Es bestand daher ein Bedürfnis nach einem Verfahren zur Abtrennung von
Schwermetallionen aus Abwässern, welches die Nachteile von aus dem Stand der Technik
bekannten Verfahren nicht aufweist. Weiterhin bestand ein Bedürfnis nach einem
Verfahren zur Abtrennung von Schwermetallionen aus Abwässern, bei dem
aufwendige Filtrationsschritte entweder entfallen oder zumindest deutlich beschleunigt
werden. Weiterhin bestand ein Bedürfnis nach einem Verfahren zur Abtrennung von
Schwermetallionen aus Abwässern, das nur einen geringen Energieverbrauch
aufweist.
Die oben genannten Bedürfnisse zu erfüllen, lag der vorliegenden Erfindung als
Aufgabenstellung zugrunde. Es wurde nun gefunden, daß der Einsatz von
magnetischen Adsorbentien zur Reinigung von schwermetallbelasteten Abwässern die oben
genannten Aufgaben löst.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Reinigung von
mit Metallsalzen belasteten Abwässern, bei dem ein magnetisches Adsorptionsmittel
mit dem Abwasser vermischt und das Adsorptionsmittel nach der Adsorption von
Metallsalzen aus dem Abwasser in einem Magnetfeld vom Abwasser getrennt wird.
Unter "Metallsalzen" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Metallsalze
verstanden, die eine Wasserlöslichkeit von mindestens etwa 0,1 g/l aufweisen und an
einem geeigneten Adsorptionsmittel adsorbierbar sind. Im Rahmen einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden im Rahmen des
erfindungsgemäßen Verfahrens Schwermetallsalze aus den behandelten Abwässern
entfernt. Unter "Schwermetallen" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung
insbesondere die Elemente Blei, Cadmium, Chrom, Cobalt, Eisen, Gold, Kupfer,
Mangan, Molybdän, Nickel, Platin, Quecksilber, Selen, Silber, Vanadium, Zink und Zinn
verstanden.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Entfernung von Metallsalzen aus
mit derartigen Metallsalzen belasteten Abwässern. Grundsätzlich lassen sich mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens Metallsalze in beliebiger Konzentration aus
Abwässern entfernen. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird das erfindungsgemäße Verfahren jedoch auf Abwässer
angewandt, die eine geringe Schwermetallkonzentration aufweisen, insbesondere eine
Schwermetallkonzentration, die sich mit aus dem Stand der Technik bekannten
Verfahren nur unter hohem Aufwand oder überhaupt nicht aus dem Abwasser entfernen
läßt. Geeignete Schwermetallkonzentrationen liegen beispielsweise innerhalb eines
Bereichs von etwa 0,01 bis etwa 1000 mg/l, beispielsweise etwa 0,1 bis etwa 100 mg/l.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren beinhaltet den Einsatz eines magnetischen
Adsorptionsmittels. Der Begriff "magnetisches Adsorptionsmittel" umfaßt im Rahmen
der vorliegenden Erfindung Adsorptionsmittel, die als solche keine magnetischen
Eigenschaften aufweisen, jedoch durch Behandlung mit entsprechenden
Verbindungen, insbesondere durch Behandlung mit Nanopartikeln, mit magnetischen
Eigenschaften versehen wurden.
Unter "Nanopartikeln" werden im Rahmen der vorliegenden Feststoffpartikel
verstanden, die eine Teilchengröße von etwa 1 bis etwa 1000 nm, beispielsweise etwa 2
bis etwa 500 nm oder etwa 5 bis etwa 300 nm, z. B. etwa 200 nm oder etwa 30 bis
etwa 100 nm umfassen, Die Größenangaben bezieht sich dabei auf die Gesamtheit
der im Adsorptionsmittel enthaltenen Nanopartikel, wobei wenigstens 90 Gew.-%
der Nanopartikel die o. g. Größenangaben erfüllen sollen.
Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbaren Nanopartikel weisen
magnetische, insbesondere ferromagnetische Eigenschaften auf. In einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung weisen die Nanopartikel daher mindestens ein
Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Fe, Co, Ni, Cr, Mo, W, V, Nb, Ta,
Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Legierungen aus zwei oder
mehr der genannten Elemente, Oxiden der genannten Elemente oder Ferriten der
genannten Elemente, oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon, auf.
Beispielsweise können die Nanopartikel Magnetit, Macchiemit, Goethit oder ein
Ferrit der allgemeinen Formel MeOFe2O3, wobei Me für ein Element ausgewählt aus der
Gruppe bestehend aus Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Mg oder Cd steht, oder ein Gemisch aus
zwei oder mehr davon, enthalten.
Weiterhin zum Einsatz als Nanopartikel im Rahmen der vorliegenden Erfindung
geeignet sind Werkstoffe wie Wolframit (FeMnWO4), Ferberit (FeWO4),
dauermagnetische Aluminium-Nickel-Cobalt Legierungen, die als Hauptbestandteile Eisen,
Cobalt, Nickel, Aluminium, Kupfer oder Titan oder Gemische aus zwei oder mehr
davon enthalten. Weiterhin sind Legierungen aus Platin und Gobalt, Legierungen aus
Eisen, Cobalt, Vanadium und Chrom, Ludwigit (Mg2Fe3+[O2/BO3]), Vonsenit
(Fe2 2+Fe3+[O2/BO3]), Kobaltnickelkiese der allgemeinen Formel A2+B3+ 2X2- 4 worin
A für Eisen, Cobalt, Nickel oder Kupfer steht, B für Eisen, Cobalt, Nickel oder
Chrom oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon und X für S. Se oder Te oder ein
Gemisch aus zwei oder mehr davon steht, Eisenoxide, wie Eisen (II)-Oxid (FeO)
oder Eisen (III)-Oxid (Fe2O3) in seiner ferromagnetischen Modifikation γ-Fe2O3
(Macchiemit) mit Spinell, Magnetit (Fe3O4), Cobaltlegierungen wie die
üblicherweise als Hochtemperaturwerkstoffe eingesetzten Legierungen mit Co-Cr-Matrix, Ni-
Fe-Al-Co-Gußlegierungen mit bis zu etwa 36 Gew.-% Cobalt, Legierungen des Typs
CoCrW, Chrom (IV)-Oxid (CrO2), die der Gruppe der Ferrite zuzuordnenden
oxidcheramischen Werkstoffe der allgemeinen Zusammensetzung M2Fe3 2O4 oder
M2O.Fe2O3, die permanente magnetische Dipole enthalten, wobei M für Zink,
Cadmium, Cobalt, Mangan, Eisen, Kupfer, Magnesium und dergleichen steht, sowie
Eisen selbst, geeignet.
Die Herstellung von Magnetit oder Macchiemit-Nanopartikeln läßt sich
beispielsweise durch Einsatz einer Mikroemulsionstechnologie erreichen. Hierbei wird die
disperse Phase einer Mikroemulsion zur Größenbegrenzung der gebildeten Partikel
eingesetzt. In einer W/O-Mikroemulsion wird ein metallhaltiges Reagenz in der
dispersen wäßrigen Phase gelöst. Das Reagenz wird anschließend in der dispersen
Phase zu einer Vorstufe der gewünschten magnetischen Verbindung umgesetzt, die
daraufhin bereits die gewünschte Größe im Nanometerbereich aufweist.
Anschließend wird mit einem vorsichtigen Oxidationsschritt das Metalloxid, insbesondere
Eisenoxid in Form von Magnetit oder Macchiemit, hergestellt. Ein entsprechendes
Verfahren ist beispielsweise in der US-A 5 695 901 beschrieben.
Weiterhin lassen sich nanoskalige magnetische Teilchen aus Fe3O4, γ-Fe2O3 oder
entsprechenden Hydroxiden durch die Überführung einer sauren Eisen(II)- und/oder
Eisen(III)-salzlösung in Eisen(II)- und/oder Eisen(III)-carbonat mittels Zugabe einer
äquivalenten Menge von Alkalicarbonaten wie Natriumhydrogencarbonat,
Natriumcarbonat oder Ammoniumcarbonat und die anschließende thermische Oxidation zu
magnetischem Eisenhydroxid und weiter zu magnetischem Eisenoxid herstellen.
Die Größe der Teilchen läßt sich durch die thermische Reaktionsgeschwindigkeit
und Konzentration der Eisensalzlösung steuern. So wurden kleine Durchmesser von
20-100 nm bei zeitlich getrennter Bildung von Eisen(II,III)-carbonat bei
Temperaturen von 1-50°C, vorzugsweise 5-10°C, und anschließender Erwärmung, größere
Teilchen von 100-1000 nm bei Reaktionstemperaturen von 60-100°C und der damit
verbundenen rascheren Überführung von Eisen(II,III)-carbonat zu Eisen(II,III)-
hydroxid erreicht. Die Überführung einer Eisen(II)- und/oder Eisen(III)-salzlösung in
einen Eisen(I1)- und/oder Eisen(III)-Komplex durch Zugabe eines oder mehrerer
Komplexbildner wie z. B. Ethylendiamin-tetraessigsäure, Citronensäure, Weinsäure
oder deren Salze, die anschließende Neutralisation mit mäßig basischen Reagentien
wie Ammoniak oder Alkalicarbonaten und die Ausfällung der Eisenhydroxide durch
Zugabe von starken Laugen wie Natronlauge bis auf einen pH-Wert von 11, ergeben
ebenfalls gewünschte magnetische Teilchen. Die Tritrationsgeschwindigkeit bei der
Alkalisierung bestimmt die Größe der magnetischen Teilchen.
Erfindungsgemäß geeignete Teilchenkonfigurationen können auch durch die
Behandlung einer Eisen(II)und/oder Eisen(III)-salzlösung mit basischen
Anionentauscherharzen synthetisiert werden. Diese werden der Eisensalzlösung in einer
solchen Geschwindigkeit zugesetzt, daß ein konstanter Anstieg des pH-Wertes auf
7-10 gewährleistet ist. Die dabei entstehenden Teilchengrößen lassen sich durch die
Auswahl unterschiedlicher Anionentauschertypen steuern. So entstehen bei der
Verwendung schwach basischer Anionenaustauscher, wie sie z. B. unter dem
Handelsnamen Amberlit IR 45 bekannt sind, kleine Teilchendurchmesser, bei stark
basischen wie z. B. Amberlit IRA 420 größere Teilchen.
Bei einem molaren Verhältnis der Eisen(II)/Eisen(III)-salzlösung von 1 : 2 bildet
sich bei Alkalisierung das ferrimagnetische Fe3O4 (Magnetit). Dessen milde
Oxidation ergibt das ebenfalls ferrimagnetische γ-Fe2O3. Als Eisensalze können z. B.
Eisen(III)-chlorid, Eisen(III)-sulfat, Eisen(III)-nitrat sowie Eisen(II)-chlorid,
Eisen(II)-sulfat oder die jeweiligen Doppelsalze wie Eisen(II)/Eisen(III)-
ammoniumsulfate eingesetzt werden.
Nanokristalline magnetische Teilchen aus Doppeloxiden oder -hydroxiden des zwei-
oder dreiwertigen Eisens mit zwei- oder dreiwertigen Metallen oder Gemischen der
genannten Oxide oder Hydroxide können ebenfalls nach den obengenannten
Verfahren hergestellt werden, indem eine Lösung von Salzen des zwei oder dreiwertigen
Eisens und zwei- oder dreiwertigen Metallen umgesetzt wird. Magnetische
Doppeloxide oder -hydroxide des dreiwertigen Eisens werden dabei bevorzugt mit
zweiwertigen Metallionen aus der ersten Reihe der Übergangsmetalle, wie z. B.
Co (II), Mn (II), Cu (II) und Ni (II) synthetisiert, die des zweiwertigen Eisens mit
dreiwertigen Metallionen wie Cr (III), Gd (III), Dy (III) oder Sm (III).
Die so hergestellten magnetischen Teilchen werden durch Filtration, Ultrafiltration,
Dialyse oder magnetische Separation von Fremdionen gereinigt, gegebenenfalls
eingeengt und stehen zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung.
Erfindungsgemäß können sehr kleine superparamagnetische Teilchen durch
Fällung aus einer gesättigten, organische Lösungsmittel enthaltende
Eisensalzlösungen mit Laugen hergestellt werden.
Es wurde dabei gefunden, daß sich nahezu monodisperse superparamagnetische
Teilchen sehr einfach herstellen lassen, indem zu einer Eisensalzlösung ein mit
Wasser mischbares Lösungsmittel, wie Aceton, Ethylmethylketon oder Dioxan,
zugegeben wird, bis sich die erste beginnende Trübung durch Rühren gerade
wieder auflöst. Aus solch einer Lösung können die superparamagnetischen Teilchen
z. B. mit Natronlauge ausgefällt werden. Die Konzentration der Eisensalzlösung
bestimmt die entstehende Teilchengröße. Je konzentrierter die Eisensalzlösung
ist, desto kleiner werden die Teilchen. Die Magnetteilchen liegen dabei im
Durchmesserbereich von 1 bis 20 nm, vorzugsweise von 3-10 nm.
Darüber hinaus lassen sich entsprechende magnetische Nanopartikel grundsätzlich
durch übliche Fällungsreaktionen herstellen, wie sie dem Fachmann allgemein
bekannt sind.
Es hat sich dabei jedoch herausgestellt, daß die im Rahmen des erfindungsgemäßen
Verfahrens eingesetzten magnetischen Adsorptionsmittel besonders gute
Eigenschaften im Hinblick auf ihre Abtrennbarkeit im Magnetfeld aufweisen, wenn die
Fällungsreaktion in Gegenwart des einzusetzenden Adsorptionsmittels durchgeführt
wird. Dieses Verfahren wird im Rahmen des weiteren Textes noch näher erläutert.
Als Adsorptionsmittel eignen sich grundsätzlich alle Adsorptionsmittel, die zur
Entfernung von Metallsalzen, insbesondere von Schwermetallsalzen aus Abwässern
geeignet sind. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise organische
und anorganische Adsorptionsmittel geeignet.
Als anorganische Adsorptionsmittel eignen sich beispielsweise Hohlkörper auf
Silikatbasis, beispielsweise solche mit sphärischer Struktur.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann
ein solches silikatisches Material beispielsweise im wesentlichen geschlossene
Hohlkörper enthalten.
Geeignete Materialien auf Silikatbasis weisen beispielsweise einen Durchmesser von
weniger als etwa 200 µm, insbesondere weniger als etwa 100 µm auf. Geeignete
Partikel von ca. 50 µm Durchmesser weisen zumeist eine Wanddicke von etwa 1 µm auf
während kleinere Partikel mit einem Durchmesser von etwa 1 µm eine Wanddicke
von ungefähr 0,1 µm aufweisen. Die angegebenen Partikelgrößen beziehen sich auf
den Durchmesser der einzelnen Teilchen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform kann auch zumindest teilweise
agglomeriertes Material auf Silikatbasis als Adsorbens eingesetzt werden.
Als Adsorbens geeignet sind beispielsweise Mikroglashohlkugeln. Solche
Mikroglashohlkugeln werden normalerweise als Zusatzstoff in Kunststoffen eingesetzt.
Von besonderem Vorteil ist es, dass die Mikroglashohlkugeln kommerziell erhältlich
sind und die geforderten strukturellen Merkmale besitzen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können als
anorganische Adsorbentien Aluminiumoxid, Tonmaterialien wie Bauxite, Silikate
wie Aktivkohle, Bimsstein, Schichtsilikate, Zeolithe, Molekularsiebe, Kieselgel,
keramische Hohlfilamente, die unter dem Handelsnamen Reapor® erhältlichen
Verbindungen oder Filterasche (Flugasche) eingesetzt werden.
Geeignete anorganische Adsorbentien weisen beispielsweise eine Partikeloberfläche
von etwa 5 bis etwa 1000 m2/g, insbesondere etwa 10 bis etwa 300 m2/g auf.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als
anorganisches Adsorbens Flugasche eingesetzt. Unter "Flugasche" wird im Rahmen
der vorliegenden Erfindung ein zum überwiegenden Teil aus glasigen Kügelchen
bestehendes, pulverförmiges Material von hell- bis dunkelgrauer Färbung
verstanden. Vorzugsweise wird dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung Flugasche
eingesetzt, wie sie bei der Verbrennung von Steinkohle entsteht
(Steinkohlenflugasche). Die Hauptbestandteile der Steinkohlenflugasche Silizium-, Aluminium- und
Eisenoxid aus dem Begleitermineralien der Kohle. Daneben liegen geringe Mengen
unverbrannter Kohlepartikel als so genannter Flugkoks oder Glühverlust vor. Die im
Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt eingesetzte Steinkohlenflugasche
stammt vorzugsweise aus einem Verbrennungsprozeß, bei dem die Kohle in
Kohlemühlen auf Korngrößen von weniger als etwa 90 µm aufgemahlen und in einen
Kessel eingeblasen wird. Dabei werden, je nach eingesetzter Kohle, 5 bis 35% nicht
brennbares, mineralisches Nebengestein mit in den Kessel eingeblasen, das als Asche
zurückbleibt. Wird dieses Verfahren in Trockenfeuerungsanlagen durchgeführt, wird
die Asche auf Grund geringer Temperaturen von etwa 1200°C nicht flüssig. Die
nicht brennbaren mineralischen Bestandteile werden bei diesem Verfahren lediglich
an der Oberfläche angeschmolzen und beim Einblasen in den Kessel mit dem
Rauchgasstrom mitgerissen. Der überwiegende Teil dieser Asche wird im
Rauchgasstrom rasch abgekühlt und bildet kugelförmige, überwiegend amorphe Partikel. Zur
Abscheidung der im Rahmen des vorliegenden Verfahrens eingesetzten
Steinkohlenflugasche wird der Rauchgasstrom über mehrstufige Elektrofilter geleitet, von denen
aus die Flugasche ausgebracht wird.
Bevorzugt im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzte Flugasche
weist einen Glühverlust von etwa 1,5 bis etwa 5,0 Gew.-% auf. Die Rohdichte liegt
bei etwa 2,1 bis etwa 2,4 kg/dm3, während die Schüttdichte etwa 0,7 bis etwa 1,1 kg/dm3
beträgt. Vorzugsweise weisen die Partikel der Flugasche eine mittlere
Teilchengröße (d50) im weniger als etwa 300 µm, vorzugsweise weniger als 200 oder
weniger als 150, beispielsweise weniger als 130, weniger als 110, weniger als 90
oder weniger als 60 µm auf.
Die Flugasche weist im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung einen Kohlenstoffgehalt von höchstens etwa 30 Gew.-%,
beispielsweise höchstens etwa 20 Gew.-% oder höchstens etwa 10 oder 5 Gew.-% auf.
Anstatt der obengenannten anorganischen Adsorptionsmittel oder zusätzlich dazu
können im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens und anorganische
Adsorptionsmittel eingesetzt werden. Als organische Adsorptionsmittel eignen sich im
Rahmen der vorliegenden Erfindung organische Verbindungen, die natürlichen oder
synthetischen Ursprungs sein können. Es hat sich im Rahmen der vorliegenden
Erfindung herausgestellt, daß sich organische Adsorptionsmittel insbesondere dann im
Rahmen der vorliegenden Erfindung gut eignen, wenn sie entweder wasserlöslich
sind oder, sofern sie keine Wasserlöslichkeit aufweisen, eine poröse Struktur
aufweisen. Dabei sind insbesondere im wesentlichen kugelförmige Partikel bevorzugt.
Zu denen organischen Adsorptionsmittel natürlichen Ursprungs zählen
beispielsweise Adsorptionsmittel auf Alginat-, Cellulose- oder Stärkebasis. Besonders geeignet
sind dabei wasserlösliche oder wasserdispergierbare Stärke und/oder Stärkederivate
oder Cellulosederivate, insbesondere Celluloseether.
Wenn im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens als organisches
Adsorptionsmittel Stärke eingesetzt wird, so wird im Rahmen einer bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wasserquellbare modifizierte Stärke eingesetzt.
Geeignet sind beispielsweise partiell abgebaute Stärke oder Quellstärke. Wenn
Stärkederivate eingesetzt werden, so eignen sich beispielsweise Stärkeester oder
Stärkeether, insbesondere carboxylierte, alkoxylierte oder in sonstiger Weise zur
Verbesserung ihrer Eigenschaften als Schwermetalle bindende Reagenzien modifizierte
Stärken. Als carboxylierte oder alkoxylierte Stärken eignen sich sämtliche entsprechend
modifizierte natürlichen Stärketypen aus Kartoffeln, Mais, Weizen, Reis, Milo,
Tapioka und dergleichen, wobei Stärkederivate auf Basis von Kartoffeln oder
Maisstärke bevorzugt sind. Geeignete Stärkederivate weisen beispielsweise einen
Carboxylierungsgrad von etwa 0,1 bis etwa 2,0 (DS) oder einen Alkoxylierungsgrad von 0,05
bis 1,5 (MS) auf.
Unter Stärke- oder Celluloseethern werden Stärke- oder Cellulosederivate
verstanden, die durch partielle oder vollständige Substitution von Wasserstoffatomen der
Hydroxygruppen der Stärke oder Cellulose durch Alkyl- und/oder (Ar)alkyl-Gruppen
hergestellt werden. Die Alkyl- und/oder (Ar)alkyl-Gruppen tragen vorzugsweise
zusätzlich nichtionische, anionische oder kationische Gruppen. Dabei sind die
Einzelmoleküle in der Regel unterschiedlich substituiert, so daß ihr Substitutionsgrad ein
Mittelwert ist.
Die Veretherung der Stärke oder Cellulose wird im allgemeinen durch Einwirkung
von (Ar)alkylhalogeniden, beispielsweise Methyl-, Ethyl- und/oder Benzylchlorid, 2-
Chlorethyldiethylamin oder Chloressigsäure, und/oder Epoxiden, z. B. Ethylen-,
Propylen- und/oder Butylenoxid, Glycidyltrimethylammoniumchlorid, und/oder
aktiviertem Olefin, beispielsweise Acrylnitril, Acrylamid oder Vinylsulfonsäure, auf
mit Basen, meist mit wäßriger Natronlauge, aktivierter Cellulose durchgeführt.
Bevorzugt sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Carboxymethylcellulose,
Methylcellulose, Ethylcellulose, Hydroxyalkylcellulose, insbesondere
Hydroxyethylcellulose oder deren Mischether, wie Methylhydroxyethyl- oder -
hydroxypropylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose und/oder
Ethylhydroxyethylcellulose.
Als Celluloseether eignen sich insbesondere folgende Typen:
Carboxymethylcellulose (CMC), Carboxymethylmethylcellulose (CMMC), Ethylcellulose (EC),
Hydroxyethylcellulose (HBC), Hydroxybutylmethylcellulose (HBMC),
Hydroxyethylcellulose (HEC), Hydroxyethylcarboxymethylcellulose (HECMC)
Hydroxyethylethylcellulose (HEEC), Hydroxypropylcellulose (HPC),
Hydroxypropylcarboxymethylcellulose (HPCMC), Hydroxypropylmethylcellulose
(HPMC), Hydroxyethylethylcellulose (HEMC) Methylhydroxyethylcellulose
(MHEC), Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC) Methylhydroxyethylcellulose
(MHEC), Methylcellulose (MC) und Propylcellulose (PC), wobei
Carboxymethylcellulose, Methylcellulose, Methylhydroxyethylcellulose oder
Methylhydroxypropylcellulose sowie gegebenenfalls alkoxylierte, insbesondere
ethoxylierte Methylcellulose bevorzugt sind. Ebenfalls im Rahmen der vorliegenden
Erfindung einsetzbar sind Derivate der genannten Verbindungen, die zur
zur Verbesserung ihrer Adsorptionsfähigkeiten gegenüber Schwermetallen
modifiziert wurden.
Beschriebene Derivate anderer Polysacharide bzw. deren Abbauprodukte, wie z B.
Dextran, Carrageen, Agar, Tragant, Gatti-Gummi, Karaya-Gummi, Guar-Gummi,
Tara-Gummi, Alginate, Pektin oder Chitin, sind ebenfalls als organische
Adsorbentien einsetzbar. Derivate von Proteinen wie Casein, Kollagen oder Gelatine sowie
deren Abbauprodukte erfüllen die erfindungsgemäßen Anforderungen ebenfalls.
Ebenfalls zum Einsatz im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind
synthetische gestellte organische Verbindungen. Zu den im Rahmen des
erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten synthetischen organischen Verbindungen zählen
beispielsweise die organischen synthetischen Polymeren.
Im Rahmen des vorliegenden Verfahrens geeignete organische Polymere sind
beispielsweise durch Polykondensation oder Polyaddition herstellbare Polymere wie
Polyester, Polyether, Polyamide oder Polyurethane oder durch Polymerisation
herstellbare Polymerisate wie Polyacrylate, Polymethacrylate, Styrol-Acrylat- sowie
Styrol-Methacrylatcopolymere und dergleichen.
Zum Einsatz im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Polyester
sind beispielsweise Polymere mit NH-, OH- oder COOH-Gruppen. Vorzugsweise
werden im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens Polyester eingesetzt, die
derart modifizierte, daß ihre Absorptionsfähigkeit für Schwermetalle zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest ausreichend ist. Hierzu geeignet sind
beispielsweise Polyester, die eine ausreichende Zahl an ionischen Zentren aufweisen.
Geeignete Polyester sind beispielsweise durch Polykondensation herstellbar. So können
difunktionelle oder trifunktionelle Alkohole oder ein Gemisch aus zwei oder mehr
davon, mit Dicarbonsäuren oder Tricarbonsäuren oder einem Gemisch aus zwei oder
mehr davon, oder deren reaktiven Derivaten, zu Polyesterpolyolen kondensiert werden.
Geeignete Dicarbonsäuren sind beispielsweise Bernsteinsäure und ihre höheren
Homologen mit bis zu 44 C-Atomen, ferner ungesättigte Dicarbonsäuren wie
Maleinsäure oder Fumarsäure sowie aromatische Dicarbonsäuren, insbesondere die
isomeren Phthalsäuren wie Phthalsäure, Isophthalsäure oder Terephthalsäure. Als
Tricarbonsäuren sind beispielsweise Zitronensäure oder Trimellithsäure geeignet. Im
Rahmen der Erfindung besonders geeignet sind Polyesterpolyole aus mindestens einer
der genannten Dicarbonsäuren und Glyzerin, welche einen Restgehalt an OH-Gruppen
aufweisen. Besonders geeignete Alkohole sind Hexandiol, Ethylenglykol,
Diethylenglykol oder Neopentylglykol oder Gemische aus zwei oder mehr davon.
Als Polyolkomponente zur Herstellung der Polyester einsetzbare Polyole sind
beispielsweise Diethylenglykol oder höhere Polyethylenglykole mit einem
Molekulargewicht (Mn) von etwa 100 bis etwa 22.000, beispielsweise etwa 200 bis
etwa 15.000 oder etwa 300 bis etwa 10.000, insbesondere etwa 500 bis etwa 2.000.
Polyurethane, wie sie im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbar sind,
werden üblicherweise durch Umsetzung von mindestens einem Polyisocyanat,
vorzugsweise einem Diisocyanat, und einer Polyolkomponente, die vorzugsweise
überwiegend aus Diolen besteht, hergestellt. Die Polyolkomponente kann dabei nur ein Polyol
enthalten, es kann jedoch auch ein Gemisch aus zwei oder mehr verschiedenen
Polyolen als Polyolkomponente eingesetzt werden. Als Polyolkomponente oder zumindest als
Bestandteil der Polyolkomponente sind beispielsweise Polyalkylenoxide geeignet.
Gegebenenfalls können Teile des Polyalkylenoxids durch andere ethergruppenhaltige
hydrophobe Diole ersetzt werden, die Molekulargewichte von 250 bis 3.000, bevorzugt
300 bis 2.000, insbesondere von 500 bis 1.000 aufweisen. Konkrete Beispiele für solche
Diole sind: Polypropylenglykol (PPG), Polybutylenglykol, Polytetrahydrofuran,
Polybutadiendiol und Alkandiole mit 4 bis 44 C-Atomen. Bevorzugte hydrophobe Diole
sind Polypropylenglykol, Polytetrahydrofuran mit einem Molekulargewicht von 500 bis
1.000 sowie 1,10-Decandiol, 1,12-Dodecandiol, 1,12-Octadecandiol,
Dimerfettsäurediol, 1,2-Octandiol, 1,2-Dodecandiol, 1,2-Hexadecandiol, 1,2-Octadecandiol,
1,2-Tetradecandiol, 2-Buten-1,4-diol, 2-Butin-1,4-diol, 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decin-4,7-diol
sowie dessen Ethoxylierungsprodukte, insbesondere mit bis zu 30 Mol Ethylenoxid.
Neben den Diolen der Polyolkomponente sind Diisocyanate wesentliche Bausteine des
als Schmelzklebstoff einsetzbaren Polyurethans. Dabei handelt es sich um
Verbindungen der allgemeinen Struktur O=C=N-X-N=C=O, wobei X ein alipathischer,
alicyclischer oder aromatischer Rest ist, vorzugsweise ein aliphatischer oder alicyclischer Rest
mit 4 bis 18 C-Atomen.
Beispielsweise seien als geeignete Isocyanate 1,5-Naphthylendiisocyanat, 4,4'-
Diphenylmethandiisocyanat (MDI), hydriertes MDI (H12MDI), Xylylendiisocyanat
(XDI), Tetramethylxylylendiisocyanat (TMXDI),
4,4'-Diphenyldimethylmethandiisocyanat, Di- und Tetraalkylendiphenylmethandiisocyanat, 4,4'-
Dibenzyldiisocyanat, 1,3-Phenylendiisocyanat, 1,4-Phenylendiisocyanat, die Isomeren
des Toluylendiisocyanats (TDI), 1-Methyl-2,4-diisocyanato-cyclohexan, 1,6-
Diisocyanato-2,2,4-trimethylhexan, 1,6-Diisocyanato-2,4,4-trimethylhexan, 1-
Isocyanatomethyl-3-isocyanato-1,5,5-trimethylcyclohexan (IPDI), chlorierte und
bromierte Diisocyanate, phosphorhaltige Diisocyanate,
4,4'-Di-isocyanatophenylperfluorethan, Tetramethoxybutan-1,4-diisocyanat, Butan-1,4-diisocyanat, Hexan-
1,6-diisocyanat (HDI), Dicyclohexylmethandiisocyanat, Cyclohexan-1,4-diisocyanat,
Ethylen-diisocyanat, Phthalsäure-bis-isocyanato-ethylester, ferner Diisocyanate mit
reaktionsfähigen Halogenatomen, wie 1-Chlormethylphenyl-2,4-diisocyanat, 1-
Brommethylphenyl-2,6-diisocyanat, 3,3-Bis-chlormethylether-4,4'-diphenyldiisocyanat
genannt.
Vorzugsweise wird ein erfindungsgemäß geeignetes Polyurethan in einem einstufigen
Verfahren hergestellt. Dabei werden beispielsweise zunächst alle Ausgangsstoffe in
Gegenwart eines organischen Lösemittels bei einem Wassergehalt von weniger als 0,5 Gew.-%
gemischt. Die Mischung wird auf 80 bis 200°C, insbesondere auf 100 bis 180
°C und vorzugsweise auf 130 bis 170°C ca. 1 bis 30 Stunden erhitzt.
Die Reaktionszeit kann durch Anwesenheit von Katalysatoren verkürzt werden.
Insbesondere sind tertiäre Amine brauchbar, z. B. Triethylamin, Dimethylbenzylamin,
Bis-Dimethylaminoethylether und Bis-Methylaminomethylphenol. Besonders geeignet
sind 1-Methylimidazol, 2-Methyl-1-vinylimidazol, 1-Allylimidazol, 1-Phenylimidazol,
1-Methylimidazol, 2-Methyl-1-vinylimidazol, 1-Allylimidazol, 1-Phenylimidazol,
1,2,4,5-Tetramethylimidazol, 1(3-Aminopropyl)imidazol, Pyrimidazol, 4-
Dimethylaminopyridin, 4-Pyrrolidinopyridin, 4-Morpholinopyridin, 4-Methylpyridin.
Vorzugsweise wird jedoch ohne Katalysator gearbeitet. Auch das Lösemittel wird
zweckmäßigerweise weggelassen. Unter "Lösemitteln" werden im Rahmen des
vorliegenden Textes inerte organische flüssige Stoffe mit einem Siedepunkt von weniger als
200°C bei Normaldruck verstanden.
Zur Herstellung der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbaren
Polymerisaten eignen sich beispielsweise olefinisch ungesättigte Monomere, die
einer Emulsionspolymerisation zugänglich sind. Geeignete Polymere sind
beispielsweise aus Monomeren wie Acrylsäure, Methacrylsäure, gegebenenfalls als
Copolymerisate mit deren Estern mit primären und sekundären gesättigten einwertigen
Alkoholen mit 1 bis etwa 28 C-Atomen wie Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, 2-
Ethylhexylalkohol, cycloaliphatischen Alkoholen wie Cyclohexanol,
Hydroxymethylcyclohexan oder Hydroxyethylcyclohexan zugänglich.
Ebenfalls als Comonomere geeignet sind einfache ethylenisch ungesättigte
Kohlenwasserstoffe wie Ethylen oder α-Olefine mit etwa 3 bis etwa 28 C-Atomen,
beispielsweise Propylen, Butylen, Styrol, Vinyltoluol, Vinylxylol sowie halogenierte
ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Vinylchlorid, Vinylfluorid,
Vinylidenchlorid, Vinylidenfluorid und dergleichen.
Ebenfalls als Comonomere einsetzbar sind beispielsweise mehrfach ethylenisch
ungesättigte Monomere. Beispiele für solche Monomeren sind Diallylphthalate,
Diallylmaleinat, Triallylcyanurat, Tetraallyloxyethan, Divinylbenzol, Butandiol-1,4-
dimethacrylat, Triethylenglykoldimethacrylat, Divinyladipat, Allylacrylat,
Allylmethacrylat, Vinylcrotonat, Methylenbisacrylamid, Hexandiodiacrylat,
Pentaerythroldiacrylat oder Trimethylolpropantriacrylat oder Gemische aus zwei oder mehr
davon. Solche Comonomere sorgen für eine Vernetzung der Polymerisate.
Weiterhin als Monomere oder Comonomere geeignet sind ethylenisch ungesättigte
Verbindungen mit N-funktionellen Gruppen. Hierzu zählen beispielsweise
Acrylamid, Methacrylamid, Allylcarbamat, Acrylnitril, N-Methylolacrylamid, N-
Methylolmethacrylamid, N-Methylolallylcarbamat sowie die N-Methylolester, -
alkylether oder Mannichbasen des N-Methylolacrylamids oder N-
Methylolmethacrylamids oder N-Methylolallylcarbamats, Acrylamidoglykolsäure,
Acrylamidomethoxyssigsäuremethylester, N-(2,2-Dimethoxy-1-
hydroxyethyl)acrylamid, N-Dimethylaminopropylacrylamid, N-
Dimethylaminopropylmethacrylamid, N-Methylacrylamid, N-Methylmethacrylamid,
N-Butylacrylamid, N-Butylmethacrylamid, N-Cyclohexylacrylamid, N-
Cyclohexylmethacrylamid, N-Dodecylacrylamid, N-Dodecylmethacrylamid,
Ethylimidazolidonmethacrylat, N-Vinylformamid, N-Vinylpyrrolidon und dergleichen.
Um im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbar zu sein, müssen die
entsprechenden Adsorptionsmittel magnetische Eigenschaften aufweisen. Im Rahmen der
vorliegenden Erfindung geeignete Adsorptionsmittel weisen derartige magnetische
Eigenschaften jedoch nicht als ursprüngliche Stoffeigenschaft auf, sondern die
magnetische Eigenschaften werden den erfindungsgemäß einsetzbaren
Adsorptionsmitteln durch vermischen der Adsorptionsmittel mit magnetischen Verbindungen
verliehen.
Es hat sich dabei gezeigt, daß magnetische Nanopartikel, wie sie im Rahmen des
vorliegenden Textes bereits beschrieben wurden, zur Übertragung ihrer
magnetischen Eigenschaften auf ein entsprechendes Adsorptionsmittel geeignet sind.
Zur Übertragung der magnetischen Eigenschaften auf ein entsprechendes
Adsorptionsmittel eignen sich grundsätzlich alle Verfahren, mit denen sich magnetische
Partikel mit einem entsprechenden Adsorptionsmittel so verbinden lassen, daß die
Verbindung zwischen Adsorptionsmittel und magnetischen Partikeln im wäßriger
Umgebung so stabil ist, daß das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
Dazu ist es erforderlich, daß die Adsorbenspartikel magnetische Eigenschaften
aufweisen oder zumindest magnetisierbar sind. Im Rahmen einer bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden daher zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens Absorbenspartikel eingesetzt, die mit magnetischen
Partikeln entweder physikalisch als Einschlussverbindungen, ionisch, kovalent oder über
dipolare Wechselwirkungen verbunden sind.
Im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbare magnetisierte
Adsorptionsmittel lassen sich grundsätzlich durch beliebige Verfahren herstellen, die zu
einer Bindungen magnetischer Partikel an die Adsorptionsmittel führen. So ist es
beispielsweise möglich, Adsorptionsmittel dadurch mit magnetischen Eigenschaften
zu versehen, daß die Adsorptionsmittel mit einer Suspension magnetischer Partikel in
einem geeigneten Lösungsmittel vermischt werden. Anschließend kann das
Suspensionsmittel abgezogen und das Gemisch aus Adsorptionsmittel und magnetischen
Partikeln beispielsweise gewaschen werden. Es ist dabei ebenso möglich, die
magnetischen Partikeln auf ihrer Oberfläche derart zu funktionalisieren, daß sie mit dem
Adsorptionsmittel eine kovalente Bindung eingehen. Hierzu werden die Nanopartikel
oberflächlich derart modifiziert, daß anschließend eine Reaktion mit einer
funktionellen Gruppe eines organischen natürlichen oder synthetischen Polymeren
möglich ist oder der Einbau des modifizierten Nanopartikels in ein organisches
synthetisches Polymeres erfolgen kann.
Die Modifikation der Oberfläche der magnetischen Partikel kann beispielsweise mit
Silanen erfolgen. Werden als magnetische Partikel Oxide eingesetzt, so tragen diese
Oxide in der Regel oberflächliche OH-Gruppen, die mit Silanen oder Halogensilanen
unter Ausbildung einer kovalenten Si-O-Bindung reagieren können. Wenn die Silane
ihrerseits über eine geeignete funktionellen Gruppe verfügen, die ein späteres
Anbringen der Silane an einem Polymeren ermöglicht, so lassen sich damit die
modifizierten magnetischen Partikel an Polymeren kovalent befestigen. Geeignete
funktionelle Gruppen sind beispielsweise olefinisch ungesättigte Doppelbindungen oder
geschützte OH- oder NH-Gruppen. Eine geeignete Möglichkeit zur Modifikation der
Oberfläche von Nanopartikeln mit Silanverbindungen wird beispielsweise in der US-
A 5,695,901 beschrieben.
Weitere geeignete Verfahren zur Funktionalisierung magnetischen Partikeln sind
dem Fachmann bekannt.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß es, wie bereits oben beschrieben, zu besonders guten
magnetischen Adsorptionsmitteln führt, wenn die Herstellung der magnetischen
Partikel in Gegenwart des Adsorptionsmittels durchgeführt wird.
Hierzu wird die Herstellung der magnetischen Partikel, wie sie im Rahmen des
vorliegenden Textes oben beschrieben wurde, dahingehend modifiziert, daß in den
entsprechenden zu den magnetischen Partikeln führenden Salzlösungen im Rahmen der
vorliegenden Erfindung einsetzbare anorganische und oder organische
Adsorptionsmittel vorliegen. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung werden zur Herstellung der magnetischen Adsorptionsmittel daher
Verfahren eingesetzt, bei denen die Bildung einer Mikroemulsion vermieden wird.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform vorliegenden Erfindung werden zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu anorganische magnetische
Adsorbentien eingesetzt. Es hat sich gezeigt, daß die Reinigung von mit Metallsalzen
belasteten Abwässern beim Einsatz derartiger anorganischer magnetischer
Adsorbentien zu besonders guten Ergebnissen führt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Magnetisches
anorganisches Adsorptionsmittel, enthaltend magnetische Partikel, vorzugsweise
Nanopartikel.
Der Begriff "enthaltend magnetische Partikel" ist dabei im Rahmen der vorliegenden
Textes so auszulegen, daß das Adsorptionsmittel selbst keine magnetische
Eigenschaften aufweist und insbesondere einen Partikeldurchmesser von mehr als
etwa 1 µm aufweist.
Ein erfindungsgemäßes Adsorptionsmittel enthält als magnetische Partikel
vorzugsweise mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Fe, Co,
Ni, Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu,
Legierungen aus zwei oder mehr der genannten Elemente, Oxiden der genannten
Elemente oder Ferriten der genannten Elemente (außer Eisen), oder ein Gemisch aus
zwei oder mehr davon.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es erforderlich, das zu
reinigen der Abwasser mit dem erfindungsgemäß eingesetzten magnetischen
Adsorptionsmittel zu vermischen. Dies kann entweder batchweise oder kontinuierlich
erfolgen. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird das magnetische Adsorptionsmittel kontinuierlich mit dem Abwasser vermischt.
Nachdem das zu reinigende Abwasser für eine ausreichend lange Zeit mit dem
magnetischen Adsorptionsmittel in Kontakt zwar, beispielsweise für einen Zeitraum von
etwa 1 s bis etwa 1 h, insbesondere etwa 10 s bis etwa 30 min oder etwa 5 bis etwa 20 min.
wird das Gemisch aus Abwasser und magnetischem Adsorptionsmittel durch
ein Magnetfeld geleitet. Beispielsweise wird das Gemisch aus Abwasser und
magnetischem Adsorptionsmittel dabei durch einen Rohr geleitet, das von außen von einem
entsprechenden Magnetfeld durchdrungen wird oder das durch im Inneren des Rohrs
angeordnete Magnete erzeugt wird.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
das Gemisch aus Abwasser und magnetischem Adsorptionsmittel jedoch durch einen
magnetischen Filter geleitet.
Unter einem "magnetischen Filter" wird dabei im Rahmen der vorliegenden
Erfindung eine Anordnung verstanden, bei der sich innerhalb des von dem Gemisch aus
Abwasser und magnetischem Adsorptionsmittel durchströmten Volumens eine
Filteranordnung befindet, die aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material
besteht.
Dabei ist es beispielsweise möglich, dass sich im Inneren des durchströmten Rohrs
eine vorzugsweise durch magnetische Stäbe definierte Filterstrecke befindet. Die
Länge der Filterstrecke kann dabei durch Zahl und/oder Länge der Stäbe variiert
werden.
Weiterhin ist es möglich ein Magnetfilter im Sinne der vorliegenden Erfindung durch
ein von außen an die Filteranordnung angelegtes Magnetfeld zu erzeugen, wobei das
Magnetfeld im inneren der Filteranordnung durch entsprechende das Magnetfeld
verstärkende Materialien verstärkt wird.
Der Begriff "Filter" ist dabei im Rahmen des vorliegenden Textes so auszulegen, daß
die Erfindungen eines solchen "Filters" so groß sind, daß sie sowohl das Abwasser
als auch die darin enthaltenen Partikel des magnetischen Adsorptionsmittels
passieren lassen, sofern an die Anordnung kein Magnetfeld angelegt ist und das
Filtermaterial selbst keine magnetischen Eigenschaften aufweist. Vorzugsweise ist ein "Filter"
im Sinne der vorliegenden Erfindung so aufgebaut, daß die Filtrationsstrecke
insgesamt zwar möglichst lang ist, der Filter selbst jedoch einen möglichst niedrigen
Druckabfall erzeugt.
Als Filtermaterial können grundsätzlich alle Materialien eingesetzt werden, die ein
von außen angelegtes Magnetfeld in ihrem Inneren weiterleiten oder verstärken
können und dabei insbesondere die Feldliniendichte im Inneren des Rohrs erhöhen.
Hierzu eignen sich beispielsweise Eisenspäne, Gitter aus magnetisierbarem Material
oder Stahlwolle.
Als besonders geeignet hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung Stahlwolle
herausgestellt. Vorzugsweise besteht die Stahlwolle aus rostfreiem Stahl.
Die Stärke des anzulegenden Magnetfelds kann im wesentlichen in weiten Grenzen
variieren. Geeignete Magnetfelder weisen eine magnetische Feldstärke von etwa 0,05
bis etwa 3 Tesla, insbesondere etwa 0,5 bis etwa 2 Tesla auf.
Die Erfindung wird nachfolgend durch Beispiele näher erläutert.
Beispiele
Beispiel 1
Herstellung einer magnetischen Flugasche
Edukte
20 g Flugasche
20 g FeCl
3
.6H
2
O
7,36 g FeCl
2
.H
2
O
50 ml deionisiertes Wasser
13,3 g NaOH-Plätzchen
200 ml deionisiertem Wasser
Die Eisensalze wurden in 50 ml deionisiertem Wasser gelöst. Eine weitere Lösung
wurde aus 200 ml deionisiertem Wasser, 13,3 g NaOH-Plätzchen und 20 g
Filterasche hergestellt. Die Eisensalzlösung wurde unter starkem Rühren in die
Natronlauge gegossen, für weitere 15 Minuten gerührt und abfiltriert. Der Niederschlag wurde
zweimal mit 400 ml deionisiertem Wasser gewaschen. Das so erhaltene Pulver
wurde über Nacht im Vakuumtrockenschrank bei 50°C getrocknet.
Beispiel 2
Herstellung eines magnetischen organischen Adsorbens
6,48 g wasserfreie FeCl3 wurden in 40 g deionisiertem Wasser gelöst. 3,97 Gramm
FeCl2.4H2O wurden in einer Mischung aus 8 ml deionisiertem Wasser und 2 ml 37%iger
Salzsäure gelöst. Kurz vor Einsatz der Lösungen im Fällungsprozeß wurden
die beiden Lösungen zu einer Mischung vereinigt.
In einem separaten Becherglas wurden 320 g deionisiertes Wasser und 80 ml 25%ige
Ammoniaklösung vereinigt und mit 5 g Polyacrylsäure mit einem
Molekulargewicht von etwa 2000 verrührt.
Anschließend wurden die Eisensalzlösungen bei Raumtemperatur unter starkem
Rühren zu der ammoniakalischen Vorlage gegossen, wobei das mit der
Polyacrylsäure umhüllte Eisenoxid dispersiv in Lösung gehalten wurde. Überschüssiger
Ammoniak wurde abdestilliert und das Produkt anschließend mehrere Tage zur Entfernung
von Fe-Ionen dialysiert. Das so erhaltene Produkt wurde in deionisiertem Wasser
einer magnetischen Abscheidung unterzogen um überschüssiges, nicht
magnetisiertes Polymeres zu entfernen. Bei der magnetischen Abscheidung wurde dabei wie bei
der Abwasserreinigung vorgegangen, wobei als Trägermedium jedoch deionisiertes
Wasser eingesetzt wurde. Die am magnetischen Filter abgeschiedenen magnetischen
Polymerpartikel wurden nach Abschalten des Magnetfelds vom magnetischen Filter
abgespült. Anschließend wurde das Produkt durch Abziehen des Wassers am
Rotationsverdampfer aufkonzentriert. Mittels mehrtägiger Dialyse erfolgte die Reinigung
des Produkts welches anschließend zum Pulver eingetrocknet wurde.
Beispiel 3
Reinigung einer nickelhaltigen Lösung
Zu einer Lösung von 50 mg Nickel in 1 l Wasser bei pH-Wert 7 wurden bei
Raumtemperatur 500 mg des magnetischen Polymerpulvers aus Beispiel 2 gegeben.
Anschließend wurde das Wasser durch ein mit Stahlwolle gefülltes Glasrohr
(Durchmesser 2 cm) geleitet, wobei an das Glasrohr durch Permanentmagnete
(Dauermagnete aus Neodymium-Eisen-Bor, Fa. IBS Magnet, Berlin, Modell NeoDeltaMagnet
ND 7550) ein Magnetfeld der Stärke 1 Tesla angelegt wurde. Die
Durchflußgeschwindigkeit betrug 50 ml/s. Der Nickelgehalt des so gereinigten Wassers betrug
weniger als 0,01 mg/l (Nachweisgrenze durch AAS).
Beispiel 4
Reinigung schwermetallhaltiger Lösungen durch magnetisierte Flugasche
Aus ZnSO4.7H2O, NiSO4.6H2O und K2CrO4 wurden mit deionisiertem Wasser
jeweils Lösungen mit einem Gehalt von 50 mg/l an den jeweiligen Metallionen
hergestellt. Die Lösungen wurden mit 10 g der magnetisierten Filterasche aus Beispiel 1
versetzt. Anschließend wurde das Wasser durch ein mit Stahlwolle gefülltes Glasrohr
(Durchmesser 2 cm) geleitet, wobei an das Glasrohr durch Permanentmagnete
(Dauermagnete aus Neodymium-Eisen-Bor, Fa. IBS Magnet, Berlin, Modell NeoDelta-
Magnet ND 7550) ein Magnetfeld der Stärke 1 Tesla angelegt wurde. Die
Durchflußgeschwindigkeit betrug 50 ml/s. Der Gehalt des so gereinigten Wassers betrug
weniger als 0,05 mg/l Zn-Ionen (Nachweisgrenze für Zink durch AAS) und weniger
als 0,01 mg/l Ni- bzw. Cr-Ionen (Nachweisgrenze für Kupfer und Chrom durch
AAS).