DD219678A1

DD219678A1 - ADSORBENS FOR PHENOL REMOVAL

Info

Publication number: DD219678A1
Application number: DD25791683A
Authority: DD
Inventors: Sabine Lindau; Friedrich Wolf; Friederike Frahm
Original assignee: Univ Halle Wittenberg
Priority date: 1983-12-14
Filing date: 1983-12-14
Publication date: 1985-03-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur adsorptiven Phenolentfernung aus Waessern durch mit langkettigen quarternaeren Ammoniumionen ausgetauschten synthetischen Schichtsilikaten des Magadiit-Typs. Das Verfahren kann verwendet werden zur Reinigung industrieller Abwaesser und Oberflaechenwaesser und erlaubt eine selektive Reinigung im Bereich niedriger Phenolkonzentrationen. Die phenolbeladenen Adsorbenzien sind einfach regenerierbar.The invention relates to a process for the adsorptive removal of phenol from water by long-chain quaternary ammonium ions exchanged synthetic phyllosilicates of the magadiite type. The process can be used to purify industrial effluents and surface waters and allows selective purification in the low phenol concentration range. The phenol-loaded adsorbents are easily regenerated.

Description

Adsorbens zur PhenolentfernungAdsorbent for phenol removal

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung von mit Phenolen belasteten wäßrigen Systemen, wie z. B. industrielle Abwässer und Oberflächenwässer. Die erfindungsgemäßen Adsorbenzien können darüber hinaus in allen Reinigungsprozessen, in denen es um die Entfernung von Phenolen geht, verwendet werden.The invention relates to a process for the purification of phenols contaminated aqueous systems, such as. As industrial wastewater and surface waters. In addition, the adsorbents of the invention can be used in all purification processes involving the removal of phenols.

Charakterisierung der bekannten technischen LösungenCharacterization of the known technical solutions

Bisher werden im allgemeinen zur adsorptiven Reinigung phenolhaltiger Wässer Ionenaustauscherharze, Aktivkohlen und nichtionische Polymeradsorber eingesetzt. Das Anwendungsfeld dieser Adsorbenzien ist jedoch aus kostenökonomischer Sicht begrenzt. Außerdem werden die Ionenaustauscherharze als Pbenoladsorbenzien im Abwasserreinigungsprozeß oft durch sogenanntes „organic fouling" irreversibel geschädigt.To date, ion exchange resins, activated carbons and nonionic polymer adsorbers have generally been used for the adsorptive purification of phenol-containing waters. However, the field of application of these adsorbents is limited from a cost-economic point of view. In addition, the ion exchange resins as Pbenoladsorbenzien in the wastewater treatment process often irreversibly damaged by so-called "organic fouling".

Es ist nach der DD WP 1 43 894 weiterhin bekannt, daß zur Reinigung phenolhaltiger Abwässer außerdem natürliche Abprodukte auf Basis Zellulose Anwendung finden. Die Wirkung dieser Substanzen beschränkt sich dabei auf Filtrationseffekte und eine geringe adsorptive Wechselwirkung zu den Phenolen, wodurch ein ungenügender Reinigungseffekt im Bereich niedriger Phenolkonzentration erreicht wird.It is also known according to DD WP 1 43 894 that for the purification of phenol-containing wastewater also find natural waste products based on cellulose application. The effect of these substances is limited to filtration effects and a low adsorptive interaction with the phenols, whereby an insufficient cleaning effect in the range of low phenol concentration is achieved.

Weiterhin ist aus den Arbeiten von COWAN, CT. und WHITE, D., Proceedings of the 9th National Conference on Clays and Clay minerals, Pergamon Press, New York (1962), 459-467, bekannt, daß organomodifizierte Tonmineralien, wie Bentonite und Montrnorillonite, aus verdünnten wäßrigen Lösungen Phenole adsorbieren.Furthermore, from the works of COWAN, CT. and WHITE, D., Proceedings of the 9th National Conference on Clays and Clay minerals, Pergamon Press, New York (1962), 459-467, discloses that organo-modified clay minerals, such as bentonites and montanorillonites, adsorb phenols from dilute aqueous solutions.

Nachteile des technischen Einsatzes der organomodifizierten Tonmineralien ergeben sich aus der begrenzten Verfügbarkeit in Abhängigkeit vorhandener natürlicher Vorkommen. Außerdem müssen die natürlichen Tonmineralien vor der Modifizierungsreaktion einer zusätzlichen Reinigungsoperation unterzogen werden. Damit wird ihre allseitige technische Verwendung aus ökonomischen Gründen erheblich eingeschränkt.Disadvantages of the technical use of the organomodified clay minerals result from the limited availability depending on existing natural deposits. In addition, the natural clay minerals must be subjected to an additional cleaning operation prior to the modification reaction. This considerably reduces their general technical use for economic reasons.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist die Reinigung von phenolbelasteten Wässern durch eine einfache und leicht realisierbare Verfahrensweise.The object of the invention is the purification of phenol-loaded waters by a simple and easily realizable procedure.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung ist ein Adsorbens hoher Selektivität und Kapazität für Phenole mit gutem Regenerierverhalten.The object of the invention is an adsorbent of high selectivity and capacity for phenols with good regeneration behavior.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit langkettigen quarternären Ammoniumionen ausgetauschte synthetische Schichtsilikate des Magadiit-Typs als Adsorbens eingesetzt werden.This object is achieved in that used with long-chain quaternary ammonium ions exchanged synthetic phyllosilicates of the magadiite type as adsorbent.

Unter synthetischen Schichtsilikaten vom Magadiit-Typ sind Verbindungen der Zusammensetzung Na₂O - 13,8SiO₂ - 1OH₂O ги verstehen. Die Natriumionen dieser Magadiite können in normaler Austauschtechnik gegen langkettige quarternäre Ammoniumionen ausgetaustht werden.Synthetic phyllosilicate phyllosilicates are understood as meaning compounds of the composition Na ₂ O - 13,8SiO ₂ - 1OH ₂ O ги . The sodium ions of these magadiites can be exchanged for long-chain quaternary ammonium ions in normal exchange technique.

Die Verwendung der auf diese Weise modifizierten Magadiite erlaubt den erfindungsgemäßen Einsatz zur Reinigung phenolhaltiger Wässer.The use of the modified in this way Magadiite allows the use according to the invention for the purification of phenolic waters.

Zur Modifizierung der Magadiite können langkettige Alkylammonium-, Alkylarylammonium-, Alkylarylethoxyammonium- und Polydiallyldimethylammoniumsalze verwendet werden.Long-chain alkylammonium, alkylarylammonium, alkylarylethoxyammonium and polydiallyldimethylammonium salts can be used to modify the magadiites.

Das erfindungsgemäße Adsorbens kann sowohl im Batch- als auch im Säulenverfahren angewendet werden.The adsorbent according to the invention can be used both in the batch and in the column method.

Die Verwendung der mit langkettigen quarternären Ammoniumionen modifizierten Magadiite zeichnet sich dadurch aus, daß diese Sorbenzien im Bereich niedriger Phenolkonzentrationen eine selektive Reinigung der belasteten Wässer erlauben.The use of the modified with long-chain quaternary ammonium Magadiite is characterized in that these sorbents in the range of low phenol concentrations allow selective purification of the polluted waters.

Mit den erfindungsgemäßen Adsorbenzien können aus Industrie- und Oberflächenwässern Phenole und substituierte Phenole, wie z. B. Chlor- und Nitrophenole, selektiv entfernt werden. Die Organomagadiite besitzen eine Phenolaufnahmekapazitat von ca. 100mg Phenol/g wasserfreies Adsorbens (100mg Phenol/g, 120mg p-Chlorphenol/g, HOmg^p-Nitrophenol/g).With the adsorbents according to the invention can from industrial and surface waters, phenols and substituted phenols, such as. As chloro- and nitrophenols, are selectively removed. The organomagadiites have a phenol uptake capacity of about 100 mg phenol / g anhydrous adsorbent (100 mg phenol / g, 120 mg p-chlorophenol / g, HOmg ^ p-nitrophenol / g).

Die Regenerierung der mit Phenol beladenen Sorbentien erfolgt durch eine Wasserbehandlung. Der Temperaturbereich betragt dabei 293-363 K.The regeneration of the phenol-loaded sorbents is carried out by a water treatment. The temperature range is 293-363 K.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Adsorbenzien in Reinigungsverfahren gestattet eine cyclische Arbeitsweise, wobei die Adsorbenzien ein gutes Langzeitverhalten zeigen.The use of the adsorbents according to the invention in purification processes allows a cyclic operation, wherein the adsorbents show a good long-term behavior.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1:Exemplary embodiments Example 1

Nutschenfeuchtes [C₁₆H₃₃-N-(CH₃I₃ ⁺]-Magadiit, entsprechend 0,5g wasserfreiem Produkt, wurde mit 100ml einer wäßrigen p-Chlorphenollösung der Konzentration 500mg/l 30 Minuten bei Raumtemperatur (293 ± 2K) mit konstanter Geschwindigkeit geschüttelt, anschließend erfolgte das Abfiltrieren des Adsorbens und die spektralphotometrische Konzentrationsbestimmung des p-Chlorphenols in der Gleichgewichtslösung im UV bei einer Meßwellenlänge von 280nm. Der Reinigungseffekt in der Substratlösung, der sich nachNutsche-moist [C ₁₆ H ₃₃ -N- (CH ₃ I ₃ ⁺ ) magadite corresponding to 0.5 g of anhydrous product was reacted with 100 ml of an aqueous p-chlorophenol solution of concentration 500 mg / l for 30 minutes at room temperature (293 ± 2K) The mixture was shaken, followed by filtering off the adsorbent and determining the spectrophotometric concentration of p-chlorophenol in the equilibrium solution in the UV at a measuring wavelength of 280 nm

Enach - ExtinktionEnach - extinction

RE _(%I = о _ !""ch,. ₁₀₀ nachSorptionRE _{(% I} = о _! "" Ch,. ₁₀₀ after sorption

¹ ' E_vor E_vor = Extinktion ¹ 'E _before E _before = extinction

vor Sorptionbefore sorption

('KJiI)I, betragt unter diesen Versuchsbedingungen 95%, d.h. von den ursprünglich in der Lösung enthaltenen 50mg p-Chlorphenol sind 47,5mg p-Chlorphenol von den 0,5g Organomagadiit sorbiert worden.('KJiI) I, is 95% under these experimental conditions, i. Of the 50 mg of p-chlorophenol originally contained in the solution, 47.5 mg of p-chlorophenol were sorbed by the 0.5 g organomagadiite.

-2- 257 916-2- 257 916

Beispiel 2: _QAQh example2: _QAQh

Nutschenfeuchtes [СцН^—ϋ"ζ^~ ]-Maaadüt. entsprechend 0,2g wasserfreiem Produkt, wurde mit 10OmI einerNutschefeuchtes [СцН ^ -ϋ "ζ ^ ~ ] -Maaadüt. corresponding to 0.2 g of anhydrous product, with 10OmI a

wäßrigen p-Nitrophenollösung der Konzentration von 200ppm 30 Minuten bei Raumtemperatur (293 ± 2K) mit konstanter Geschwindigkeit geschüttelt, nach Abfiltrieren des Adsorbens erfolgt die Konzentrationsermittlung des p-Nitrophenols in der Gleichgewichtslösung bei 400nm (als p-Nitrophenolat). Der Reinigungseffekt, der unter diesen Versuchsbedingungen erzielt werden konnte, lag bei 98%.aqueous p-nitrophenol solution of concentration 200ppm shaken for 30 minutes at room temperature (293 ± 2K) at a constant rate, after filtering off the adsorbent, the concentration of p-nitrophenol in the equilibrium solution at 400nm (as p-nitrophenolate). The cleaning effect that could be achieved under these experimental conditions was 98%.

Example 3:

₊ ^ (3 AO)₂ ₊ ^ (3 AO) ₂

N t^ ]-Magadiit, welches durch Vorpressen, anschließendes Zerkleinern und Siebung hergestellt wurde,Nt ^ ] Magazite, which was prepared by pre-pressing, then crushing and sieving,

diente in einer Korngrößenfraktion von 0,8 bis 1,2mm Durchmesser als Säulenfüllung für dynamische Sorptionsversuche. Eine Samuelson-Säule von 1,2cm Säuleninnendurchmesser und 20cm Länge, in der sich der genannte Organomagadiit, entsprechend 10g wasserfreiem Produkt, befand, wurde mit insgesamt 4I einer wäßrigen p-Chlorphenollösung (c^chiorphenoi = 250 ppm) bei einer konstanten Durchflußgeschwindigkeit von 120ml/h, das entspricht einem Durchsatzverhältnis 1:4,5, beladen (das Durchsatzverhältnis ist definiert alsserved in a particle size fraction of 0.8 to 1.2 mm diameter as a column filling for dynamic sorption experiments. A Samuelson column of 1.2 cm column inner diameter and 20 cm in length, in which said Organomagadiit, corresponding to 10g anhydrous product, was, with a total of 4I an aqueous p-chlorophenol solution (c ^ chiorphenoi = 250 ppm) at a constant flow rate of 120ml / h, which corresponds to a throughput ratio of 1: 4.5, loaded (the throughput ratio is defined as

ml Adsorbens · hml adsorbent · h

ml Lösung ml of solution

Dabei konnten insgesamt 980mg p-Chlorphenol auf der Säule sorbiert werden, das ergibt eine Beladungshöhe von 98 mg p-Chlorphenol/g wasserfreies Adsorbens unter den gewählten Versuchsbedingungen.A total of 980 mg of p-chlorophenol could be sorbed on the column, resulting in a loading level of 98 mg p-chlorophenol / g anhydrous adsorbent under the selected experimental conditions.

Anschließend erfolgte die Regenerierung der so beladenen Säule bei gleicher Durchflußgeschwindigkeit mittels Wasser von 333K. Der Regeneriereffekt nach Einsatz von 11 Wasser betrug 90%.Subsequently, the regeneration of the column thus loaded at the same flow rate by means of water of 333K. The regeneration effect after use of 11 water was 90%.

Claims

-1- 257 916 2

Invention claims:

1. Adsorbent гиг phenol removal from phenol-loaded aqueous systems, characterized in that are used with long-chain quaternary ammonium ion exchanged synthetic phyllosilicates of the magadiite type.

2. The method according to item 1, characterized in that are used as long-chain quaternary ammonium compounds alkylammonium, Alkylarylammonium-, Alkylarylethoxyammonium- and Polydiallyldimethylammoniumsalze.

3. The method according to item 1, characterized in that the regeneration of the phenol-loaded adsorbents with water in the temperature range between 293 to 363K takes place.