Annen avdeling PROTOKOLL Annen avdelings ... - Patentstyret

Annen avd. sak nr. 7927 9
Løsningsreaksjonene i papirfremstillingssystemet oppgis på side 2 i NO 319 410:
I
II
III
IV
CaCO 3 (s) Ca 2+ (aq) + CO 2- 3 (aq)
CO 2- 3 (aq) + H 2 O HCO - 3 (aq) + OH - (aq)
HCO - 3 (aq) + H 2 O H 2 CO 3 (aq) + OH - (aq)
H 2 CO 3 (aq) CO 2 (aq) + H 2 O
En fagmann kan ved hjelp av basiskunnskapen nedfelt i vedlagte kopier av lærebøker fra
grunnfag i kjemi utlede at reaksjon I vil forløpe til at det kjemiske potensial til karbonatet er
lik summen av det kjemiske potensialet til Ca 2+ -ionet og CO 3 -ionet. Dvs. oppløsningen vil
spontant gå mot et metningsnivå bestemt av løselighetsproduktet K sp = [aCa 2+ ][aCO 3 2- ] – Her
er løselighetsproduktet satt opp på aktivitetsform for å vise at prinsippet gjelder også i tilfeller
hvor det er andre ioner tilstede i vannfasen (så som en massesuspensjon). Disse ioner vil
påvirke kalsium- og karbonationenes aktivitet i forhold til et rent vannsystem, og dermed også
løselighetsproduktet, men det vil fortsatt eksistere en likevekt som systemet tilstreber å oppnå.
Ethvert salt i vann vil løses til metning dersom saltet gis nok kontakttid mot vannfasen. Vi
minner om at patenthaver har selv understreket at problemet som søkes løst er å hindre
akkumulering av karbonationer i resirkulasjonssløyfer i systemet. Det vil m.a.o. være rikelig
kontakttid mellom den resirkulerende vannfasen og fast karbonat.
En fagmann vil på grunnlag av basiskunnskapen nedfelt i vedlagte utdrag E4 og E5 forvente
følgende kjedereaksjon ved tilsats av CO 2 til vannfasen: Ligning IV vil forskyves mot venstre
slik at aktiviteten til karbonsyren i vannfasen vil øke. Dette vil igjen medvirke at reaksjon III
forskyves mot venstre slik at aktiviteten til HCO 3 - -ionet i vannfasen øker, som igjen vil
medvirke at ligning II forskyves mot venstre slik at aktiviteten til karbonationet i vannfasen
øker. Karbonationet er et såkalt fellesion til et av produktene i ligning I. Fra vedlagte side 435
i E5 fremgår det at når aktiviteten til et fellesion øker, synker løseligheten til saltet i vannløsningen.
Dette er et velkjent fenomen og er gitt navnet fellesioneeffekten. En fagmann bør
forventes å beherske denne form for elementær reaksjonslære, og å se at tilsats av CO 2 til
vannfasen gir redusert løselighet av kalsiumkarbonat i vannfasen. Og som det framgår av
beskrivelsen på side 6 og 10, omtalt ovenfor, tilsettes det C0 2 til vannsuspensjonen som pHregulerende
middel. Dvs. pH til massesuspensjonen senkes til en pH i området 5.5–7.5 ved å
bruke en svak syre, CO 2 i stedet for svovelsyre.
Dette betyr at løsningen i henhold til patentet medfører at det bygges opp et relativt høyt nivå
av karbonationet slik at løselighetsproduktet oppnås ved tilsvarende lave konsentrasjoner av
kalsiumionet. Dette kan ses ved at når massesuspensjonen pH-justeres ved tilstats av CO 2 , vil
man fra reaksjon II og III ovenfor se at dette vil øke [CO 3 2- ] med en til flere tierpotenser,
grunnet at konsentrasjonen av [OH - ] senkes med en tierpotens for hver pH-enhet. Dette
resultat er i samsvar med hva man finner på Fig. 1 i E1 og lærebøkene i grunnfag kjemi
omtalt ovenfor.
Dette viser at argumentet om at i papirfremstillingssystemet i henhold til NO 319 410 ikke vil
være mettet på karbonationer er i strid med grunnleggende termodynamikk og reaksjonslære,
ethvert system vil spontant gå mot likevekt som i dette tilfellet er en metning av løsningen.
Det er m.a.o. ikke grunnlag for å hevde at papirfremstillingssystemet er et kinetikkstyrt
system, her er det termodynamikken som får bestemme utfallet av ionekonsentrasjonene. En
riktig oppfatning av oppfinnelsen i NO 319 410 er derfor at den er en løsning for å få senket
metningskonsentrasjonen av kalsiumioner til et nivå hvor det ikke oppstår problemer så som
koagulering av klebrige partikler, osv. som angitt på side 2 i patentet. Løsningen som
presenteres er å tilsette CO 2 til det lukkede vannkretsløpet i mengder som senker pH i
suspensjonen til ønsket nivå.