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Bedingt durch den heute erreichten hohen Entwicklungsstand der Transport-, Forder-und Lagertechnik, die es beispielsweise ermöglicht, Tankschiffe zum Transport von Erdöl und Erdölprodukten mit Kapazitäten in Grössenordnungen von 250000 t zu bauen und zu betreiben oder aber durch eine Tausende Kilometer Rohrleitung 20 Millionen Tonnen Flüssigprodukte pro Jahr zu fördern, aber auch durch Bohrinseln, können Unfälle, ein Leckwerden oder unsachgemässes Hantieren in sehr kurzer Zeit zu Umweltkatastrophen grössten Ausmasses führen. Es sei hier nur kurz erwähnt, dass nach Schätzungen der Fachwelt pro Jahr eine Menge zwischen 5 und 10 Millionen Tonnen Erdöl in die Weltmeere gelangt. Aber auch kleinere Zwischenfälle, beispielsweise Unfälle mit Tankwagen im Schienen-und Strassenverkehr können zu schweren Umweltschädigungen führen.
Kommt z. B. nur 11 Öl mit dem Grundwasser in Berührung, können dadurch bis zu 5 Millionen Liter Trinkwasser ungeniessbar werden ; für Süsswasserseen kann ein einziger Tankwagenunfall zu schweren ökologischen Gleichgewichtsstörungen führen.
Infolge der meist sehr grossen Flächenausdehnung verseuchter Gebiete werden an Bindemittel zur Aufnahme umweltgefährdender Flüssigkeiten zumindest die beiden Forderungen gestellt, dass sie pro Mengeneinheit Bindemittel möglichst grosse Mengen Flüssigkeit binden und dass sie, da sehr grosse Mengen gebraucht werden, möglichst kostengünstig sind.
Beim Austreten von Flüssigkeiten auf dem Lande wurde bis jetzt versucht, durch Aufstreuen zerkleinerter, gegebenenfalls pulverförmiger, Massen mit grosser Oberfläche, wie gemahlene Hochofenschlacke, Sande, Gesteinsmehle, Erde, oder auch Eisenoxyde, ausgetretene Flüssigkeiten an diese Massen zu binden und die beladenen Massen an Stellen zu verbringen, wo sie gefahrlos deponiert werden oder im Fall von gebundenen organischen Flüssigkeiten einem Erhitzungsprozess zugeführt werden konnten, wobei die Flüssigkeit verbrannt wurde. Nachteil dieser Methode ist, dass die anorganischen Materialien beim Verbrennungsprozess in Form grosser"Asche"-Mengen zurückbleiben und gegebenenfalls selbst wieder auf eine Deponie verbracht werden müssen.
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Wasseroberfläche leicht ausbreitende Erdöl zu binden.
Andere Versuche bestanden darin, durch chemische Mittel, insbesondere Detergentien, eine chemische Bindung des Öles zu erreichen und dadurch das die Wasseroberfläche bedeckende Öl beispielsweise zum Sinken zu bringen. Nachteil aller bisher angewandter derartiger Mittel besteht insbesondere in deren relativ hohen Kosten, da sie im wesentlichen Industrieprodukte darstellen.
Es wurde auch schon seit längerer Zeit versucht, Abfallstoffe mit faseriger Struktur, z. B. solche auf Basis von Cellulose zum Aufsaugen von auf Wasser schwimmenden Ölschichten zu verwenden.
So beschreibt die DE-OS 2301176 ein Adsorptionsmittel in Gestalt von "formfesten" Körpern, die aus Holzeellulosefaserbündeln, Holzfasern, Holzabfall oder Papier gebildet sind, wobei die Faserbündel ausgefaserte Enden aufweisen. Zur besseren Ölaufnahme sind diese Körper hydrophobiert. In der AT-PS Nr. 268155 werden als industrielle Abfallstoffe Kaffeerückstände, Korkspäne und Holzspäne zur Bildung von derartigen Adsorptionsmitteln, die als Pulver oder geformte, beispielsweise sphärische Körper vorliegen, beschrieben. Hier sind zur Hydrophobierung Silikone vorgesehen. Die DE-OS 2333012 hat ebenfalls ein Adsorptionsmittel für die oben angegebenen Zwecke zum Gegenstand, das durch Feinzerteilung von Zeitungen und Papier- bzw. Pappeabfällen gewonnen wird. Eine Hydrophobierung ist dort nicht vorgesehen.
Schliesslich ist gemäss der DE-OS 2038797 ein Adsorptionsmittel vorgesehen, das einen Kern aus Holzspänen, Rinde oder Borke und darüber zwingend eine hydrophobierende Umhüllung aus Russ, Graphit od. dgl. aufweist.
Alle diesen bisher bekannten Adsorptionsmitteln haftet der Nachteil an, dass einerseits deren Ölaufnahmekapazität oft nicht zufriedenstellend ist und sie weiters insbesondere eine gezielte Anpassung an die jeweiligen Bedingungen und Gegebenheiten praktisch nicht zulassen.
Ziel der Erfindung ist es, unter Vermeidung dieser Nachteile zum Aufnehmen und/oder Binden von, insbesondere umweltgefährdenden, Flüssigkeiten wie z. B. Kohlenwasserstoffen, Ölen aller Art, organischen Lösungsmitteln und Lösungen von Säuren, Basen und Salzen, beispielsweise nach deren ungewolltem Austritt aus Leitungen oder Behältnissen bei Unfällen, Leckagen oder unsachgemässem Hantieren, insbesondere zum Binden von mit Wasser in Berührung stehenden, beispielsweise auf Wasser schwimmenden, lipophilen Flüssigkeiten zu schaffen, das die vorher erörterten Forderungen nach einer hohen Aufnahme- bzw.
Bindekapazität erfüllt, diese Kapazität mit ausgesprochener Kostengünstigkeit
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verbindet, weiters durch die neue Verwendung dazu beiträgt, Umweltbelastungen, die im Bereich des industriellen Abfallanfalles, insbesondere im Bereich der Papier-Zellstoff-und holzverarbeitenden Industrie, auftreten, zu verringern und darüber hinaus noch die günstige Eigenschaft aufweist, der jeweils zu beseitigenden Flüssigkeit und den sonstigen Gegebenheiten leicht angepasst werden zu können.
Gegenstand der Erfindung ist ein wie oben erwähntes Mittel zum Aufnehmen und/oder Binden von, insbesondere umweltgefährdenden, Flüssigkeiten, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es als wesentlichen Bestandteil Spuckstoff ("Rejekt") von Sortier- und Cleaneranlagen und/oder Schlamm aus Abwasseranlagen der Papier- und/oder Zellstoffabrikation, und gegebenenfalls"Äste"-Stoff wie er als Abfall bei der Zellstoffabrikation anfällt, in zumindest teilweise entwässertem Zustand enthält, wobei diese Abfallstoffe gegebenenfalls mit einem Hydrophobierungsmittel hydrophobiert sind.
Die oben genannten industriellen Abfallstoffe sind im einzelnen bekannt, der Schlamm aus Abwasserreinigungsanlagen kann aus Anlagen mit mechanischer und/oder biologischer Arbeitsweise stammen.
Das erfindungsgemässe Mittel ermöglicht die Verwertung von sonst nutzlosen industriellen Abfallstoffen, deren Beseitigung, Vernichtung oder Deponie im Sinne des Umweltschutzes unbedingt notwendig und auch kostspielig war. Diese wertlosen und hinsichtlich ihrer Beseitigung oft problematischen Abfallstoffe aus der Papier-, Pappe- und/oder Zellstoffherstellung haben eine hohe Binde- und Aufnahmekapazität, insbesondere für lipophile Flüssigkeiten, und eignen sich daher für die oben im einzelnen erörterten Zwecke sehr gut.
Darüber hinaus bringen die im erfindungsgemässen Mittel vorgesehenen speziellen, Cellulosefasern enthaltenden Abfallstoffe folgende besondere technische Effekte.
"Spuckstoff", ein aussortierter Abfallstoff aus den genannten Industrien, weist-was insbesondere für den Spuckstoff aus der Papierfabrikation gilt - einen Füllstoffanteil auf. Diese feinzerteüten Füllstoffe sind beispielsweise Kaoline, Talkum, unlösliche Sulfate oder Karbonate, wie z. B. Calciumkarbonat. Es hat sich nun gezeigt, dass diese Füllstoffe, wenn deren Anteil nicht zu hoch ist, innerhalb der Faserstruktur des"Spuckstoffes"eine Art Auflockerung verursachen dürften, so dass die Adsorptionsfähigkeit des Spuckstoffes - offenbar bedingt durch den Füllstoffanteil-verbessert ist ; es wird angenommen, dass es zu einem synergistischen Effekt zwischen anorganischen und organischen Adsorptionsmitteln kommt. Auch die Geschwindigkeit der Ölaufnahme selbst ist verbessert.
Mit Hilfe des im Spuckstoff vorhandenen Füllstoffanteils lässt sich, was besonders vorteilhaft ist, jeweils ein optimales, Schüttgewicht des Bindemittels einstellen. Es zeigt sich, dass für eine maximale Ölaufnahme in Kilogramm pro Kilogramm Bindemittel ein relativ niedriges spez. Gewicht bzw. Schüttgewicht des Bindemittels von Vorteil ist ; im Hinblick auf Lagerung, Transport und/oder Manipulation - es handelt sich ja bei der Ölbindung um sehr grosse Mengen Material, das zur Katastrophenstelle hin-und nach Ölaufnahme wieder fortzuschaffen ist-sollte das Schüttgewicht relativ hoch sein.
Es sind also für die Materialkosten die benötigten Kilogramm Bindemittel pro Kilogramm aufgenommenes Öl, für die Transportkosten hingegen die aufgenommenen Kilogramm Öl pro Liter (Volumen) Bindestoff massgebend."Spuck- stoff" ist nun insoferne im Vergleich zu allen bisher bekannten Mitteln einschliesslich solchen auf Cellulosebasis deshalb ein ideales Bindemittel, als es je nach Marktsituation, Transportweg u. dgl. in seinem Schüttgewicht massgeschneidert gesteuert werden kann. Ist beispielsweise der Füllstoffanteil des Spuckstoffes aus der Papiererzeugung für ein bestimmtes Problem zu hoch, kann einfach Spuckstoff aus der Zellstoffabrik, der füllstoffarm ist, zugesetzt werden.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass ein optimales Schüttgewicht im Bereich von etwa 200 g/l liegt. Es lässt sich also mit dem erfindungsgemässen Mittel jederzeit leicht eine Anpassung an das jeweilige Problem sowie an die Marktgegebenheiten erreichen.
Ähnliches gilt für den Abwasserschlamm aus der Papier- und Zellstoffindustrie, der ebenfalls füllstoffhältig ist und daher ähnliche Vorteile bietet wie der Spuckstoff.
Eine weitere Verbesserung der angeführten Effekte lässt sich. durch den"Ästestoff"erreichen. Durch dessen gezielte Zumischung kann der Ligninanteil im Bindemittel optimal eingestellt werden. Ästestoff ist ein teilaufgeschlossenes Holz aus der Zellstoffabrikation mit einem relativ hohen Ligningehalt. Ein Ligninanteil bewirkt in einem Bindemittel eine Art Hydrophobiereffekt, der insbesondere bei der Ölaufnahme aus Wasser erwünscht ist. Daneben übt Lignin auch einen porensteuernden Effekt aus, der sich ebenfalls auf die Bindemittelkapazität auswirkt. Das Cellulose : Lignin-Verhältnis im Ästestoff beträgt etwa (85 bis 90%) : (15 bis 10%).
Es kann ohne Zugabe von Hydrophobiermittel durch die fakultativ
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vorgesehene Zumischung von Ästestoff zum Spuckstoff bzw. zum Abwasserschlamm eine gewisse Vor-Hydrophobierung erreicht werden, die, da auch für diesen Effekt ein Abfallprodukt eingesetzt wird, sehr wirtschaftlich ist.
Um eine besonders gute Selektivität in der Aufnahmefähigkeit zu erreichen, insbesondere dann wenn lipophile Flüssigkeiten, wie z. B. Erdöl, mit Wasser in Berührung stehen hat sich ein Mittel als vorteilhaft erwiesen, in dem mindestens einer der oben im einzelnen genannten Abfallstoffe mit Hydrophobierungsmitteln aus der Gruppe Chrom- oder Aluminium-Komplexverbindungen, Magnesiumsalze, Amide und/oder Amine von Fettsäuren mit jeweils 6 bis 22, insbesondere 12 bis 19, C-Atomen, organische Siliciumverbindung, insbesondere Silikone, natürliche oder synthetische Wachse und/oder Paraffine, insbesondere in Form von Paraffindispersionen, hydrophobiert sind, wobei die Menge des Hydrophobierungsmittels 0, 5 bis 30 Gew.-%, insbesondere 1 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge trockener Abfallstoff, beträgt.
Durch die Hydrophobierung wird verhindert, dass die Abfallstoffe bei ihrer Aufbringung, beispielsweise auf Öl in Wasser, Wasser adsorbieren und sich dadurch deren Bindekapazität für die umweltgefährdende lipophile Flüssigkeit wesentlich verringert.
Eine günstige Ausführungsform des erfindungsgemässen Mittels, die den Vorteil hat, dass die in ihm enthaltenen Abfallstoffe entweder so wie sie anfallen oder gegebenenfalls nach einer Entwässerung, Mahlung und Hydrophobierung zum Einsatz gelangen können, besteht darin, dass die industriellen Abfallstoffe Teilchengrössen von 10 pm bis 10 mm, insbesondere von 50 um bis 5 mm, aufweisen.
Eine weitere, insbesondere im Hinblick auf Transport und Lagerung, aber auch auf die Aufbringung auf zu bindende Flüssigkeiten günstige Ausführungsform des erfindungsgemässen Mittels besteht darin, dass die industriellen Abfallstoffe in streufähiger, granulierter, insbesondere pelletierter, Form mit Teilchengrössen von 0, 1 bis 20 mm, insbesondere von 1 bis 6 mm, vorliegen. Im allgemeinen sind die, beispielsweise mit einem Crushteller erzeugten, Granulate von unregelmässiger Form.
Neben den schon oben erörterten Vorteilen sind die erfindungsgemässen Mittel, auch deshalb vorteilhaft, weil sie gestatten, die durch sie gebundenen, umweltgefährdenden Flüssigkeiten bequem, also z. B. in krümeliger Form, ohne Rückstände auf der verseuchten Fläche zu hinterlassen, aufzunehmen und einer gefahrlosen Beseitigung, z. B. durch Verbrennung, zuzuführen. Bei der Verbrennung ist bei dem erfindungsgemässen Mittel der weitere Vorteil gegeben, dass auch die zur Bindung eingesetzten Abfallstoffe weitgehend mitverbrennen.
Die Herstellung der erfindungsgemässen Mittel kann im einfachsten Fall darin bestehen, die Abfallstoffe in dem Zustand, in dem sie anfallen, einer Entwässerung (Trocknung) auf den gewünschten Grad, bei dem einwandfreie Streufähigkeit gegeben ist, zu unterziehen. Die Trocknung erfolgt im allgemeinen auf Werte bis herunter auf etwa 10 Gew.-% Feuchtigkeit. Wenn die Abfallstoffe in stückiger Form anfallen, erfolgt vorteilhaft zuerst ein Zerkleinerungsvorgang, die Abfallstoffe werden beispielsweise gemahlen.
Für die Herstellung des erfindungsgemässen, hydrophobierte Abfallstoffe enthaltenden Mittels, das sich insbesondere zur Bekämpfung von mit Wasser in Berührung stehendem Öl eignet, werden die Abfallstoffe entweder wie sie anfallen oder nach Mahlung auf eine gewünschte Teilchengrösse mit dem jeweils gewählten Hydrophobierungsmittel, insbesondere mindestens einem der oben genannten, gemischt.
Das Hydrophobierungsmittel kann als Lösung in einem organischen Lösungsmittel, z. B. Isopropanol, oder, und dies ist bevorzugt, in Form einer Dispersion (Emulsion), z. B. einer Wachs-und/oder Paraffindispersion mit den Abfallstoffen vermischt werden. Der Vorteil der Anwendung von wässerigen Dispersionen liegt darin, dass eine Trocknung vor Aufbringen des Hydrophobierungsmittels nicht oder nur in geringem Umfang nötig ist. An die Hydrophobierung schliesst sich dann die Entwässerung auf den jeweils gewünschten Grad, der im allgemeinen zwischen 40 und 60% Feuchtigkeit liegt. Dazu eignen sich alle einschlägigen Verfahren und Vorrichtungen, wie Filterpressen, Siebe, Seheibenfilter, insbesondere aber Langsiebmaschinen und Doppelsiebpressen.
Danach kann eine Trocknung, beispielsweise bis herunter auf etwa 10% Feuchtigkeit, angeschlossen werden, wonach-wenn erforderlich-das getrocknete Material auf die gewünschte Teilchengrösse vermahlen wird. Bevorzugt ist es, das hydrophobierte Material nach der oben erwähnten Entwässerung, also mit etwa 40 bis 60% Feuchtigkeitsgehalt, einem Granuliervorgang zu unterwerfen. Besonders vorteilhaft ist eine Art Pelletierung mit sogenannten Crushtellern, wobei eine Granulierung erfolgt und nach entsprechender Trocknung ein besonders gut streufähiges, keine Tendenzen zum Zusammenbacken zeigendes, Produkt erhalten wird. Anschliessend kann getrocknet werden,
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wobei der Feuchtigkeitgehalt - soweit erforderlich - auf 2 bis 25%. insbesondere auf 6 bis 15% eingestellt wird.
Dazu eignet sich besonders eine Wirbelschichttrocknung, aber es kann auch jede andere Trocknungsmethode angewandt werden.
Die aufgebrachte Menge an Hydrophobierungsmittel liegt vorteilhaft im Bereich von 0, 5 bis 30 Gew.-%, insbesondere von 1 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge trockener Abfallstoff.
Bevorzugte Hydrophobierungsmittel sind wässerige Paraffin-und/oder Wachsdispersionen.
Bei der Überführung der Abfallstoffe in ein Granulat, was wie erwähnt besonders vorteilhaft mit Crushtellern erfolgt, werden vorteilhaft Teilchengrössen von 0, 1 bis 20 mm, insbesondere von 1 bis 6 mm, angestrebt.
Bei der Anwendung der erfindungsgemässen Mittel, insbesondere bei der zur Bekämpfung von auf Wasser schwimmenden lipophilen Flüssigkeiten, wie beispielsweise Erdöl auf Seewasser, ist es günstig, das gegebenenfalls hydrophobierte Bindemittel mittels einer Druckgaseinrichtung, insbesondere einer Druckluftkanone, auf die zu bindende bzw. aufzunehmende Flüssigkeit zu schleudern und zu verteilen.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung näher.
Beispiel l : l kg Spuckstoff von den Cleaneranlagen einer Papier- bzw. Zellstoffabrik, welcher einen Feststoffgehalt von 10% aufweist, wird in einem Gefäss mit 10 g Evoral (50%ige Paraffindispersion) - oder einer entsprechenden handelsüblichen Paraffin- bzw. Wachsdispersion - gut durchmischt und das Paraffin nötigenfalls durch Zusatz geringer Mengen einer Aluminiumsulfatlösung ausgefällt. Das erhaltene Gemisch wird abfiltriert, auf etwa 12% Wassergehalt getrocknet und in einer Mühle auf eine Teilchengrösse im Bereich von 40 bis 400 um zerkleinert.
Beispiel 2 : Das Gemisch aus Beispiel 1 wird nach dem Abfiltrieren nicht getrocknet, sondern mit etwa 50% Wassergehalt mittels eines Crushtellers behandelt, wodurch ein körniges, besonders gut streufähiges Produkt entsteht, dessen Feuchtigkeitsgehalt durch Trocknung auf etwa 6 bis 15% eingestellt wird.
Beispiele 3 und 4 : Ein Gemisch von Spuckstoff und"Asten"unaufgeschlossener Holzteile, wie sie in Zellstoffabriken anfallen, wird gemahlen und danach mit Mobiler (wässerige Paraffindispersion) in solchen Mengen versetzt, dass auf 100 g trockenes Substanzgemisch (Holz) 1 g (1%) Paraffin entfallen.
Weiter wird nach Beispiel 1 bzw. Beispiel 2 vorgegangen.
Beispiele 5 und 6 : An Stelle von Spuckstoff wird Abwasserschlamm der mechanischen Kläranlage einer Papier- und Zellstoffabrik eingesetzt. Das weitere Vorgehen entspricht dem Beispiel 1 oder dem Beispiel 2.
Prüfung der Ölaufnahmefähigkeit :
Für die Prüfung des Effektes der Hydrophobierung und der Ölaufnahmefähigkeit wurde das zu prüfende Material zuvor unter Wasser getaucht. Denn auch nicht hydrophobiertes Material bindet Öl und stösst Wasser ab, wenn es schon mit Öl vollgesaugt ist, noch bevor es mit Wasser in Berührung kommt.
Ein solches Material ist aber nur für den Einsatz zu Land (z. B. bei Strassenunfällen von Tankern) brauchbar. Für eine Ölbindung auf Wasser ist es wichtig, dass es ölfreundlich bleibt, wenn es vor der Berührung mit dem Öl mit Wasser in Berührung kommt. Dazu dient die vorherbeschriebene Hydrophobierung. Die Prüfung läuft folgendermassen ab :
Eine bestimmte Menge des zu prüfenden erfindungsgemäss aufbereiteten Mittels wird zuerst in Wasser getaucht und danach in ein Gefäss gebracht, in welchem auf Wasser eine grössere Menge Öl schwimmt als das Material aufnehmen kann.
Das erfindungsgemässe Mittel ballt sich auf dem Öl zusammen und lässt sich mit diesem-entsprechend seiner Ölaufnahmefähigkeit-als lockerer, mit Öl vollgesaugter Klumpen abheben und wägen. Die durch das aufgenommene Öl hervorgerufene Gewichtszunahme wird als Vielfaches der eingesetzten Materialmenge unten angegeben. Die Resultate waren folgende :
Beispiel Nr. 1 2 3 4 5 6 Öl-Aufnahme, -fach 32 28 34 30 27 24