DE10128129A1 - Verfahren zum Abbau biologischer und/oder organischer Substanzen sowie Vollmetallkatalysator - Google Patents

Verfahren zum Abbau biologischer und/oder organischer Substanzen sowie Vollmetallkatalysator

Info

Publication number
DE10128129A1
DE10128129A1 DE10128129A DE10128129A DE10128129A1 DE 10128129 A1 DE10128129 A1 DE 10128129A1 DE 10128129 A DE10128129 A DE 10128129A DE 10128129 A DE10128129 A DE 10128129A DE 10128129 A1 DE10128129 A1 DE 10128129A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
group
metal catalyst
iii
alloy
oxygen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10128129A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10128129B4 (de
Inventor
Juergen Koppe
Inno Rapthel
Hartmut Lausch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mol Katalysatortechnik GmbH
Original Assignee
Mol Katalysatortechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mol Katalysatortechnik GmbH filed Critical Mol Katalysatortechnik GmbH
Priority to DE10128129A priority Critical patent/DE10128129B4/de
Priority to PCT/EP2002/006260 priority patent/WO2002100534A1/de
Publication of DE10128129A1 publication Critical patent/DE10128129A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10128129B4 publication Critical patent/DE10128129B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/889—Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/8892—Manganese
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/86—Chromium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/58—Fabrics or filaments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/722—Oxidation by peroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/78—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/42—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from bathing facilities, e.g. swimming pools
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/04—Disinfection

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Abstract

Verfahren zum Abbau biologischer und/oder organischer Substanzen in flüssiger Phase, insbesondere zur Entkeimung von Flüssigkeiten, indem ein Vollmetallkatalysator in Wirkverbindung mit einem Oxidationsmittel gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Vollmetallkatalysator aus folgenden Bestandteilen zusammengesetzt wird: DOLLAR A mindestens einem Legierungselement einer Gruppe I, DOLLAR A mindestens einem Legierungselement einer Gruppe II, DOLLAR A mindestens einem Legierungselement einer Gruppe III, DOLLAR A wobei die zur Gruppe I gehörenden Legierungselemente unterhalb der Tammantemperatur in sauerstoffhaltiger Atmosphäre ausschließlich zweiwertige Oxide bilden und DOLLAR A wobei die zur Gruppe II gehörenden Legierungselemente unterhalb der Tammantemperatur in sauerstoffhaltiger Atmosphäre ausschließlich dreiwertige Oxide bilden und DOLLAR A wobei die zur Gruppe III gehörenden Legierungselemente in Abhängigkeit von Temperatur und Gasatmosphäre, insbesondere dem Sauerstoffpartialdruck, Oxide in unterschiedlichen Oxidationsstufen ausbilden DOLLAR A und der so erhaltene Vollmetallkatalysator in Wirkverbindung mit dem Oxidationsmittel sowie der Substanz gebracht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbau biologischer und/oder organischer Substanzen in flüssiger Phase, insbesondere zur Entkeimung von Flüssigkeiten, indem ein Vollmetallkatalysator in Wirkverbindung mit einem Oxidationsmittel gebracht wird.
Vielfach werden zur Entkeimung von Flüssigkeiten, wie sie beispielsweise in öffentlichen Badeanstalten sowie bei der Wasseraufbereitung und der Abwasserreinigung oder in Kühlkreisläufen Biozide zugesetzt, die unter anderem Phosphor, Brom, Chlor oder dergleichen enthalten können. Diese Ausgangsstoffe sind als giftig anzusehen. Zur Abreinigung der Flüssigkeiten wird somit zunächst einmal eine gezielte Wasservergiftung in Kauf genommen, wobei das nach der Abwasserreinigung verbleibende Restwasser, respektive deren eingedickte Feststoffbestandteile, ein hohes Belastungspotential aufweist.
Insbesondere in öffentlichen Badeanstalten kommt es immer wieder vor, daß Chlorunfälle auftreten, wobei auch eine Chlorakne bei empfindlichen Personen nicht ausgeschlossen werden kann. In jedem Fall ist, abhängig von der Konzentration der Biozide, mit einer Verschlechterung der Wasserqualität zu rechnen.
Die Wassernutzung in Kühlkreisläufen ist durch ein Temperaturniveau gekennzeichnet, das ideale Wachstumsbedingungen für Keime darstellt. Auch hier wird dem Keimwachstum durch den Einsatz von Bioziden entgegengewirkt. Die konventionellen Biozide werden üblicherweise in Wasser gelöst und folglich mit dem Abwasser und den Sprühtröpfchen in die Umwelt abgegeben. Im Hinblick auf die erreichte Menge an jährliche Biozidabgaben werden bis heute noch nicht abschätzbare Langzeitauswirkungen erreicht.
Der DE-C 195 03 865 ist ein Mangan, Nickel und Kupfer enthaltender Katalysator zur Oxidation von Wasserinhaltsstoffen in Gegenwart von Wasserstoffperoxid und Sauerstoff zu entnehmen, der durch thermische Behandlung einer aus 10 bis 30 Gew.-% Kupfer und 5 bis 15 Gew.-% Nickel sowie 60 bis 80 Gew.-% Mangan bestehenden Legierung bei Temperaturen von 400 bis 1000°C in sauerstoffhaltiger Atmosphäre für eine Zeit von 0,25 bis 5 Stunden erhältlich ist. Der Katalysator kann zusätzlich mindestens eines der Elemente Eisen, Chrom, Silizium, Titan, Aluminium, Molybdän, Phosphor oder Stickstoff in einer Menge bis zu insgesamt 5 Gew.-% enthalten.
Aufgrund des geringen Redoxpotentials des Mangans ist jedoch in Abhängigkeit von der Legierungszusammensetzung und dem pH-Wert ein naßkorrosiver Angriff auf das Katalysatormaterial zu verzeichnen.
Dies vorausschickend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abbau biologischer und/oder organischer Substanzen, insbesondere zur Entkeimung von Flüssigkeiten, bereitzustellen, das bei zumindest gleich guter Abreinigung der Substanzen, insbesondere der Flüssigkeiten, ohne Zusatz von umweltbelastenden Bioziden auskommt.
Diese Aufgabe wird verfahrensgemäß dadurch gelöst, daß der Vollmetallkatalysator aus folgenden Bestandteilen hergestellt wird:
mindestens einem Legierungselement einer Gruppe I,
mindestens einem Legierungselement einer Gruppe II,
mindestens einem Legierungselement einer Gruppe III,
wobei die zur Gruppe I gehörenden Legierungselemente unterhalb der Tammantemperatur in sauerstoffhaltiger Atmosphäre ausschließlich zweiwertige Oxide bilden und
wobei die zur Gruppe II gehörenden Legierungselemente unterhalb der Tammantemperatur in sauerstoffhaltiger Atmosphäre ausschließlich dreiwertige Oxide bilden und
wobei die zur Gruppe III gehörenden Legierungselemente in Abhängigkeit von Temperatur und Gasatmosphäre, insbesondere dem Sauerstoffpartialdruck, Oxide in unterschiedlichen Oxidationsstufen ausbilden
und der so erhaltene Vollmetallkatalysator in Wirkverbindung mit dem Oxidationsmittel sowie der Substanz gebracht wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.
In der kleinen Enzyklopädie "Struktur der Materie", 1982, VEB Bibliographisches Institut Leipzig sind auf Seite 454 unter Punkt 7.3.3 die Reaktionen mit Feststoffen und an Grenzflächen beschrieben. Von Tamman wurde die Temperatur des merklich beginnenden Platzwechsels definiert, bei der ein Zusammenbacken der Kristalle eines feinen Pulvers des jeweiligen Stoffes zu beobachten ist. Die Tammantemperaturen liegen für Metalle bei etwa einem Drittel, für Oxide bei etwa zwei Dritteln, für organische Verbindungen unterhalb drei Viertel der Schmelztemperatur dieser Stoffe. Diese Aufgabe wird darüber hinaus gelöst durch einen Vollmetallkatalysator zum Abbau biologischer und/oder organischer Substanzen in flüssiger Phase, insbesondere zur Entkeimung von Flüssigkeiten, in Gegenwart eines Oxidationsmittels, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Katalysator aus mindestens einem Legierungselement einer Gruppe I, mindestens einem Legierungselement einer Gruppe II und mindestens einem Legierungselement einer Gruppe III zusammengesetzt ist, wobei zu der Gruppe I die Legierungselemente gehören, die unterhalb der Tammantemperatur in sauerstoffhaltiger Atmosphäre ausschließlich zweiwertige Oxide bilden, zur Gruppe II die Legierungselemente gehören, die unterhalb der Tammantemperatur in sauerstoffhaltiger Atmosphäre ausschließlich dreiwertige Oxide bilden und zur Gruppe III diejenigen Legierungselemente gehören, die in Abhängigkeit von Temperatur und Gasatmosphäre, insbesondere dem Sauerstoffpartialdruck, Oxide in unterschiedlichen Oxidationsstufen ausbilden.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Vollmetallkatalysators sind den zugehörigen gegenständlichen Unteransprüchen zu entnehmen.
Der Erfindungsgegenstand setzt sich mit Feststoffreaktionen und deren Grenzflächen auseinander. Reaktionen an denen eine oder mehrere feste Phasen beteiligt sind, weisen wegen der relativ starren Fixierung ihrer Teilchen, im periodischen wie auch aperiodischen Gitter, Besonderheiten auf gegenüber Umsetzung zwischen Gasen oder miteinander mischbaren Flüssigkeiten. Im Unterschied zu Flüssigkeiten und Gasen liegen Feststoffe auch selten im an sich normalen Zustand des thermodynamischen Gleichgewichtes vor. Das Verständnis von Feststoffreaktionen verlangt die Aufklärung einer ganzen Schrittfolge, wobei physikalische Vorgänge des Stoffenergie- und Impulstransportes ebenso von Bedeutung sind, wie die eigentlichen chemischen Reaktionen. Der Stofftransport vollzieht sich als Platzwechsel einzelner Gitterbausteine entweder durch die Gitter- oder Volumendiffusion, die Korngrenzendiffusion und die Oberflächendiffusion oder durch chemischen Transport über die Gasphase. Durch den jeweiligen Diffusionsmechanismus und die dazugehörige Aktivierungsenergie des Platzwechselvorgartgs wird die Reaktionsgeschwindigkeit bestimmt. Sie ist im allgemeinen erst bei relativ hohen Temperaturen nennenswert, so daß die Feststoffreaktionen, zumindest die, die an den ausschließlich festen Phasen teilnehmen, ihre Domäne bei thermisch stabilen organischen Verbindungen haben. Das bedeutet jedoch nicht, daß Platzwechselvorgänge nicht auch bei relativ niedrigen Temperaturen nachweisbar wären. Wie bereits angesprochen, wurde von Tamman die Temperatur des merklich beginnenden Platzwechsels definiert, wobei die Tammantemperaturen für Metalle etwa bei einem Drittel, für Oxide bei etwa zwei Drittel und für organische Verbindungen unterhalb drei Viertel der Schmelztemperatur dieser Stoffe angesiedelt sind.
Durch Einsatz des verfahrensgemäß hergestellten Vollmetallkatalysators kann ein Abbau biologischer und/oder organischer Substanzen in flüssiger Phase, insbesondere die Entkeimung von Flüssigkeiten, ohne Einsatz von Bioziden vonstatten gehen, wodurch neben einer zumindest gleich guten Reinigung der Substanzen, insbesondere der zu entkeimenden Flüssigkeiten, somit auf den Einsatz jeglicher Biozide verzichtet werden kann.
In den Unteransprüchen sind verschiedene Oxidationsmittel, respektive deren Gemische, angesprochen, wobei bevorzugt für die katalytische Entkeimung von Flüssigkeiten Wasserstoffperoxid im Zusammenwirken mit dem erfindungsgemäßen Vollmetallkatalysator verwendet wird. Der Vorteil des Einsatzes von Wasserstoffperoxid gegenüber anderen Bioziden besteht darin, daß es in H2O und O2 zerfällt, so daß das Wasser nicht durch Fremdkomponenten belastet wird. Das Wasserstoffperoxid tritt in Wechselwirkung mit frei beweglichen Keimen. Hierzu ist anzumerken, daß von den in Wasserkreisläufen vorhandenen Keimen mehr als 99% in Biofilmen leben, während weniger als 1% der Keime frei beweglich im schwimmenden Wasser vorhanden ist. Wasserstoffperoxid ist in der Lage, unter Elektronenaufnahme in ein Hydroxid-Anion und ein Hydroxyl-Radikal zu zerfallen. Das Hydroxyl-Radikal ist ein starkes Oxidationsmittel und wirkt in dieser Eigenschaft in höheren Konzentrationen bakteriocid.
Der erfindungsgemäße Vollmetallkatalysator besteht aus Legierungen, die aus thermodynamischer Sicht in der Lage sind, in wässrigen Systemen Elektronen abzugeben. Hierbei kommt es zur Ausprägung einer positiv geladenen Oberfläche. Das entscheidende Merkmal des erfindungsgemäßen Vollmetallkatalysators besteht darin, daß trotz der positiv geladenen Oberfläche keine Metallkationen den metallischen Verbund verlassen. Erreicht wird dies durch die Ausbildung einer speziellen Oberflächenstruktur, die ausschließlich den Durchtritt von Elektronen gestattet.
Im wässrigen System laufen an der Katalysatoroberfläche folgende Vorgänge ab:
In einem ersten Schritt reagiert der erfindungsgemäße Vollmetallkatalysator mit Wasserstoffperoxid. Aus einem Molekül Wasserstoffperoxid werden unter Aufnahme eines Elektrons ein Hydroxid-Anion und ein Hydroxyl-Radikal gebildet. Der Vollmetallkatalysator wird positiv geladen, wobei sich nun an der Katalysatoroberfläche negativ geladene Keime anlagern. Gleichzeitig treten Keime in Wechselwirkung mit der positiv geladenen Katalysatoroberfläche. Die Keimhüllen werden unter Mitwirkung von Wasserstoffperoxid an der Katalysatoroberfläche zerlegt. Hierbei erfolgt im erheblichen Maße eine Freisetzung oberflächenaktiver Substanzen. Der Keim stirbt und verschwindet innerhalb kurzer Zeit von der Katalysatoroberfläche. Der erfindungsgemäße Vollmetallkatalysator erhält im Verlauf dieser Vorgänge die zuvor abgegebenen Elektronen zurück und der Kreislauf kann von neuem beginnen. Die oberflächenaktiven Substanzen sind nun in der Lage, die im Wasserkreislauf vorhandenen Biofilme abzulösen. Im Ergebnis des Ablösevorganges werden die Stoffwechselvorgänge im Biofilm erheblich gestört, wobei die abgelösten Bestandteile absterben oder durch Filterstufen bzw. Abschlämmung aus dem Kreislauf entfernt werden.
Der den Vollmetallkatalysator bildenden Gruppe I liegen folgende Legierungselemente zugrunde: Nickel, Magnesium, Barium, Calcium, Strontium.
Der den Vollmetallkatalysator des weiteren bildenden Gruppe II liegen folgende Legierungselement zugrunde: Chrom, Bor, Aluminium, Galium, Indium.
Die Gruppe III wird im wesentlichen begründet durch folgende Legierungselemente: Eisen, Kupfer, Mangan, Molybdän, Wolfram und Vanadium.
Die der letztgenannten Gruppe III zugrundeliegenden Legierungselemente können in Abhängigkeit von Temperatur und Gasatmosphäre, insbesondere dem Sauerstoffpartialdruck, Oxide unterschiedlicher Wertigkeiten bilden. So können beispielsweise Eisen zwei- bzw. dreiwertig, Mangan zwei-, drei- oder vierwertig, Molybdän drei-, vier-, fünf- oder sechswertig sein.
Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß kann der Vollmetallkatalysator in getemperter Form vorliegen, wobei die Oberfläche vorzugsweise mit Alkalimetallen dotiert werden kann.
Der Vollmetallkatalysator liegt als Draht, Blech, Folie oder Schaum, und zwar in Form von Gestricken, Geweben, Wabenformkörpern, strukturierten Packungen oder dergleichen vor.
Anhand folgender Beispiele wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie der erfindungsgemäße Vollmetallkatalysator näher beschrieben:
Beispiel
Um die unterschiedliche Wirksamkeit der Katalysatoren in wässrigen Medien zu demonstrieren, wurden folgende Versuche durchgeführt:
  • 1. Methylenblautest zur Aktivitätsbestimmung
  • 2. Entkeimungstest
  • 3. Test auf Metallkorrosion
Beschreibung der Tests 1. Methylenblautest
20 mg Methylenblau werden in einem Liter destilliertem Wasser gelöst und die Extinktion bei einer Wellenlänge von 660 nm gemessen. Jeweils ein Stück Katalysator mit der Masse von 1 g wird vorbereitet. 15 ml der Methylenblaulösung werden in ein Reagenzglas gegeben und der vorbereitete Katalysator vollkommen eingetaucht. Nach Zugabe von 0,1 ml 30%iger Wasserstoffperoxidlösung wird die Probe bei 70°C temperiert. Nach 30 min wird erneut die Extinktion bei einer Wellenlänge von 660 nm gemessen.
Der Umsatz für Methylenblau ergibt sich nach
2. Entkeimungstest
Jeweils 500 ml Wasser (mittlerer Härte) mit jeweils 4 g Katalysator und 0,5 ml 30%iger Wasserstoffperoxidlösung werden unter Rühren mit 1.104 KBE/ml Bakterien versetzt. Bei Raumtemperatur wird 3 h mit einem Magnetrührer gerührt.
Vor dem Ansatz und nach Ablauf der 3 h wird die Keimzahl bestimmt.
Die Entkeimungsrate ergibt sich zu:
3. Test auf Metallkorrosion
Jeweils 10 g Katalysator werden in 500 ml destilliertem Wasser voll eingetaucht. Nach Zugabe von 0,5 ml 30%iger Wasserstoffperoxidlösung wurden die Proben unter gelegentlichem Schütteln 7 Tage verschlossen stehen gelassen. Nach dieser Zeit wurde das Wasser auf die jeweils wichtigsten Legierungsbestandteile, die jeweils in Lösung gegangen sind, untersucht.
Folgende Proben wurden den beschriebenen Tests unterzogen:
Tabelle 1
für die Beispiele verwendete Materialien
Die Proben 1 und 5 wurden den o. g. Tests unterzogen. Die dabei erzielten Resultate sind Tabelle 2 zu entnehmen.
Tabelle 2
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren wiesen durchweg Aktivitäten im Methylenblautest von über 90% und im Entkeimungstest eine Entkeimungsrate von mindestens 3 Zehnerpotenzen (99,9%) auf. Die entsprechend gewählten Vergleichsmuster wiesen zwar in beiden Tests auch eine gewisse Wirkung nach, beide Proben zeigten jedoch eine für die praktische Anwendung zu hohe Korrosionsneigung. Während aber sich mit Kupfer die vorgesehenen Tests noch durchführen ließen, waren die Korrosionserscheinungen bei dem Normalstahl bereits nach wenigen Stunden so ausgeprägt, daß die Tests nur noch bedingt auswertbar waren.

Claims (18)

1. Verfahren zum Abbau biologischer und/oder organischer Substanzen in flüssiger Phase, insbesondere zur Entkeimung von Flüssigkeiten, indem ein Vollmetallkatalysator in Wirkverbindung mit einem Oxidationsmittel gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Vollmetallkatalysator aus folgenden Bestandteilen zusammengesetzt wird:
mindestens einem Legierungselement einer Gruppe I,
mindestens einem Legierungselement einer Gruppe II,
mindestens einem Legierungselement einer Gruppe III,
wobei die zur Gruppe I gehörenden Legierungselemente unterhalb der Tammantemperatur in sauerstoffhaltiger Atmosphäre ausschließlich zweiwertige Oxide bilden, und
wobei die zur Gruppe II gehörenden Legierungselemente unterhalb der Tammantemperatur in sauerstoffhaltiger Atmosphäre ausschließlich dreiwertige Oxide bilden, und
wobei die zur Gruppe III gehörenden Legierungselemente in Abhängigkeit von Temperatur und Gasatmosphäre, insbesondere dem Sauerstoffpartialdruck, Oxide in unterschiedlichen Oxidationsstufen ausbilden
und der so erhaltene Vollmetallkatalysator in Wirkverbindung mit dem Oxidationsmittel sowie der Substanz gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vollmetallkatalysator in Wirkverbindung mit Sauerstoff, Ozon, Stickstoffmonoxid, Wasserstoffperoxid bzw. andere Peroxoverbindungen oder Mischungen aus diesen Oxidationsmitteln gebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator getempert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Katalysators mit Alkalimetallen, wie insbesondere Li, Na, K, Cs, Rb, dotiert wird.
5. Vollmetallkatalysator zum Abbau biologischer und/oder organischer Substanzen in flüssiger Phase, insbesondere zur Entkeimung von Flüssigkeiten, in Gegenwart eines Oxidationsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator aus mindestens einem Legierungselement einer Gruppe I, mindestens einem Legierungselement einer Gruppe II und mindestens einem Legierungselement einer Gruppe III zusammengesetzt ist, wobei zu der Gruppe I die Legierungselemente gehören, die unterhalb der Tammantemperatur in sauerstoffhaltiger Atmosphäre ausschließlich zweiwertige Oxide bilden, zur Gruppe II die Legierungselemente gehören, die unterhalb der Tammantemperatur in sauerstoffhaltiger Atmosphäre ausschließlich dreiwertige Oxide bilden, zur Gruppe III diejenigen Legierungselemente gehören, die in Abhängigkeit von Temperatur und Gasatmosphäre, insbesondere dem Sauerstoffpartialdruck, Oxide in unterschiedlichen Oxidationsstufen ausbilden.
6. Vollmetallkatalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe I folgende Legierungselemente beinhaltet: Ni, Mg, Ba, Ca, Sr, und daß bei Präsenz von Ni dessen Gehalt (in Masse-%) das 0,5-­ 2fache des Anteils der Gruppe II beträgt.
7. Vollmetallkatalysator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe II folgende Legierungselemente umfaßt: Cr, B, Al, Ga, Indium, und daß bei Präsenz von Cr dessen Gehalt (in Masse-%) das 0,5-­ 2fache des Anteils der Gruppe I beträgt.
8. Vollmetallkatalysator nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe III folgende Legierungselemente in Verbindung mit den ihnen gemeinsamen Oxidationsstufen (Wertigkeiten) umfaßt: Fe (II/III), Cu (I/II), Mn (II/III/IV), Mo (III/IV/V/VI), W (IV/VI), V (II/III/IV/V).
9. Vollmetallkatalysator nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gruppe I diejenigen Metalle gehören, die beim Tempern in sauerstoffhaltiger Atmosphäre ausschließlich zweiwertige Metalloxide bilden, insbesondere Ni, Mg, Ba, Ca, Sr.
10. Vollmetallkatalysator nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gruppe II diejenigen Metalle gehören, die beim Tempern in sauerstoffhaltiger Atmosphäre ausschließlich dreiwertige Metalloxide bilden, insbesondere Cr, B, Al, Ga, In.
11. Vollmetallkatalysator nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator in getemperter Form vorliegt.
12. Vollmetallkatalysator nach einem der Ansprüche 5 bis 11, gekennzeichnet durch Verunreinigungen bildende Elemente, wie insbesondere C, P, Si in Gehalten (in Masse-%) < 0,5%.
13. Vollmetallkatalysator nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Katalysators mit Alkalimetallen, wie insbesondere Li, Na, K, Cs, Rb, dotiert ist.
14. Vollmetallkatalysator nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator als Draht, Blech, Folie oder Schaum vorliegt.
15. Vollmetallkatalysator nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator in Form von Gestricken, Geweben, Wabenformkörpern oder strukturierten Packungen vorliegt.
16. Vollmetallkatalysator nach einem der Ansprüche 5 bis 15, beinhaltend eine Legierung, die (in Masse-%) mehr als 65% aus den Elementen Fe, Ni und Cr besteht.
17. Vollmetallkatalysator nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung (in Masse-%) an Zusätzen von bis zu 35% Mo und/oder bis zu 15% Mn enthält.
18. Vollmetallkatalysator nach einem der Ansprüche 5 bis 17, gekennzeichnet durch weitere Legierungszusätze, insbesondere V, Nb, W, Ti, Co, Cu, C, Si, P und/oder S in Gehalten (in Masse-%) bis zu 10%.
DE10128129A 2001-06-09 2001-06-09 Verfahren zum Abbau biologischer und/oder organischer Substanzen sowie Vollmetallkatalysator Expired - Fee Related DE10128129B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10128129A DE10128129B4 (de) 2001-06-09 2001-06-09 Verfahren zum Abbau biologischer und/oder organischer Substanzen sowie Vollmetallkatalysator
PCT/EP2002/006260 WO2002100534A1 (de) 2001-06-09 2002-06-07 Verfahren zum abbau biologischer und/oder organischer substanzen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10128129A DE10128129B4 (de) 2001-06-09 2001-06-09 Verfahren zum Abbau biologischer und/oder organischer Substanzen sowie Vollmetallkatalysator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10128129A1 true DE10128129A1 (de) 2002-12-19
DE10128129B4 DE10128129B4 (de) 2012-07-19

Family

ID=7687815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10128129A Expired - Fee Related DE10128129B4 (de) 2001-06-09 2001-06-09 Verfahren zum Abbau biologischer und/oder organischer Substanzen sowie Vollmetallkatalysator

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE10128129B4 (de)
WO (1) WO2002100534A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006022892B3 (de) * 2006-05-15 2007-12-13 Mol Katalysatortechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung von Papier
DE102005062337B4 (de) * 2005-12-24 2009-04-16 Mol Katalysatortechnik Gmbh Verfahren zur Erzeugung von arteigenen, biofilmlösenden Stoffen (Biotensiden)
WO2009083167A1 (de) * 2007-12-21 2009-07-09 Guggenbichler, Joseph Peter Kühlturm mit reduzierter mikrobieller kontamination
DE102010019389A1 (de) * 2010-05-04 2011-11-10 Mol Katalysatortechnik Gmbh Verfahren zur Sanierung von Trinkwasserversorgungssystemen
CN111558371A (zh) * 2020-04-20 2020-08-21 上海海庭环境工程有限公司 一种基于陶瓷基与碳基混合体作为载体的催化剂制备方法及配套的平板式臭氧氧化反应器
EP4122894A1 (de) * 2021-07-22 2023-01-25 Newtec Water Systems NV Verfahren und system zur wasserreinigung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH605421A5 (en) * 1976-04-02 1978-09-29 Schweizerische Sodafabrik Disinfecting water using hydrogen peroxide
DE19610345C1 (de) * 1996-03-18 1997-11-20 Krupp Vdm Gmbh Katalysator zur Oxidation von Abwasserverunreinigungen mittels Persäuren und/oder Wasserstoffperoxid
DE19630043A1 (de) * 1996-07-25 1998-01-29 Krupp Vdm Gmbh Manganhaltiger Katalysator zur Oxidation von Verunreinigungen in sauren Abwässern

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS607952B2 (ja) * 1980-12-22 1985-02-28 千代田化工建設株式会社 ポリビニルアルコ−ル含有廃水の処理方法
JPS607953B2 (ja) * 1981-12-25 1985-02-28 千代田化工建設株式会社 ヒドラジン含有廃水の処理法
DE19503865C1 (de) * 1995-02-07 1996-04-04 Krupp Vdm Gmbh Katalysator zur Oxidation von Abwasserinhaltsstoffen
DE19634527A1 (de) * 1996-08-27 1998-03-05 Krupp Vdm Gmbh Verfahren zur Reinigung schadstoffhaltiger Abwässer mittels Zugabe von organischen Persäuren und/oder Peroxoverbindungen
DE19700164C2 (de) * 1997-01-07 1999-01-07 Krupp Vdm Gmbh Verwendung eines Vollmetallkatalysators für den oxidativen Abbau von organischen Verbindungen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH605421A5 (en) * 1976-04-02 1978-09-29 Schweizerische Sodafabrik Disinfecting water using hydrogen peroxide
DE19610345C1 (de) * 1996-03-18 1997-11-20 Krupp Vdm Gmbh Katalysator zur Oxidation von Abwasserverunreinigungen mittels Persäuren und/oder Wasserstoffperoxid
DE19630043A1 (de) * 1996-07-25 1998-01-29 Krupp Vdm Gmbh Manganhaltiger Katalysator zur Oxidation von Verunreinigungen in sauren Abwässern

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005062337B4 (de) * 2005-12-24 2009-04-16 Mol Katalysatortechnik Gmbh Verfahren zur Erzeugung von arteigenen, biofilmlösenden Stoffen (Biotensiden)
DE102006022892B3 (de) * 2006-05-15 2007-12-13 Mol Katalysatortechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung von Papier
DE102006022892B8 (de) * 2006-05-15 2008-04-03 Mol Katalysatortechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung von Papier
WO2009083167A1 (de) * 2007-12-21 2009-07-09 Guggenbichler, Joseph Peter Kühlturm mit reduzierter mikrobieller kontamination
DE102010019389A1 (de) * 2010-05-04 2011-11-10 Mol Katalysatortechnik Gmbh Verfahren zur Sanierung von Trinkwasserversorgungssystemen
DE102010019389B4 (de) * 2010-05-04 2014-03-13 Mol Katalysatortechnik Gmbh Verfahren zur Sanierung von Trinkwasserversorgungssystemen
CN111558371A (zh) * 2020-04-20 2020-08-21 上海海庭环境工程有限公司 一种基于陶瓷基与碳基混合体作为载体的催化剂制备方法及配套的平板式臭氧氧化反应器
CN111558371B (zh) * 2020-04-20 2023-12-15 上海海庭环境工程有限公司 一种基于陶瓷基与碳基混合体作为载体的催化剂制备方法及配套的平板式臭氧氧化反应器
EP4122894A1 (de) * 2021-07-22 2023-01-25 Newtec Water Systems NV Verfahren und system zur wasserreinigung

Also Published As

Publication number Publication date
DE10128129B4 (de) 2012-07-19
WO2002100534A1 (de) 2002-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3030476A1 (de) Verfahren zur desinfektion eines bakterien enthalt enden waessrigen mediums
DE2645549A1 (de) Verfahren zur fest-fluessig-trennung bei der behandlung von organischen abwaesserschlaemmen
DE2309747A1 (de) Verbindungen und verfahren zur behandlung von wasser
DE10128129A1 (de) Verfahren zum Abbau biologischer und/oder organischer Substanzen sowie Vollmetallkatalysator
DE2427088B2 (de) Verfahren zur Beseitigung der im Abwasser enthaltenen a , ß -äthylenisch ungesättigten Aldehyde oder Ketone
DE10128132A1 (de) Vollmetallkatalysator
EP0730560A1 (de) Verfahren zur behandlung von organische und anorganische verbindungen enthaltenden abwässern
DE102005050806A1 (de) Verfahren zur katalysierten oxidativen Abwasserbehandlung
EP0106934A1 (de) Verfahren zur Rückgewinnung von Jod aus organisch gebundenes Jod enthaltenden Mutterlaugen und Abwässern
DE102006022892B3 (de) Verfahren zur Herstellung von Papier
EP0934084B1 (de) Verwendung einer wässrigen chloritlösung zur desinfektion in der ernährungsindustrie
DE2743297B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Hydroxylammoniumsalzen
DE10154665A1 (de) Verfahren zum Abbau biologischer und/oder organischer Substanzen
EP0423137B1 (de) Wässrige lösung zur oxidation, entkeimung und desodorierung sowie verfahren zur herstellung dieser lösung
DE939950C (de) Verfahren zur Erhoehung der Reaktionsfaehigkeit von in Loesung gebrachten sauerstoffuebertragenden chemischen Verbindungen mit entkeimender bzw. entseuchender Wirkung
EP4112565A1 (de) Verfahren zur kontrolle des wachstums von mikroorganismen
DE310994C (de)
AT112972B (de) Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff.
DE2626316A1 (de) Verfahren zur herstellung von silbernitrat
DE2009120A1 (de) Verfahren zur katalytischen Entgiftung wäßriger Cyanidlosungen
DE4309468A1 (de) Verfahren zur Verringerung des Gehaltes an halogenhaltigen organischen Verbindungen in wäßrigen Systemen
DE280960C (de)
DE565944C (de) Verfahren zur Herstellung von Aceton
AT525928A1 (de) Verfahren zur Entfernung eisenoxidischer Ablagerungen
AT8004U1 (de) Material mit geruchshemmenden eigenschaften

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B01J0023760000

Ipc: C02F0001720000

R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B01J0023760000

Ipc: C02F0001720000

Effective date: 20120210

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B01J0023760000

Ipc: C02F0001720000

R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20121020

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee