DD282444A5 - Kationisches flockungsmittel zur klaerung kohlehaltiger abwaesser - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Kationisches Flockungsmittel zur Klaerung kohlehaltiger Abwaesser. Die Erfindung bezieht sich auf die Klaerung von kohlehaltigen Abwaessern, wie sie bei der Aufbereitung und Brikettierung von Kohle anfallen. Das erfindungsgemaesze Mittel besteht aus einer waeszrigen Loesung von Salzen von Polyimidaminen, die ueber Umsetzung von Copolymeren des Maleinsaeureanhydrids mit einem tertiaer-primaeren Diamin oder einem Gemisch eines solchen Diamins mit einem primaeren Monoamin erhalten und als hochwirksame Flockungsmittel in einer Menge von 0,5 bis 4 mg/l Abwasser eingesetzt werden. Mit dem erfindungsgemaeszen Mittel wird die Wirtschaftlichkeit des Klaerprozesses fuer braunkohlehaltige Abwaesser gegenueber bekannten kationischen Flockungsmitteln verbessert, die Absetzzeit verkuerzt und die Reinheit des Klarwassers erhoeht.{Klaerung; Abwasser, kohlehaltig; Flockungsmittel, kationisch; Polyimidamine; Maleinsaeureanhydrid-Copolymere; Wirtschaftlichkeit; Absetzzeit; Klarwasserreinheit}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein kationisches Flockungsmittel zur schnellen Klärung von kohlehaltigen Abwässern, wie sie bei der Aufbereitung und Brikettierung von Kohle anfallen, wobei sowohl ein den Qualitätsnormen entsprechendes Brauchwasser erzeugt wird, als auch die Kohlebestandteile der Trübe zurückgewonnen werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zur Beschleunigung der Sedimentation fein suspendierter Feststoffe sowie zur Koagulation und Ausflockung kolloidaler Systeme werden bekanntermaßen anorganische Salze und/oder organische Polymere, meist Polyelektrolyte, eingesetzt. Die Wirksamkeit dieser Polyelektrolytel hängt in starkem Maße von ihrer Molmasse, ihrer Struktur, ihrem Ladungscharakter und ihrer Ladungsdichte ab. Der Vorteil der hochmolekularen organischen Flockungsmittel gegenüber de'i anorganischen Salzen besteht darin, daß sie bereits in sehr geringer Konzentration eine schnelle Koagulation und hohe Se«1i nentationsbeschle jnigung bewirken, zu keiner Aufsagung des Klarwassers führen sowie die Eindickung des Schlammes erheblich verbessern. Da beim Einsatz hochmolekularer organischer Flockungsmittel auch kein zusätzlicher Schlamm anfällt, können die ausgeflockten Substanzen im allgemeinen auch einer ökonomischen Verwertung zugeführt werden.

Zur Verbesserung von Klär- und Entwässerungsprozessen in der Steinkohleaufbereitung werden seit Jahren hochmolekulare organische Flockungsmittel, speziell anionische Copolymers aus Acrylamid und Natriumacrylat, eingesetzt (Glückauf/Essen/, 118 (19821 S. 2-6; Aufbereitungs-Technik, 21 (1980] S.184-190). Diese anionischen Polyelektrolyte werden bevorzugt in Form von Emulsionspolymeren appliziert, wodurch die in der Emulsion enthaltenen Kohlenwasserstoffe (Wasser in Öl-Emulsion) in den Prozeß gefangen und zur Verunreinigung des Klarwassors führen können. Anionische Polyelektrolyte auf der Basis von Polyacrylaten allein sind für die Klärung braunkohlehaltiger Abwässer nicht wirksam.

Weiterhin ist bekannt, daß kationische Polyelektrolyte wie Poly(dimethyi-diallyl-amoniumchlorid) (DD-PS 203300} und Gemische von Polyfdimeth/l-diallyl-ammoniumchlorid) mit einem nichtionischen oder anionischen Polyacrylamid-Polymeren (DD-PS 217193) zur Beschleunigung der Feststoffsedimentation aus braunkohlehaltigen Abwässern verwendet werden können. Als unbefriedigend beim Einsatz von Polyidimethyl-diallyl-ammoniumchlorid) für die Klärung braunkohlehaltiger Abwässer haben sich die relativ lange Absetzzeit von <60 Minuten (DD-PS 203305) bzw. 18 bis 25 Minuten (DD-PS 217193) und eine Feststoffkonzentration im Klarwasser von < 100 bzw. 42 bis 63mg/l erwiesen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Wirtschaftlichkeit des Flockungsvorganges für kohlehaltige Abwässer, insbesondere für braunkohlehaltige Abwässer, zu verbessern, die Absetzzeit zu verkürzen und d^;e Reinheit des Klarwassers zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine als Flockungsmittel geeignete hochmolekulare organische Verbindung zu finden, die gegenüber den bekannten kationischen Flockungsmitteln, die für die Klärung kohlehaltiger Abwässer eingesetzt werden, eine wesentlich höhere Beschleunigung des Absetzverhaltens suspendierter Kohlepartikel besitzt und demzufolge in geringerer Menge einsetzbar ist.

erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als kation!sches Flockungsmittel eine wäßrige Lösung von Salzen von Polyimidaminen, die durch Umsetzung von Copolymeren des Maleinsäureanhydrids mit einem Diamin mit einer tertiären und einer primären Aminogruppe oder einem Gemisch eines solchen Diamins mit einem primären Monoamin erhalten werden, in einer Menge von 0,5 bis 4mg/l Wirksubstanz, vorzugsweise von 1 bis 2 mg/l, dom kohlehaltigen Abwasser zugesetzt wird. Die verwendeten Copolymere sind an sich bekannt und werden nach an si<~h üblichen Verfahren hergestellt. Bevorzugte Copolymere enthalten Styren, a-Methylstyren, Ethylen oder ein a-Olefin als Comonomer in einem Molverhältnis von etwa 1:1. Ihre Molmassen betragen in der Regel 10* bis 10⁷ und bevorzugt 5 · 10^s bis 2 · 10^eg/mol. Als primär-tertiäre Diamine werden bevorzugt solche eingesetzt, deren primäre und tertiäre Aminogruppe durch eine 2 bis 6 Kohlenstoffatome enthaltende lineare oder verzweigte Kette getrennt ist.

Als im Gemisch mit den primär-tertiären Diaminen einzusetzende primäre Monoamine eignen sich aliphatische und cycloaliphatische Amine, die gegebenenfalls substituierte Kohlenwasserstoffreste enthalten können. Die Substituenten können z.B. OH-Gruppen sein. Bevorzugt werden Ammoniak, aliphatische primäre Monoamine mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen, z.B. n-Butylamin, Stearylamin und Palmithylamin, sowie Ethanolamin oder deren Gemisch verwendet. Bei der Umsetzung der Maleinsäureanhydrid-Copolymeren entfällt auf einen Anhydridgruppe etwa eine primäre Aminogruppe, und es werden maximal 40 Molanteile in % eines Monoamine im Gemisch mit einem Diamin eingesetzt. Die SaLe der Polyimidamine werden durch Protonierung mit einer organischen oder anorganischen Säure, vorzugsweise mit Essigsäure oder Ameisensäure, gebildet. Die erfindungsgemäß einzusetzenden Produkte stellen hochprozentige klare wäßrige Lösungen oder stabile wäßrige Dispersionen dar. Sie werden nach entsprechender Verdünnunr als 0,1-prozantige wäßrige Lösungen den kohlehaltigen Abwässern mit einem Feststoffgehalt von 2 bis 10g/I zugesetzt.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Flockungsmittel wird die Sedimentation der Kohlepartikel gegenüber dem Einsatz von Polyfdimethyl-diallyl-ammoniumchlorid) wesentlich beschleunigt.

Die Absetzzeit bis zur vollständigen Trennung des Klarwassers vom Kohleschlamm wird von weniger als 60 bzw. 30 Minuten auf weniger als 20 Minuten verkürzt. Außerdem werden bei gleichen Einsatzmengen wesentlich niedrigere Feststoftkonzentrationen im Klarwasser erreicht, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren 4 bis 20mg/l betragen. Auch gegenüber einem handelsüblichen kationischen Polyfacrylat-acrylamid) wird höchstens die Hälfte der Einsatzmenge benötigt.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

In einem Sedimentationsbehälter bekannter Bauart wird braunkohle-haltiges Abwasser aus einer Brikettfabrik mit einer Feststoffkonzentration von 9,8g/l mit einer 0,1%igen wäßrigen Lösung eines Polyimiüaminacetats, das durch Umsetzung eines äquimolaron Styren-Maleinsäjreanhydrid-Copolymeren (Molmasse: 1,1 10⁶g/mol) mit 1 mol N,N-Dimethylaminopropylenamin pro mol Maleinsäureanhydrid hergestellt wurde, in einer Menge von 1 ml/l Abwasser vermischt. Eine intensive Vermischung erfolgt z. B. in einem Rührwerk bei einer Drehzahl von .100 min"¹ über einen Zeitraum von 20 Minuten. In einer anschließenden Langsamrührphase wird bei einer Drehzahl von 60min"¹ über einen Zeitraum von 15 Minuten ein Zusammenballen der gebildeten kleinen Primärflocken zu schnell sedimentierenden Makroflocken erreicht. Der gesamte Prozeß vollzieht sic'i uei Normaltemperatur von etwa 293K. Nach einer Absetzzeit von 7 Minuten erfolgt eine weitgehend vollständige Trer.nunq zwischen den suspendierten Kohlepartikeln und dem Wasser. Der abgesetzte Braunkohlenschlamm weist einen Keststoffgehalt von 100g/l auf, der vorzugsweise mittels Vakuumtrommelzellenfilter entwässert werden kann. Der Filterkuchen kann z. B. zur energetischen Verwertung der Kesse'kohle zugemischt werden. Das Klarwasser der Sedimentationsstufe enthält noch 17 mg/l Feststoff und kann als Brauchwasser hoher Qualität in den Betriebsprozeß zurückgeführt werden.

Beispiel Ein braunkohlehaltiges Abwasser mit einer Feststo. »konzentration von 8,7 g/l wird mit einer 0,1%igen wäßrigen Lösung eines Polyimidaminacetats, das durch Umsetzung eines äquimolaren Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren (Molmasse:

1,2 10^eg/mol) mitO,9mol Ν,Ν-Dimethylaminopropylenamin und 0,1 mol n-Butylamin pro mol Maleinsäureanhydrid hergestelltwurde, in einer Menge von 2 ml/l Abwasser intensiv vermischt. Nach der Flockungsphrse und einer Absetzzeit von 6 Minutenenthält das Klarvasser nur noch einen Feststoffgehalt von 4 mg/l.

Claims (4)

1. Kationisches Flockungsmittel zur Klärung kohlehaltiger Abwässer unter Verwendung einer wäßrigen Lösung organischer Polyelektrolyte, dadurch gekennzeichnet, daß das Flockungsmittel eine in einer Menge von 0,5 bis 4 mg/l Wirksubstanz dem kohlehaltigen Abwasser zugesetzte 0,1%ige wäßrige Lösung von Salzen von Polyimidaminen, die durch Umsetzung von Copolymeren des Maleinsäureanhydrids mit einem Diamin mit einer tertiären und einer primären Aminogruppe oder einem Gemisch eines solchen Diamins mit einem primären Monoamin erhalten werden, ist.

2. Flockungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine in einer Menge von 1 bis 2 mg/l Wirksubstanz dem Abwasser zugesetzte 0,1 %ige wäßrige Lösung der Salze der Polyimidamine ist.

3. Flockungsmittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es Salze der Polyimidamine, bei deren Herstellung von Copolymeren des Maleinsäureanhydrids mit Styren, a-Methylstyren, Ethylen oder einem a-Olefin in einem Mclverhältnis von etwa 1:1 ausgegangen wurde, gelöst enthält.

4. Flockungsmittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es Salze der Polyimidamine, bei deren Herstellung bei der Umsetzung der Maleinsäureanhydrid-Copolymeren auf eine Anhydridgruppe etwa eine primäre Aminogruppe entfällt und ma/imsl 40 Molanteile in % eines Monoamins im Gemisch mit einem Diamin eingesetzt wurden, gelöst enthält.