DE10039987A1 - Verfahren zur Oberflächenreinigung - Google Patents
Verfahren zur OberflächenreinigungInfo
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Abstract
Zum Abtrag und zur Entfernung von festsitzenden organischen Belägen auf Oberflächen, Rohrleitungen und Behältern aus Stahl, Glas, Porzellan und Email wird unter Verwendung von Persulfatzusätzen bei Temperaturen zwischen 40 und 140 DEG C eine saubere und rückstandsfreie Oberfläche erhalten. Zur Durchführung des Verfahrens wird das persulfathaltige Gemisch in dem zu reinigenden Gegenstand auf Temperatur gebracht oder gehalten. Durch die oxidativen Eigenschaften des Persulfats wird der Belag bzw. die Verschmutzung oxidiert und damit angelöst und hebt sich selbstständig von der zu reinigenden Oberfläche ab.
Description
Zum Abtrag und zur Entfernung von festsitzenden organischen Belägen auf
Oberflächen, Rohrleitungen und Behältern aus Stahl, Glas, Porzellan und Email, wird
unter Verwendung von Persulfatzusätzen bei Temperaturen zwischen 40 und 140°C
eine saubere und rückstandsfreie Oberfläche erhalten. Zur Durchführung des
Verfahrens wird das persulfathaltige Gemisch in dem zu reinigenden Gegenstand auf
Temperatur gebracht, oder gehalten. Durch die oxidativen Eigenschaften des
Persulfats wird der Belag bzw. die Verschmutzung oxidiert und damit angelöst und
hebt sich selbstständig von der zu reinigenden Oberfläche ab.
Die bisher bekannten Reinigungsverfahren sind meist nicht ohne mechanische Hilfen
zu bewerkstelligen und sind auf spezielle Anwendungen beschränkt. Auch gibt es
Verfahren welche mit starken Oxidationsmitteln wie Hypochloridzusätzen (Ullmann,
4. Auflage Band 20, Seite 155) (Ullmann, 5. Auflage Band Vol A 7, 1986, Seite 150),
oder Chromschwefelsäure arbeiten um eine Oberflächenreinigung zu erreichen,
jedoch sind die Zusätze nicht umweltverträglich oder stellen eine Gefährdung des
Reinigungspersonals dar. Die Verwendung von hochkonzentrierten Alkalilaugen für
die Reinigung von Rohrleitungen, Tanks, Plattenapparaturen aus Edelstahl (Ullmann,
4. Auflage, 1981, Band 20, Seite 154) und auch die Verwendung als Abbeizverfahren
und als Abflußreiniger (Ullmann, 5. Auflage Band Vol A 7, 1986, Seite 146, Table 7),
ist bekannt. Alkalilaugenmischungen mit Alkoholen sind ebenfalls eine geläufiges
Reinigungsverfahren. Hochkonzentrierte Alkalilösungen greifen auch Glas und
Emailoberflächen stark an und sind somit nur eingeschränkt nutzbar. Alle diese
Verfahren sind in entweder umweltbelastend, oder stark ätzend. Peroxyverbindungen
werden als Reinigungsmittelzusätze wegen ihrer desinfizierenden Wirkung zugesetzt
und bei sauren bis neutralen Reinigungslösungen angewendet, dabei zeigt die
Peressigsäure die schnellste desinfizierende Wirkung. (Ullmann, 5. Auflage Band Vol
A 7, 1986, Seite 150). Die oxidative Wirkungsweise von Persulfat wird zum Abbau
von Schadstoffen genutzt und in DE 44 30 391 beschrieben. Die wassergelösten
Schadstoffe werden hier mit zugesetzten Persulfat/Laugemischungen zwischen 20
und 120°C total abgebaut. Auch die Offenlegungsschrift DE 196 53 426 beschreibt
ein Verfahren zum Schadstoffabbau mit Persulfat, wobei hier unter Überdruck bei
130 bis 140°C, über den gesamten pH-Bereich, gearbeitet wird.
Durch die Veröffentlichungen DE 44 30 391 und 196 53 426 wurden
Schadstoffabbauverfahren beschrieben, wobei in Wasser gelöste organische
Bestandteile bis zum Kohlendioxid aufoxidiert werden. Es wurden keine
wasserunlöslichen Beläge oder Verkrustungen behandelt, des weiteren zielten die
Veröffentlichungen auf einen Schadstoffabbau und nicht auf ein Ablösen von
Belägen ab.
Durch das hohe Oxidationspotentials von Peroxodisulfaten (E = +2,05 V) und die
Tatsache der während der Zersetzung SO4-Radikale, sowie Hydroxyl-Radikale,
Wasserstoffperoxid, Aktivsauerstoff und unter Umständen Peroxomonosulfate
entstehen können, ist eine starke Oxidation von Organika gegeben.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe dieser Erfindung ein
schonendes, umweltverträgliches und schnelles Reinigungsverfahren für
Oberflächen zu schaffen, welches die Verunreinigung ohne mechanische
Bearbeitung vom Untergrund löst.
Das Besondere an dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren ist die
Tatsache das sich die Verschmutzung fast selbstständig von der zu reinigenden
Oberfläche abhebt. Der Reinigungseffekt tritt wesentlich schneller als bei
Verwendung von reinen Alkalilaugen ein. Durch den verhältnismäßig niedrigen
Alkalianteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Tatsache, das nach der
Reinigung die Lösung nur schwach alkalisch bis neutral vorliegt, ist der
Oberflächenangriff durch die Alkalien sehr stark reduziert, bis überhaupt nicht
gegeben.
Für das Reinigungsverfahren werden Mischungen aus Alkalilauge und Persulfat
bevorzugt, welche der wässrigen Reinigungslösung zugegeben werden. Um eine
hohe Nutzausbeute der Reinigungsmischung zu erhalten, ist es vorteilhaft die
Reinigungslösung, sowie die zu reinigenden Behältnisse frei von wasserlöslicher
Organik zu halten. Bei wasserlöslichen Organikanteilen bewirkt ein Teil des
Persulfats die Totaloxidation der Organik und kann so nicht auf die
wasserunlöslichen Beläge oder Verkrustungen wirken. Die Alkalilauge dient in der
Reinigungslösung als Netzmittel und Quellmittel, wodurch die eigentliche
Wirksubstanz, das Persulfat, tief in den Belag eindringen kann. Gleichzeitig wird die
sich, durch den Persulfatzerfall, während der Reinigung, bildende Schwefelsäure
neutralisiert. Versuche mit minimalen zusätzlichen Zugabe an Netzmittel brachte
ebenfalls gut Ergebnisse. Die Reinigungswirkung beschleunigt sich mit der
Persulfatzersetzungsgeschwindigkeit die maßgeblich über die Reaktionstemperatur
gesteuert werden kann. Die bei der Zersetzung des Persulfats entstehenden O-
haltigen Radikale bewirken eine Teiloxidation der organischen Moleküle und damit
ein Ablösen der Verschmutzung von der Oberfläche. Vorzugsweise wird die
Reinigung bei Temperaturen zwischen 40 und 100°C durchgeführt. Der
Persulfatgehalt der wässrigen Reinigungslösung liegt bevorzugt zwischen 0,01 und 1 Mol/l.
Der Alkalieinsatz wird bevorzugt der Zersetzungsstöchometrie des Persulfats
angeglichen, wobei 2 Mol Lauge pro Mol Persulfat eingesetzt werden. Eine
Laugenüberdosierung, oder Unterdosierung wirkt sich lediglich auf den pH-Wert nach
dem Reinigungsvorgang aus, so daß auch Zusätze im Gesamtbereich von 0,01 bis 4 Mol
zur Anwendung kommen können. Zusätzliche Zusätze von anderen
Oxidationsmitteln wie Wasserstoffperoxid, Perborat, Percarbonat und
Kaliummonopersulfat haben eine leichte zusätzlich positive Wirkung auf das
Ablöseverhalten der Verschmutzung, die aber für das erfindungsgemäße Verfahren
nicht von grundsätzlicher Bedeutung ist. Dies ist auf die Gasbildung und damit auf
die dabei auftretenden hohen mechanischen Oberflächenkräfte, während der
Zersetzung der Perverbindung bei höheren Temperaturen zurückzuführen. Versuche
mit Kaliummonopersulfat und Alkalilaugenmischungen zeigten ein deutlich
schlechteres Ergebnis als Versuche mit Peroxodisulfaten. Die optimale Kontaktzeit
der wässrigen Mischung, das heißt Ablösen der Verschmutzung und sauberer
Untergrund, mit der zu reinigenden Oberfläche ist stark abhängig von der
eingesetzten Konzentration der Komponenten, der Behandlungstemperatur und der
Verschmutzung selbst.
Anhand der nachfolgenden Beispiele soll die Oberflächenreinigung erörtert werden:
In diesen Beispielen, aus chemischen Pilot- und Betriebsanlagen, wird
veranschaulicht, das die erfindungsgemäße Oberflächenreinigung für eine Vielzahl
Einsatzfällen geeignet ist. Die aufgeführten Verschmutzungen waren weder mit
organischen Lösungsmitteln noch mit Säuren oder Laugen zu entfernen.
Beispiel 5 zeigt eine Anwendung aus dem Haushaltsbereich:
Beispiele 6 bis 12 soll den positiven Effekt durch Zusatz von anderen
Perverbindungen und der Zugabe von Netzmittel verdeutlichen, sowie den Vergleich
bei einer Mischung von Kaliummonopersulfat mit Natronlauge zeigen.
Claims (10)
1. Verfahren zur Reinigung von Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die
Reinigung mit Mischungen aus Persulfat und Alkalilaugen vorzugsweise zwischen 40
und 100°C durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einem Druck
höher als 1 bar und bis 140°C durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Peroxodisulfate
als Komponente eingesetzt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
Peroxomonosulfate als Komponente eingesetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mischungen aus
Peroxodisulfat, Peroxomonosulfat und Alkalilauge eingesetzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mischungen aus
Peroxodisulfat, Wasserstoffperoxid und Alkalilauge eingesetzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mischungen aus
Peroxodisulfat, Perborat und Alkalilauge eingesetzt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mischungen aus
Peroxodisulfat, Percarbonat und Alkalilauge eingesetzt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mischungen aus
Persulfat, Tensidlösung und Alkalilauge eingesetzt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Mischungen aus
Persulfatkonzentrationen von 0,01 bis 1 Mol/l und Alkalilaugekonzentrationen von
0,01 bis 4 Mol/l eingesetzt werden.
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