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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung einer Prozessflüssigkeit, die in einem Verfahren zur Herstellung von Viskosefasern anfällt, von Störstoffen.
Die Herstellung von Viskosefasern wird seit vielen Jahrzehnten in kommerziellem Umfang durchgeführt und umfasst die folgenden Schritte : # Alkalisieren eines Celluloseausgangsmaterials, wie z.B. Zellstoff o Umsetzen des alkalisierten Celluloseausgangsmaterials ("Alkalicellulose") zu Cellulose- xanthogenat # Lösen des Cellulosexanthogenates mit Alkali. Die dabei erhaltene Lösung heisst "Viskose".
# Verspinnen der Viskose zu Fasern in ein oder mehrere Regenerationsbäder # Regenerierung der Cellulose aus den Fasern und Nachbehandlung der erhaltenen Fasern Zu den Schritten der Nachbehandlung zählen beispielsweise die Wäsche, Avivage, Trocknen und - zur Herstellung von Stapelfasern - das Schneiden der Fasern.
Viskosefasern werden in zwei Gruppen eingeteilt: Die sogenannten "Standardviskosefasern" und sogenannte "Modalfasern", bei welchen durch spezielle Massnahmen beim Herstellen der Viskose, beim Spinnen und bei der Nachbehandlung höhere Festigkeiten und höhere Nassmodule erzielt werden. Die beiden Gruppen sind durch die BISFA (The International Bureau for the Standardisation of Man Made Fibres) als Gattungsbegriffe klassifiziert (in dieser Klassifikation werden Standardviskosefasern als "Viskose" bezeichnet. Für die Zwecke der besseren Unterscheidung zu dem auch für die Spinnlösung verwendeten Begriff "Viskose" wird in der vorliegenden Anmeldung der Begriff "Standardviskosefaser" verwendet).
Die im Viskoseverfahren anfallenden Prozesswässer, insbesondere die Regenerationsbäder, weisen einen hohen Anteil an verschiedenen Störstoffen, insbesondere unerwünschten Nebenprodukten und Schmutzstoffen auf. Diese können sowohl zu Störungen in der Aufbereitung der im Kreislauf geführten Prozesswässer als auch zu erheblichen Problemen bei der Sicherstellung der erforderlichen Güte der Faser führen.
Es handelt sich hierbei einerseits um feinsuspendierte Feststoffe, vorwiegend auf organischer Basis, die in Kombination mit weiteren gelösten Badkomponenten schwer entfernbare Schmutzbeläge an den Fasern und den Anlagenteilen bilden.
Daneben kommt es durch die der Viskose beigemengten, tensidartigen Zusatzstoffe zu einer erheblichen Schaumbildung in bestimmten Aufbereitungsschritten des Bäderkreislaufes.
Die Notwendigkeit, die Emissionen des Viskoseverfahrens in die Umwelt zu reduzieren, führte in den letzten Jahren dazu, dass Betriebskreisläufe, wie z. B. die Kreisläufe der Regenerationsbäder mehr und mehr geschlossen wurden. Bei einem kontinuierlich steigenden Produktionsausstoss und demgegenüber beinahe gleichbleibendem Volumen der Badmengen haben diese Massnahmen erhöhte Konzentrationen an Schmutz, Begleitstoffen und Tensiden zur Folge.
Es wird daher immer schwieriger, den Verschmutzungsgrad der Bäder auf dem erforderlichen niedrigen Niveau zu halten. Kommt es ausserdem zu Störungen im Kreislaufsystem, sind Schmutzstösse und negative Auswirkungen auf die Faserqualität die Folge.
Es wurde daher seit langer Zeit versucht, eine geeignete Methode zur Eliminierung der Schmutzfrachten aus dem Kreislaufsystem zu finden. Etliche Versuche mit unterschiedlichsten Reinigungsoperationen führten jedoch nicht zum gewünschten Erfolg.
Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe ein Verfahren zur Reinigung der im Viskoseverfahren anfallenden Prozessflüssigkeiten zur Verfügung zu stellen, mit welchem die genannten Probleme gelöst werden können.
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Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemässe Verfahren gemäss Anspruch 1 gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass in zumindest einer Stufe der Reinigung die Störstoffe durch Agglomeration an Gasblasen abgetrennt werden.
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass es mittels solcher Agglomerationsverfahren möglich ist, störende Feststoffe sowie Tenside aus den Kreisläufen der Prozesswässer effizient abzutrennen.
Der Begriff "Agglomeration an Gasblasen" umfasst dabei für die Zwecke der vorliegenden Erfindung beispielsweise ein Flotationsverfahren zur Abtrennung von Feststoffen sowie auch verwandte Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen oder gelösten Stoffen mittels Adsorption an Gasbläschen, wie z. B. eine Schaumfraktionierung.
Das Prinzip des Flotationsverfahrens basiert, wie an sich bekannt, auf der Bildung feiner Gasblasen, an denen Partikel adsorbiert werden können, dadurch spezifisch leichter werden und an die Oberfläche aufsteigen, wo sie einen Flotatteppich bilden, der in der Folge abgetrennt werden kann.
Eine Möglichkeit der Durchführung des Flotationsverfahrens im erfindungsgemässen Verfahren besteht darin, die zu behandelnden Prozesswässer, insbesondere das oder die Regenerationsbäder, mittels poröser Materialien direkt mit einem Gas zu begasen. Auch die Anwendung alternativer Flotationstechnologien, wie z. B. einer Druckentspannungsflotation oder einer Elektroflotation ist möglich.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Flotationsverfahren eine Heisswasserflotation ist.
Diese relativ neue Technologie beruht auf der Erkenntnis, dass eine Flotation auch in heissem Wasser effektiv durchgeführt werden kann.
Durch die Anwendung geeigneter Trägergasmischungen wird genau die Menge an MikroGasbläschen im Wasser erzeugt, die unter den konkreten Bedingungen möglich sind. Die thermische Koaleszenz der Bläschen wird dabei solange verzögert, bis eine Wechselwirkung mit den zu flotierenden Partikeln eingetreten ist.
Diese Technologie wird unter dem Namen "Bevitec-Verfahren" vertrieben und ist unter anderem in der WO 02/10073 A1 beschrieben.
Als Trägergas kommen bei einem Flotationsverfahren allgemein Gase in Frage, die entweder kondensieren oder sich im betreffenden Medium lösen. Bevorzugtes Trägergas ist Dampf. Als Flotationsgas kann ein Gas eingesetzt werden, welches im betreffenden Medium weder löslich ist noch kondensiert. Bei Reinigung eines Mediums mit saurem pH-Wert, wie z.B. eines Spinnoder Zweitbades, kommen insbesondere Luft, Kohlendioxid und Stickstoff in Frage. Bei der Reinigung eines Mediums mit alkalischem pH-Wert, wie z. B. einer Presslauge, kommen bevorzugt Inertgase wie z. B. Stickstoff, Argon, etc. in Frage.
Das Gasgemisch bildet beim Austreten durch die Beblasungsdüsen in der Flotationswanne feinste Blasen. Sobald diese Mikro-Gasblasen auf ein Schmutzteilchen treffen, agglomerieren die Schmutzteilchen und die Gasblase kondensiert. Übrig bleiben feinste Gasbläschen, die das Schmutzteilchen an die Badoberfläche transportieren. Der entstehende Schaum kann mittels Paddelräumer oder Absaugtassen abgezogen werden.
Des weiteren hat sich gezeigt, dass gelöste Störstoffe, insbesondere Tenside, mittels eines Schaumfraktionierungsverfahrens (auch "Ausschäumungsverfahren" genannt) effizient aus den Kreisläufen der Prozesswässer abgetrennt werden können.
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Grundlage der Trennung von Tensiden durch Schaumfraktionierung ist die an sich bekannte Eigenschaft oberflächenaktiver Substanzen, sich bevorzugt aus einer wässerigen Lösung an einer Phasengrenzfläche anzureichern. Zu diesem Zweck wird beispielsweise ein Gas in Form feinster Blasen am Fuss einer teilweise mit Flüssigkeit gefüllten Säule zudosiert.
Bevorzugt kann man im erfindungsgemässen Verfahren beide Massnahmen, d. h. Flotation und Schaumfraktionierung, kombinieren. Insbesondere bevorzugt ist die Anwendung eines Schaumfraktionierungsverfahrens nach dem Flotationsverfahren.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann bei verschiedensten Prozesswässern des Viskoseverfahrens angewendet werden. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung bei einem Spinnbad, einem Zweitbad oder einer Presslauge.
Unter "Spinnbad" versteht man das erste Bad, in welches die Viskose versponnen' wird.
Unter "Zweitbad" versteht man ein dem Spinnbad nachgeschaltetes Bad, in welchem Prozessschritte wie eine Verstreckung, weitere Regeneration etc. durchgeführt werden.
Die "Presslauge" ist eine Flüssigkeit, die bei der Umsetzung von Cellulose zur Alkalicellulose anfällt.
Bei der Anwendung des erfindungsgemässen Verfahren konnten Abscheidegrade von bis zu 50-80 %, bezogen auf den Anteil an filtrierbaren Stoffen im Zulauf des Verfahrens gemessen werden. Neben dieser Feststoffabscheidung gelingt es mit dem erfindungsgemässen Verfahren aber auch, Anteile von tensidischen Substanzen aus dem System auszuschleusen und damit den CSB zu reduzieren.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat sich besonders bei der Reinigung von Spinnbädern und/oder Zweitbädern bewährt, die bei der Herstellung von Modalfasern anfallen.
Patentansprüche: 1. Verfahren zur Reinigung einer Prozessflüssigkeit, die in einem Verfahren zur Herstellung von Viskosefasern anfällt, von Störstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer Stufe der Reinigung die Störstoffe durch Agglomeration an Gasblasen abgetrennt werden.