najpodesniji je škrob na pr. iz pšenice, kukuruza, pirinča, krorn-pira, fibroznog ili celuloznog materijala koji sadrži škrob. U koliko se za sad može da ustanovi prisustvo proteina, kao gluten ili gliadin, koji su obično združeni sa škrobom, ne deluje nepovoljno.
Neutralna metalna so ili mešavina soli treba da ima sve sledeče osobine da bi se celulozne membrane škrobnog materijala mogle potpuno apsorbovati:
1.	So treba da je u stanju da se rastvori u vodi i stvori rastvor čiji je visko-zitet najmanje 3,3 puta veći od viskoziteta čiste vode.
2.	Rastvor traženog viskoziteta treba da ima tačku ključanja najmanje 130 —135°C.
3.	Molekularna toplota razblažene soli u vodi treba da je pozitivna i ne veća od 3,500 kalorija (po gram molekulu).
Nađeno je da sledeče soli zadovoljavaju sve gornje uslove i da su pogodne za upotrebu po ovom izumu:
Kalcium hlorid -j- cink hlorid, cink hlo-rid, kalcium hlorid -j- hlorid žive, i magne-zium hlorid -j- hlorid žive.
Tiocianati litiuma, kalciuma, magnezi-uma, stronciuma, mangama, ceriuma sami ili u vezi sa kalcium hloridom takođe su pogodni, a tako isto dvogube soli: tiocianat natriuma i mangana, tiocianat bariuma i mangana, i tiocianat natriuma i cinka.
Interesantno je zabeležiti da vodeni rastvori pomenutih soli normalno deluju kao
posrednici za apsorpciju celuloze samo kad preovladuju gore izloženi uslovi.
Sam vodeni rastvor kalcium hlorida ne apsorbuje celulozu na zadovoljavajući način jer je toplota, koja nastaje rastvaranjem kalcium hlorida previsoka, te se usled toga dobija srazmerno nestabilan gelovani proizvod sa škrobnim materijalom.
Dodatkom cinkovog hlorida ili hlorida žive ili tiocianata navedenih ranije, toplota rastvaranja pada ispod uslovljenog maksimuma tako da rastvor mešavine sad apsorbuje celulozne membrane od kojih se sastoje škrobne ćelije i gelovani proizvod postaje potpuno stabilan.
Ustanovljeno je da se osobito dobar gel za flokulaciju spravlja od škroba, kalcium hlorida i cinkovog hlorida na sledeči način:
10 gr škroba, na pr. od krompira, u-muti se sa 20cm:i hladne vode. To se onda uz stalno mešanje doda rastvoru, koji se sastoji iz 5 gr cinkovog hlorida (anhidr.) i 3 gr kalciumovog hlorida (anhidr.) u 20 gr vode i sve se jako smeša na temperaturi 70—150°C. Dve različite promene zapažaju se u ovoj mešavini: Prvo mešavina postaje gusta i vrlo kašasta, što označava stupanj rasprskavanja škrobnih ćelija, a onda daljim mešanjem na ovoj temperaturi ovaj kašasti proizvod postepeno postaje bistar i konsi-stencije lepka, što je znak potpune gelifika-cije. Ceo postupak prema ovom izumu traje između 15 i 20 minuta.
Relativna koncentracija škroba, kalcium hlorida i hlorida cinka može se varirati kad se nađe da veličina pahuljica u dispersiji sa kojom se radi, varira na odgovarajući način. Koncentraciju kalcium hlorida ne treba povećati previše, jer vrlo jake koncentracije daju pregust gelovan proizvod, koji se teško meša s vodom i nestabilan je kad se jako razblaži.
Prisustvo cinkovog hlorida potpomaže gelifikaciju i rezultat je gel koji daje krupnije i teže pahuljice od kalcium hlorida kad se sam upotrebi. Uz to prisustvo cinkovog hlorida pomaže apsorbovanje raspuklih čeličnih membrana i sprečava raspadanje i taloženje škroba.
Treba razumeti da koncentracije pomenutih jedinjenja kao i temperatura i vreme potrebno ža potpunu gelifikaciju mogu varirati, da odgovaraju prirodi pojedinih škrobnih materija, koji se budu upotrebili.
Ustanovljeno je da flokulacioni gel, izrađen po ovom izumu ima neobično jako dejstvo odmah po izradi, ali ovo dejstvo postepeno opada posle prvog ili drugog dana a onda se stalno povećava otprilike šest dana dok ne dostigne vrlo visok stupanj dejstva, koji održava skoro stalno.
Katkad (na pr. kad se flokulišu odbačene tečnosti koje sadrže neke hranjive čestice, kao što je dispersija koščanog brašna), poželjno je da se ne upotrebi gel za flokulaciju, koji sadrži hlorid cinka da bi se izbegla kontaminacija pahuljica cinkom. U takvim se slučajevima na škrobni materijal može delovati sa samim kalcium kloridom, a dobro je ako se gelu doda 0,1—0,50/o organskog jedinjenja kao uljane esencije (na pr. ulje od citronele ili karanfdića) ili nekog aromatskog hidroksilnog jedinjenja iz grupe fenola (na pr. fenol ili kresol) ili ali-fatičnih ili aromatičnih aldehida (na pr. ben-zaldehid ili formaldehid) da se spreči raspadanje i precipitacija škroba. To je potrebno zato što sam hlorid kalcium i pored traženog viskoziteta i tačke ključanja ima preve-l’ku toplotu rastvaranja da bi njegov vodeni rastvor mogao apsorbovati sve ćelije raspuk-lih škrobnih Zrnaca. Stoga dodatkom pome-nutih materija sprečiće se raspadanje i precipitacija ovih ćelija.
Srestva za čuvanje od kvara mogu se takođe dodali kad se upotrebe rastvori drugih soli, ali nađeno je kad se upotrebi rastvor, koji apsorbuje čelične membrane škrobnog materijala da nastane stabilan proizvod bez potrebe da se dodaju ovakva srestva.
Mada gel za flokulaciju po ovom izumu flokuliše sve dispersije u granicama pH približno 3 do 12, ustanovljeno je da se bistrenje dispersivne sredine lakše postiže ako je dispersija malo alkalna ili neutralna, po mogućstvu u granicama pH 7 i 10. U-stanovljeno je takođe da je flokulacija potpunija I da tečnost ostaje bistrija kad se dispersija učini alkalnom pre upotrebe gela u svrhu flokulacije.
Željeni alkalinitet može se postići kad se dodaju hidroksidi ili oksidi alkalija i zem-no-alkalnih metala, kao što su natrium i kalium hidroksidi i oksidi i hidroksidi kalci-uma i bariuma.
Vrlo dobra flokulacija koja se postiže procesom ovog izuma osniva se uglavnom na vrlo velikoj disperziji gela, koji izaziva flokulaciju. Nađeno je da kad se mala količina gela smeša s velikom količinom vode, nastaje koloidna suspenzija gela u vodi, pri čemu je svaka česbca u suspenziji nosilac jakog električnog punjenja dobivenog ion-skom absorpcijom. Stoga izgleda da se di-spersna materija u tečnoj disperziji koncen-triše na površini suspendovane čestice gela i da oboje padaju dole kao pahuljica.
Pri izvođenju izuma gel za flokulaciju spravljen kao što je izloženo ranije, najpre se razblaži s vodom da se dobije tečan rastvor i tada ima najveće flokulaciono dejstvo. Mešanje s vodom vrši se oprezno,
najpre se dodaje, uz neprestano mešanje, količina vode jednaka otprilike polovini za-premine gela, koji se ima da razblaži. Za nekoliko minuta, obično za dva minuta, gel jako apsorbuje vodu uz neznatno snižavanje viskoziteta. Onda se postepeno još doda vode stalno mešajući dok se ne razblaži koliko je potrebno. Ako se razblaživanje vrši prebrzo gel će se zgrudvati u grudviae, koje se teško rastvaraju i tada je potrebno ostaviti rastvor da stoji oko 30 minuta, posle čega grudvice nabubre i brzo prelaze u rastvor.
Pre dodavanja gela za flokulaciju bolje je ako se dispersija sa kojom se radi učini malo alkalnom (na pr. pH 8—10) sa kreč-nom vodom ili natrium hidroksidom, pa se onda meša dok se rastvor gela za flokulaciju dodaje u malim količinama, sve dok se ne postigne maksimum flokulacije.
Kod nekih komercialnih procesa već postoji običaj, na pr. kod pranja uglja, dodati kreč da bi se potpomogla flokulacija dispersnog materijala i izvođenju sadašnjeg izuma sa takvim dispersijama može se dogoditi da je dispersija već dovoljno alkalna.
U većini slučajeva nađeno je, da postoje specifične granice pH za svaku disper-siju, bio to ugalj ili koji drugi materijal, u kojima se flokulacija najpovoljnije izvodi i da je poželjno ustanoviti najpre te granice odgovarajućim ogledima.
Količina kreča ili njegovog ekvivalenta i gel za flokulaciju, koji se mora dodati da bi se postigla efikasna flokulacija razlikovaće se prema dispersiji sa kojom se radi, na pr. za odbačene tečnosti jedne perionice uglja nađeno je da 90—180 gr nerazblaženog gela za flokulaciju na 4500 litra dispersije izaziva maksimum flokulacije disperzovanih čvrstih tela da se dobiju čestice oko 4—4,5 mm prečnika.
Kad se radi si velikim količinama disperzija kao što su tečnosti iz perionici uglja potrebna količina kreča i gela za flokulaciju može se po želji sva dodati od jednom ili s vremena na vreme.
Proces prema ovom izumu od naročite je primene za tečnosti perionica uglja koji sadrže ugalj i glinoviti materijal i od naročitog je interesa primetiti da proces ovog izuma ne flokuliše samo krupnije ćast'ce već i mulj. Po sadašnjoj praksi u perionicama uglja ista voda upotrebljava se nekoliko puta, na pr. u Baumovoj pralici, i odbačena tečnost ili samo jedan deo odvodi se na bistrenje krajem radnog dana ili onda kad je količina suspendovanog materijala tolika da voda više nema dejstva.
Ova praksa obično zavisi od dva faktora, ograničene količine vode i velike instalacije za bistrenje koja je potrebna, ako
se želi izbeći zsgađivanje reka i lome sličnog gće utiču odbačene tečnosti. Usled bržeg izdvajanja, koji omogućuje proces ovog i-zuma, skoro neprekidan tok može se uspostaviti flokulacijom suspendovanog materijala, bistrenjem vode u spravi za zgušnjavanje i vraćanjem ove vode natrag za pranje. Na taj način celokupna količina vode može se smanjiti, a s tim i veličina instalacije za bistrenje (na pr. filtrovi i si.) i površina potrebna za basene za taloženje.
Još jedna vazna odlika ovog izuma je mogućnost koju pruža za frakcionu flokula-ciju. Uzimajući opet kao primer odbačene tečnosti iz perionice uglja, krupnije čestice uglja mogu se izdvojiti pomoću nekog drugog sredstva za flokulaciju koji nije tako aktivan na pr. kreč i iskoristiti ih kao gorivo, dok glinovit materijal i mulj mogu se zatim izdvojiti pomoću gela za flokulaciju po ovom izumu.
Izum se može sa uspehom primeniti kod svih tipova disperzija, naročito vodenih disperzija kao što su pomenute na početku ovog opisa, a tako isto kod koloidnih ili polu-koloiđnih precipitata nastalih kad se doda alkalija vodenim rastvorima, na pr. tvrdoj vodi, koja sadrži bikarbonate magneziuma i kalciuma. Dodatak gela za flokulaciju čini, da se sitno podeljeni precipitat flokuliše tako da se brzo staleži i može lako fil-trovati.
Još jrdna prednost sadašnjeg izuma je što su pahuljice koje nastaju čvrste i usled jakih površinskih napona otporne su jakom mešanju, ponovnom obaranju i pumpanju a da se ne razore. Uz to pahuljice takve su prirode da se lako cede ra filtru, bez obzira da li se upotrebljava vakuum ili ne, tako da se dispersni materijal ostavlja u stanju grubog praha, slobodan od mulja, koji je obično združen s drugim gelovima za flokulaciju; na pr. kanalizacioni materijal kad se filtruje ostavlja talog na papiru za fillrovanje, koji ostaje mokar i ljigav čak i posle nekoliko sati. Ali ako je kanalizacioni materijal najpre flokulisan po sadašnjem izumu pa onda filtrovan, dobija se talog na papiru za filtrovanje koji za vrlo kratko vreme pređe u suvo stanje i može se sa njim lako rukovati.
Patentni zahtevi:
1.	Proces za postupanje sa disperzijama da bi se iž njih izdvojio dispersni materijal naznačen time, što se disperziji dodaje gel za flokulaciju, dobiven zagrevanjem i muć-kanjem mešavine škrobnog materijala i ne-
utralne metalne soli, dok se ćelije škrobnog materijala ne raspadnu i od svega nastane gusta i lepljiva pasta.
2.	Proces kao u zahtevu pod 1) naznačen time što se gel za flokulaciju dobije, kad se doda pasta od škroba i vode vrelom vodenom rastvoru neutralne hidratisane metalne soli ili mešavini soli uz snažno muć-kanje i grejanje mešavine predužava se dok ćelije škroba ne puknu i od svega ne nastane gusta i lepljiva pasta.
3.	Proces kao u zahtevima pod 1) ili 2) naznačen time što se gel za flokulaciju dobija, kad se uzme vodeni rastvor neutralne metalne soli ili mešavine soli sa pozitivnom toplotom rastvaranja (dilucije) ne veće od 3 5C0 kalorija po gram molekulu i dobije rastvor sa viskositetom koji je 3,3 puta veći nego viskozitet vode, a sa tačkom ključanja najmanje 130° do I35°C.
4.	Proces kao u zahtevima pod 1), 2) ili 3) naznačen time što neutralna metalna so, koja se upotrebljava jeste kalcium hlorid pomešaii s hloridom cinka i hloridom žive,, ili bez hlorida žive.
5.	Proces prema zahtevima 1—4, naznačen time, što se disperzija, koja se ima tretirati, pre primene sredstava za flokulaciju, učini neutralnom ili slabo alkalrom (u granicama fH vrednosti od 7—10) dodavanjem oksida ili hidroksida alkalnih ili ztmno-alkal-nih metala.
6.	Proces za proizvodnju gela za flokulaciju za upotrebu u procesu kao u prethodnim zahtevima naznačen time što se retka škrobna kaša u hladnoj vodi dodaje uz stalno mešanje vrelom vodenom rastvoru neutralne metalne soli ili mešavini soli da se dobije mešavina, koja radrži približno jednake delove po težini škroba i soli (ili raznih soli) i mešavina se jrko mućka, održavajući pri tom temperaturu na približno 50° do I5G°C dok se ne dobije kašast proizvod koji je bistar i konsistencije lepka.
7.	Proces kao u zahtevu pod G) naznačen time što se retka kaša cd 10 delova po težini škroba u hladnoj vodi dodaje uz stalno mešanje rastvoru od 5 delova po težini kalcium hlorida (anhidr.) i 3 dela po težini cinkovog hlorida (anhidr.) na temperaturi između 70° i 150"C, ova temperatura r neprestano mešanje produžavaju se dok se ne dobije kašast proizvod, koji je bistar i konsistencije lepka.
8.	Proces kao u prethodnim zahtevima naznačen time što se gelu za flokulaciju dodaje srestvo za čuvanje cd kvara, na pr.. esencija ulja, fenol, alifatični aldehid ili aromatični aldehid.