緩速式砂層ノ濾過効果ニ關スル基礎的研究 : 第1篇 砂粒子ノ吸着作用ニ關スル研究

長 甚之助

Es ist bereits wohlbekannt, dass die biologische Filterhaut bei der langsamen Sandfiltration von ausschlaggebender Bedeutung fur den Filtrationseffekt ist. Im Gegensatz hierzu betrachtete man die darunter befindliche Feinsandschicht nur als Stutze fur diese Filterhaut. Lange Zeit nun schon wird diese Anschauung von den Fachmannern der Wasserwissenschaft stillschweigend geglaubt. Infolgedessen wurde die Sandschicht selbet bis heute kaum studiert. Der Verfasser hat nun in diesem Versuch die Feinsandschicht mit besonderer Berucksichtigung ihrer physikalisch-chemischen Beschaffenheit weitgehend untersucht, um das Wesen der Filtrationsvorgange in derselben klarzulegen. Er hat hierbei gefunden, dass die fruhere Filterhauttheorie nicht richtig ist, und dass nicht nur die Filterhaut, sondern auch die Feinsandschicht eine sehr wichtige Rolle bei der Filtration spielt. Um die allgemeine Gultigkeit dieser Beobachtung mit Sicherheit zu erweisen, untersuchte der Verfasser den Einfluss der Feinsandkorner auf den Filtrationseffekt in mannigfacher Richtung. In dieser Mitteilung wurde die Adsorptionswirkung der Feinsandkornerschicht mit verschiedenen Adsorptiven studiert. Die erhaltenen Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen. 1) Fur unseren speziellen Zweck wurde ein experimentelles Sandfilterbett, dessen Filtrationsgeschwindigkeit sowie Filtrationstemperatur regulierbar ist, vom Verfasser konstruiert. Die zur Untersuchung herangezogenen Feinsandkorner wurden physikalisch wie folgt analysiert: Wirksame Grosse 0,192mm Gleichmassigkeitsgrad 2,34 Sandkornerschicht 13cm 2) In diesem Versuch wurde die Adsorptionswirkung der betreffenden Sandkorner vorwiegend in rein physikalischer Hinsicht untersucht, und zwar in Hinblick darauf, ob die physikalische Adsorptionstheorie auch fur die Feinsandadsorption Gultigkeit hat. Das heisst, dieser Versuch wurde stets unter besonderer Heranziehung der Freundlich sehen Adsorptionsgleichung ausgefuhrt: x/m=αC^<1/n> od.log x/m=log a+1/n logC 3) Als aliphatische organische Sauren wurden Ameisensaure, Essigsaure, Propionsaure, Buttersaure sowie Valeriansaure zur Untersuchung herangezogen. Bei diesen Sauren ergaben sich besondere Kurven, was die Adsorption von seiten der Sandkorner betraf, und zwar lassen sie sich bezuglich ihrer Adsorbierbarkeit wie folgt anordnen: Ameisensaure>Valeriansaure>Buttersaure>Propionsaure>Essigsaure. Hieraus lasst sich schliessen, dass die Traubesche Adsorptionstheorie in ihrer Gultigkeit fur Feinsandkorner nicht zutrifft. Diese Sauren wurden vielmehr nach der Freundlichschen Gleichung von den Feinsandkornern adsorbiert; ihr Adsorptionsexponent 1/n lag im allgemeinen zwischen 0,874-1,436. 4) Die anorganischen Sauren, wie die Salzsaure, Schwefelsaure und Salpetersaure, wurden auch nach der Freundlichschen Gleichung von den Sandkornern adsorbiert. Stets wurden sie von den Sandkornern starker als die eben genannten organischen Sauren adsorbiert. Sie lassen sich bezuglich ihrer Adsorbierbarkeit wie folgt anordnen: Salpetersaure>Salzsaure>Schwefelsaure Ihr Adsorptionsexponent 1/n liegt zwischen 0,269-0,352. 5) Die verschiedenen Farbstoffe wie Chrysoidin krist, Kongorot, Auramin, Malachitgrun, Kristallviolett, Methylviolett, Alkaliblau, Eosin, Neutralrot und Methylenblau wurden auch durch die Sandkornerschicht sehr stark adsorbiert. In diesem Falle gilt die Freundlichsche Adsbrptionsgleichung fur die Farbstoffadsorption von seiten der Sandschicht. Sie lassen sich wie folgt anordnen: Neutralrot Methylviolett>Methylenblau>Auramin>Malachitgrun>Chrysoidin Kristallviolett>Kongorot>Alkaliblau>Eosin. 6) Es besteht einerseits eine Beziehung zwischen dem Molekulargewicht und der Adsorbierbarkeit: Fosin, Kongorot sowie Alkaliblau, die ein verhaltnismassig grosseres Molekulargewicht besitzen, werden von den Sandkornern weniger adsorbiert, und ganz entsprechend wird mit absteigendem Molekulargewicht die Adsorption eine starkere. 7) Andererseits besteht jedoch keine Beziehung zwischen der chemischen Konstitution des Farbstoffs und der Adsorbierbarkeit der Sandkorner. Der Adsorptionsexponent 1/n liegt zwischen 0,111-0,836. 8) Das Alkaloid, Nicotinum, Atropium sulfuricum, Cocainum hydrochloricuin, Chininum hydrochloricum, Burzinum und Morphinum hydrochloricum liefern ebenfalls je eine eigene Adsorptionskurve in bezug auf die Sandkorner. Der Adsorptionsexponent 1/n liegt bei den Alkaloiden zwischen 0,389-0,666. Sie lassen sich bezuglich ihrer Adsorbierbarkeit wie folgt anordnen: Atropium sulfuricum>Morphinum hydrochloricum>Burzinum>Chininum lydrochloricum>Cocainum hydrochloricum Nicotinum. 9) In bezug auf die wasserloslichen Gase gilt auch die Freundlichsche Adsorptionsgleichung: sowohl der Schwefelwasserstoff wie die Kohlensaure wurden nach der genannten Adsorptionstheorie von seiten der Sandkorner adsorbiert. Der Adsorptionsexponent 1/n betrug 0,844 bei ersterem und 0,698 bei der letzteren. Der Sauerstoff wurde von der Sandschicht mehr oder weniger adsorbiert, doch hatte in diesem Falle die Freundlichsche Gleichung keine Gultigkeit.

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