DE102005009809A1 - Verfahren zur Abtrennung suspendierter Feststoffe - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung suspendierter Feststoffe aus wässrigen Medien, bei dem speziell angepasste Flockungsmittel eingesetzt werden. Diese basieren auf hochgeladenen kationischen Polyelektrolyten, die hydrophobe Molekülanteile besitzen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung suspendierter Feststoffe aus wässrigen Medien, bei dem speziell angepasste Flockungsmittel eingesetzt werden. Diese basieren auf hochgeladenen kationischen Polyelektrolyten, die hydrophobe Molekülanteile besitzen.
  • Die Abtrennung suspendierter Feststoffe, deren Größe von wenigen nm bis zu einigen 100 μm betragen kann, ist nicht nur bei Wasseraufbereitungs- und Abwassertechnologien von wesentlicher Bedeutung. Auch in zahlreichen technischen Prozessen wie etwa der Papierherstellung ist diese Verfahrensstufe integraler Bestandteil des jeweiligen Prozesses. Die rationelle Durchführung derartiger Trennungsprozesse erfordert den Einsatz von Flockungsmitteln als Hilfsmittel, die hier technologiebestimmende Bedeutung erlangt haben. Durch Zugabe von Flockungsmitteln können die feintei ligen Partikel technischer Trüben, wie sie in zahlreichen Wirtschaftszweigen (Wasserwirtschaft, Metallindustrie, Papierindustrie, Nahrungsmittelherstellung, keramische Industrie, Druckindustrie, Biotechnologie, pharmazeutische und kosmetische Industrie u.a.) anfallen, zu großvolumigen und rasch sedimentierenden Flocken vereinigt und damit die Effektivität mechanischer Fest-Flüssig-Trennungen erheblich gesteigert werden („Polyelectrolytes, Formation, Characterization, Application", Carl-Hanser-Verlag, München, 1994).
  • Als Flockungsmittel kommen in einigen Fällen noch anorganische Verbindungen wie Eisen- oder Aluminiumsalze zur Anwendung. Unter Applikationsbedingungen bilden diese in der Regel großvolumige Flocken, die das abzutrennende Material einschließen. Von entscheidendem Nachteil ist, dass die Einsatzmengen an anorganischen Salzen vergleichsweise hoch sind und dadurch große Schlammvolumina gebildet werden. Die meisten Flockungsprozesse verwenden deshalb wasserlösliche organische Polymere als Flockungsmittel.
  • Dabei werden sowohl natürlich vorkommende als auch synthetische Polymere verwendet. Die natürlichen Polymere basieren überwiegend auf Stärke als Grundkörper und haben den Nachteil, dass diese Flockungsmittel meist in vergleichsweise großen Mengen und dann nur für eine beschränkte Zahl von Prozessen anwendbar sind.
  • Flockungsmittel auf Basis synthetischer Polymere haben den Vorteil, dass sie sehr spezifisch hinsichtlich chemischer Struktur und molekularer Parameter für den jeweiligen Anwendungsfall herstellbar sind. Das hat dazu geführt, dass eine größere Zahl von Flo ckungsmitteln kommerziell verfügbar ist. Das sind in der Regel kationische oder anionische Polyelektrolyte, die hinsichtlich der Ladungsdichte, des Molekulargewichtes und der Zusammensetzung variieren. Typische Beispiele für kationische Polyelektrolyte sind die Kondensationsprodukte aus Dimethylamin und Epichlorhydrin, das Poly-(diallyldimethyl-ammoniumchlorid) sowie die Copolymeren aus Acrylamid und quaternären Estern oder Amiden der Acrylsäure oder Methacrylsäure. Ein typisches Beispiel für einen anionischen Polyelektrolyten sind Copolymere aus Acrylamid und Acrylsäure.
  • Die technisch als Flockungsmittel eingesetzten Polyelektrolyte sind lineare Makromoleküle, die unter Anwendungsbedingungen molekular gelöst sind. Daneben werden in der US 5,476,522 , US 5,597,475 , US 5,622,647 und US 5,330,546 Copolymere aus Diallyldialkylammoniumchloriden und hydrophoben Comonomeren (Vinylalkoxysilane, kationische Ester der Acryl- oder Methacrylsäure, die am Stickstoff einen langkettigen Kohlenstoffrest mit C4 bis C20 tragen) als Koagulantien für Abprodukte des Kohle- und Erzbergbaus empfohlen. Diese Koagulantien führen zu einer Ladungsneutralisation der Oberfläche der suspendierten Partikel, die durch weiteren Zusatz eines hochmolekularen anionischen Polyelektrolyten aggregiert und geflockt werden. Die Fest-Flüssig-Trennung erfolgt hier im Zusammenwirken eines kationischen Koagulanten und eines anionischen Flockungsmittels.
  • Diese polyelektrolytischen Flockungsmittel können in sehr unterschiedlichen Technologien zur Anwendung kommen. Diese umfassen den einmaligen oder sequentiellen Zusatz der Polymere. Auch können in einem Prozess nacheinander anionische und kationische Poly elektrolyte appliziert werden. Für die meisten technischen Trennverfahren stehen inzwischen erprobte Technologien zur Verfügung und es gelingt, eine Reihe von Flockungsprozessen stabil zu führen. Das betrifft z.B. die kommunale Abwasserbehandlung sowie auch Produktionsprozesse wie die Papierherstellung.
  • In der Gesamtheit der Flockungsprozesse sind jedoch noch zwei wesentliche Defizite festzustellen. Das betrifft zum einen bei zahlreichen technisch durchgeführten Verfahren die Breite des Flockungsbereiches (Flockungsfenster), das ist der Bereich zwischen minimaler und maximaler Polyelektrolytmenge, deren Zusatz eine optimale Trennung ermöglicht. Je größer dieses Flockungsfenster ist, desto geringer ist z.B. die Gefahr der Restabilisierung der Partikel durch Umladung und desto sicherer ist der Trennprozess zu beherrschen. In der Praxis werden bislang ausschließlich in Wasser molekular lösliche Polyelektrolyte unterschiedlicher Ladungsdichte und Molmasse verwendet, bei denen dieses Flockungsfenster in der Regel klein ist (M. Kulicke, R. Budirahardjo, M. Prescher, Chem.-Ing. Techn. 61, (1989) 10).
  • Eine Verbreiterung des Flockungsfensters würde u.a. wesentliche Vorteile bringen: Minimierung des Einflusses von Störfaktoren wie pH-Änderung, Änderung der Ionenstärke, Änderung der Feststoffkonzentration.
  • Weiterhin gibt es noch eine Reihe bisher nicht oder nicht zufriedenstellend gelöster Trennprobleme. Das betrifft:
    • – Suspensionen, die feinteilige Partikel mit geringer Oberflächenladung enthalten
    • – Suspensionen mit geringer Feststoffkonzentration
    • – Suspensionen mit hohen Anteilen an Begleitstoffen (Tenside, Stabilisatoren, Farbstoffe, Öle), die den Trennprozess stören
    • – Konzentrierte Suspensionen (Schlämme), die Partikel mit sehr breiter Verteilung enthalten und deren Feinanteil schwer abtrennbar ist.
  • Typische Beispiele findet man in den Slurries der Mikroelektronik, sowie den Abwässern der Arzneimittel-, Lebensmittel- und Textilindustrie.
  • Um Flockungsprozesse stabil und sicher führen und bisher nicht oder nicht zufriedenstellend durchführbare Fest-Flüssig-Trennungen technisch praktizieren zu können, müssen die Nachteile bekannter Materialien und Verfahren überwunden werden.
    •
  • Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, neue Flockungsmittel für Trennprozesse zu verwenden, die bei der Flockung zu breiten Flockungsfenstern führen und weiterhin die bisher ungelösten Trennprobleme bei verdünnten bzw. feinteiligen Suspensionen sowie bei Suspensionen mit hohen Anteilen an Begleitstoffen und mit sehr breiter Partikelgrößenverteilung beheben. Ebenso ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die beschriebenen, aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beseitigen.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Anspruch 12 nennt erfindungsgemäße Verwendungen. Die weiteren abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Abtrennung suspendierter Feststoffe aus wässrigen Medien bereitgestellt, bei dem das wässrige Medium mit einem Flo ckungsmittel aus einem hochgeladenen kationischen Polyelektrolyten mit hydrophoben Resten versetzt wird und anschließend das geflockte Material vom wässrigen Medium separiert wird.
  • Hinsichtlich des Flockungsmittels bestehen hierbei verschiedene Alternativen für Verbindungen des genannten Typs. Die erste Variante betrifft ein Flockungsmittel, das aus einem kationischen Copolymer von (Meth)Acrylsäureestern oder -amiden der allgemeinen Formel I
    Figure 00060001
    mit
    R1, R2 = H oder Methyl,
    R3, R4, R5 unabhängig voneinander geradkettiger oder verzweigter C1-C12-Alkylrest oder Benzylrest,
    X = O, NH, NCH3 oder NC2H5
    p = 2 oder 3 und
    n, m = 1 bis 99 Mol-%, jeweils bezogen auf den Anteil der Einheiten im Gesamtmolekül,
    besteht.
  • Eine zweite Variante betrifft als Flockungsmittel ein Homo- oder Copolymer von N-Vinylbenzyl-N,N,N-trialkylammoniumchlorid der allgemeinen Formel II
    Figure 00070001
    mit
    R1 = H oder Methyl,
    R2 geradkettiger oder verzweigter C1-C12-Alkylrest oder Benzylrest,
    X = O, NH, NCH3 oder NC2H5,
    p = 2 oder 3 und
    n = 0 bis 99 Mol-% und m = 1 bis 100 Mol-%, jeweils bezogen auf den Anteil der Einheiten im Gesamtmolekül.
  • Eine weitere bevorzugte Variante sieht vor, dass das Flockungsmittel auch anionische Ladungen aufweisen kann.
  • Ein Beispiel für ein solches bevorzugtes Flockungsmittel ist ein Copolymer aus hydrophob modifizierten kationischen (Meth)Acrylsäure-Derivaten mit anionischen und ggf. neutralen Monomerbestandteilen der allgemeinen Formel III
    Figure 00080001
    mit
    R1, R2 = H oder Methyl,
    R3, R4, R5 unabhängig voneinander geradkettiger oder verzweigter C1-C12-Alkylrest oder Benzylrest,
    X = O, NH, NCH3 oder NC2H5,
    p = 2 oder 3
    a = 1 bis 99 Mol-%, b = 1 bis 49 Mol-% und
    c = 0 bis 98 Mol-%, jeweils bezogen auf den Anteil der Einheiten im Gesamtmolekül.
  • Dabei ist es bevorzugt, dass die kationischen gegenüber den anionischen Monomerbausteinen im molekularen Überschuss vorliegen.
  • Eine vierte bevorzugte Variante des Flockungsmittels betrifft ein polymeres Carbobetain der allgemeinen Formel IV
    Figure 00080002
    mit
    R1 = Methyl oder Ethyl und
    R2 = Methyl oder Ethyl.
  • Vorzugsweise weist das Flockungsmittel ein mittleres Molekulargewicht im Bereich von 10.000 bis 10.000.000 g/mol, besonders bevorzugt im Bereich von 30.000 bis 2.000.000 g/mol auf.
  • Das Flockungsmittel kann dabei vorzugsweise in Mengen von 0,01 bis 80 mg/1g suspendierten Feststoff eingesetzt werden.
  • Weiterhin wird in einer Ausführungsvariante die Ionenstärke des wässrigen Mediums erhöht. Dies erfolgt bevorzugt durch Zusatz anorganischer Salze oder eine Änderung des pH-Wertes des wässrigen Mediums. Besonders bevorzugt wird das Verfahren in einem pH-Bereich von 1 bis 4 durchgeführt.
  • Erfindungsgemäß wird ebenso die Verwendung von hochgeladenen, kationischen Polyelektrolyten mit hydrophoben Resten zur Abtrennung suspendierter Feststoffe aus wässrigen Medien bereitgestellt. Unter diese Flockungsmittel fallen alle der zuvor beschriebenen Verbindungen gemäß der Formeln I bis IV. Die wässrigen Medien betreffen insbesondere Slurries der Mikroelektronik sowie Abwässer der Arzneimittel-, Lebensmittel- und Textilindustrie.
    •
  • Anhand der nachfolgenden Figur und Beispiele soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die hier gezeigten speziellen Ausführungsformen beschränken zu wollen.
  • 1 zeigt anhand eines Diagramms die Abhängigkeit der optischen Dichte für unterschiedliche Verhältnisse von Polymerkonzentration zu Substratkonzentration gemäß Beispiel 11.
  • Die Flockung wurde durch Messung der optischen Dichte (OD) der zu beurteilenden wässrigen Systeme bei 500 nm (OD500) mittels eines UV/VIS-Spektrometers Lambda 900 (Perkin-Elmer) verfolgt. Die Flockung gilt als gut, wenn der Überstand klar ist. Optisch klare Überstände werden bei OD500-Werten gleich oder kleiner 0,3 erreicht.
  • Beispiel 1
  • Zu 50 ml einer stabilen Silikasuspension (10 g/l) in Wasser wurden bei pH = 6 unter Rühren unterschiedliche Volumina einer wässrigen Lösung (1 g/l) eines Polykations nach Formel I (R1=R2=CH3, R3=C10H21, n = 75, m = 25) zugesetzt, wobei die anschließende Rührzeit 15 min betrug, der sich eine Sedimentationsphase von 20 min anschloss. Das Flockungsfenster (der optimale Flockungsbereich mit einem klaren Überstand) wurde für ein Verhältnis von Polymerkonzentration zu Substratkonzentration cp/cs, in einem Bereich von 0,35–0,65 mg/g ermittelt.
  • Beispiel 2 – Vergleichsbeispiel
  • Entsprechend der Verfahrensweise in Beispiel 1 wurde als Flockungsmittel kommerzielles Poly(diallyldimethylammoniumchlorid) eingesetzt. Das Flockungsfenster lag jetzt bei 0,35–0,40 mg/g.
  • Beispiel 3
  • Zu 50 ml einer Kaolinsuspension (10 g/l) in Wasser wurden bei pH = 6 unter Rühren unterschiedliche Volumina einer wässrigen Lösung (1 g/l) eines Polykations nach Formel II (R1=CH3, R2=CH3, n = 0, m = 100, M = 35000 g/mol) zugesetzt, wobei die anschließende Rührzeit 15 min betrug, der sich eine Sedimentationsphase von 20 min anschloss. Der Überstand wurde entnommen und die OD500 für das entsprechende Verhältnis von Polymerkonzentration zur Substratkonzentration cp/cs bestimmt (Tabelle 1).
  • Tabelle 1
    Figure 00110001
  • Beispiel 4
  • Entsprechend der Verfahrensweise in Beispiel 3 wurde ein Polykation nach Formel II (R1=CH3, n = 50, m = 50, R2=CH3, M = 150000 g/mol) eingesetzt. Es resultiert ein Flockungsfenster im Bereich 0,05 bis 2,0 mg/g.
  • Beispiel 5
  • Eine stabile Silikasuspension (pH = 10, Partikelgröße 200 nm, Feststoffgehalt 10 g/l) hat die optische Dichte von 3,5. Zu 50 ml dieser Suspension wurden unter Rühren unterschiedliche Volumina eines Polykations wie in Beispiel 3 zugesetzt, wobei die anschließende Rührzeit 15 min betrug, der sich eine Sedimentationsphase von 20 min anschloss. Der Überstand wurde entnommen und die Trübung für das entsprechende Verhältnis von Polymerkonzentration zur Substratkonzentration cp/cs bestimmt. Es resultiert ein sehr breites Flockungsfenster im Bereich 2,0 bis 4,0 mg/g.
  • Beispiel 6
  • Zu 50 ml einer stabilen Silikasuspension (Partikelgröße 200 nm, Feststoffgehalt 10 g/l, pH = 6) wurden unter Rühren unterschiedliche Volumina einer wässrigen Lösung (1 g/l) eines Polykations nach Formel III (R1=R2=CH3, R3=Benzyl, a = 87, b = 0, c = 13) zugesetzt, wobei die anschließende Rührzeit 15 min betrug, der sich eine Sedimentationsphase von 20 min anschloss. Der Überstand wurde entnommen und die Trübung für das entsprechende Verhältnis von Polymerkonzentration zur Substratkonzentration cp/cs bestimmt. Das Flockungsfenster liegt bei 0,45 bis 0,65 mg/g.
  • Beispiel 7
  • Entsprechend der Verfahrensweise in Beispiel 6 wurde ein Polykation nach Formel III (R1=R2=CH3, R3=Benzyl, a = 83, b = 5, c = 12) verwendet. Das Flockungsfenster liegt bei 0,30 bis 0,75 mg/g.
  • Beispiel 8
  • Zu 50 ml einer Kaolinsuspension (10 g/l) in Wasser wurden bei pH = 6 unter Rühren unterschiedliche Volumina einer wässrigen Lösung (1 g/l) eines Polykations nach Formel IV (R1=R2=CH3) zugesetzt, wobei die anschließende Rührzeit 15 min betrug, der sich eine Sedimentationsphase von 20 min anschloss. Der Überstand wurde entnommen und die optische Dichte für das entsprechende Verhältnis von Polymerkonzentration zur Substratkonzentration cp/cs bestimmt. Es resultiert ein sehr breites Flockungsfenster von 0,01 bis 1,5 mg/g. Eine geringe Restabilisierung konnte erst bei sehr hohen cp/cs ab 4 mg/g beobachtet werden.
  • Beispiel 9 – Vergleichsbeispiel
  • Entsprechend der Verfahrensweise in Beispiel 8 wurde als Flockungsmittel eine wässrige Lösung (1 g/l) von Poly(diallyldimethylammoniumchlorid) eingesetzt. Es resultiert nur ein schmales Flockungsfenster von 0,05 bis 0,2 mg/g. Restabilisierung tritt bereits bei 0,2 mg/g ein.
  • Beispiel 10
  • Zu 50 ml einer stabilen Silikasuspension (Partikelgröße 200 nm, Feststoffgehalt 10 g/l, pH = 3,5 und pH = 6) wurden unter Rühren unterschiedliche Volumina eines Polykations nach Formel IV (R1=R2=C2H5) zugesetzt, wobei die anschließende Rührzeit 15 min betrug, der sich eine Sedimentationsphase von 20 min anschloss. Der Überstand wurde entnommen und die OD500 für das entsprechende Verhältnis von Polymerkonzentration zur Substratkonzentration cp/cs, bestimmt. Das Flockungsfenster liegt bei pH = 3,5 im Bereich 0,3–0,6 mg/g und bei pH = 6 im Bereich 0,02 bis 4,5 mg/g.
  • Beispiel 11
  • Zu 50 ml eines Polystyrenlatex mit anionischer Oberflächenladung (Partikelgröße 200 nm, Feststoffgehalt 0,2 g/l) wurden bei verschiedenen pH-Werten unter Rühren unterschiedliche Volumina eines Polykations nach Formel IV (R1=R2=C2H5) zugesetzt, wobei die anschließende Rührzeit 15 min betrug, der sich eine Sedimentationsphase von 20 min anschloss. Der Überstand wurde entnommen und die OD500 für das entsprechende Verhältnis von Polymerkonzentration zur Substratkonzentration cp/cs bestimmt. Mit steigendem pH-Wert verschiebt sich das Flockungsfenster zu höherem Verbrauch an Flockungsmittel (s. 1).
  • Beispiel 12
  • Zu 50 ml eines Polystyrenlatex mit anionischer Oberflächenladung (Partikelgröße 200 nm, Feststoffgehalt 0,2 g/l) wurden bei pH 6 und einer Salzkonzentration von 0,1 mol/l NaCl unter Rühren unterschiedliche Volumina des Polykations aus Beispiel 3 (Formel 2) zugesetzt, wobei die anschließende Rührzeit 15 min betrug, der sich eine Sedimentationsphase von 20 min anschloss. Der Überstand wurde entnommen und die OD500 für das entsprechende Verhältnis von Polymerkonzentration zur Substratkonzentration cp/cs bestimmt. Das Flockungsfenster lag bei 0,1 bis 7,0 mg/g, es wurde keine Restabilisierung beobachtet.
  • Beispiel 13 – Vergleichsbeispiel
  • Entsprechend der Verfahrensweise in Beispiel 12 wurde als Flockungsmittel Poly(diallyldimethylammoniumchlorid) eingesetzt. Es wurde keine Flockung mit klaren Überständen erreicht. Ein Flockungsfenster mit allerdings verbleibender Resttrübe lag bei 0,2 bis 2,0 mg/g, danach erfolgte Restabilisierung.
  • Beispiel 14
  • Ein Abwasser aus der Mikroelektronik enthält stabilisiertes SiO2 (Feststoffgehalt = 3,4 g/l) mit einer Partikelgröße von 72 nm. Zu 50 ml dieser Slurry wurden unter Rühren unterschiedliche Volumina eines Polykations nach Formel 1 und Beispiel 1 zugesetzt, wobei die anschließende Rührzeit 15 min betrug, der sich eine Sedimentationsphase von 20 min anschloss. Der Überstand wurde entnommen und die OD500 bestimmt. Das Flockungsfenster lag bei 11 mg/g bis 20 mg/g.
  • Beispiel 15 – Vergleichsbeispiel
  • Das Abwasser aus Beispiel 14 wurde entsprechend der Verfahrensweise in Beispiel 14 mit kommerziellen kationischen Polyacrylamiden behandelt. Es gelang nicht, eine Flockung ohne verbleibende starke Resttrübung zu erzielen.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Abtrennung suspendierter Feststoffe aus wässrigen Medien, bei dem das wässrige Medium mit einem Flockungsmittel aus einem hochgeladenen kationischen Polyelektrolyten mit hydrophoben Resten versetzt wird und anschließend das geflockte Material vom wässrigen Medium separiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Flockungsmittel ein kationisches Copolymer von (Meth)acrylsäureestern oder -amiden der allgemeinen Formel I
    Figure 00160001
    mit R1, R2 = H oder Methyl, R3, R4, R5 unabhängig voneinander geradkettiger oder verzweigter C1-C12-Alkylrest oder Benzylrest, X = O, NH, NCH3 oder NC2H5, p = 2 oder 3 und n, m = 1 bis 99 Mol-%, jeweils bezogen auf den Anteil der Einheiten im Gesamtmolekül, ist.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flockungsmittel ein Homo- oder Copolymer von N-Vinylbenzyl-N,N,N-trialkylammoniumchlorid der allgemeinen Formel II
    Figure 00170001
    mit R1 = H oder Methyl, R2 geradkettiger oder verzweigter C1-C12- Alkylrest oder Benzylrest, X = O, NH, NCH3 oder NC2H5, p = 2 oder 3 und n = 0 bis 99 Mol-% und m = 1 bis 100 Mol-%, jeweils bezogen auf den Anteil der Einheiten im Gesamtmolekül ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flockungsmittel auch anionische Ladungen aufweist.
  5. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Flockungsmittel ein Copolymer aus hydrophob modifizierten kationischen (Meth)acrylsäure-Derivaten mit anionischen und gegebenenfalls neutralen Monomerbestandteilen der allgemeinen Formel III
    Figure 00180001
    mit R1, R2 = H oder Methyl, R3, R4, R5 jeweils unabhängig voneinander geradkettiger oder verzweigter C1-C12-Alkylrest oder Benzylrest, X = O, NH, NCH3 oder NC2H5 a = 1 bis 99 Mol-%, b = 1 bis 49 Mol-% und c = 0 bis 98 Mol-%, jeweils bezogen auf den Anteil der Einheiten im Gesamtmolekül, ist.
  6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die kationischen gegenüber den anionischen Monomerbausteinen im molekularen Überschuss vorliegen.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flockungsmittel ein polymeres Carbobetain der allgemeinen Formel IV
    Figure 00190001
    mit R1 = Methyl oder Ethyl und R2 = Methyl oder Ethyl ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flockungsmittel eine mittleres Molekulargewicht im Bereich von 10000 bis 10000000 g/mol, insbesondere von 30.000 bis 2.000.000 g/mol besitzt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flockungsmittel in Mengen von 0,01 bis 80 mg pro 1 g suspendiertem Feststoff eingesetzt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionenstärke des wässrigen Mediums, insbesondere durch Zusatz anorganischer Salze oder Änderung des pH-Wertes, erhöht wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem pH-Bereich von 1 bis 4 durchgeführt wird.
  12. Verwendung eines hochgeladenen, kationischen Polyelektrolyten mit hydrophoben Resten zur Abtrennung suspendierter Feststoffe aus wässrigen Medien.
  13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrigen Medien Slurries der Mikroelektronik oder Abwässer der Arzneimittel-, Lebensmittel- oder Textilindustrie sind.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008041051A1 (de) 2008-08-06 2010-02-11 Leibniz-Institut Für Polymerforschung Dresden E.V. Verfahren zur Fest-Flüssig-Trennung von überwiegend nichtwässrigen Suspensionen
DE102011079978A1 (de) 2011-07-28 2013-01-31 Leibniz-Institut Für Polymerforschung Dresden E.V. Verfahren zur Entwässerung von Suspensionen
DE102012201438A1 (de) 2012-02-01 2013-08-01 Biolog Biotechnologie Und Logistik Gmbh Verfahren zur Abwasseraufbereitung
DE102011088202B4 (de) 2011-12-10 2018-04-05 Leibniz-Institut Für Polymerforschung Dresden E.V. Verfahren zur prozesswasserreinigung
DE102018100652A1 (de) 2018-01-12 2019-07-18 Leibniz-Institut Für Polymerforschung Dresden E.V. Verfahren zur abwasseraufbereitung

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BRPI0410198A (pt) 2003-05-09 2006-05-23 Lg Electronics Inc meio fìsico de gravação, método de gerenciar informação de gerenciamento de disco, método para recuperar informação de gerenciamento a partir do meio fìsico de gravação, aparelho para gerenciar informação de gerenciamento de disco em meio fìsico de gravação e aparelho para recuperar informação de gerenciamento a partir do meio fìsico de gravação

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3055827A (en) * 1958-06-16 1962-09-25 Dow Chemical Co Separation of suspended solids
US4251651A (en) * 1977-05-31 1981-02-17 Sumitomo Chemical Company, Limited Amphoteric polyelectrolyte
WO1998014405A1 (en) * 1996-10-03 1998-04-09 Cytec Technology Corp. Aqueous dispersions

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2186493A1 (de) * 1972-05-30 1974-01-11 Maruzen Oil Co Ltd
JP2535347B2 (ja) * 1987-04-27 1996-09-18 第一工業製薬株式会社 カチオン性高分子凝集剤
JPS644207A (en) * 1987-06-26 1989-01-09 Dia Floc Kk Amphoteric macromolecular flocculant
DE68921053T3 (de) * 1988-12-19 2004-07-22 Cytec Technology Corp., Wilmington Hochleistungs-Polymer-Flokkuliermittel.
JPH0787920B2 (ja) * 1990-01-09 1995-09-27 株式会社日本触媒 有機汚泥脱水剤
RU2034788C1 (ru) * 1990-12-28 1995-05-10 Совместное советско-западногерманское предприятие "Аква Ремонт" Способ очистки воды от органических соединений
RU2082679C1 (ru) * 1993-07-01 1997-06-27 Институт высокомолекулярных соединений РАН Способ получения водного раствора полимерного катионного флокулянта
DE4321819A1 (de) * 1993-07-01 1995-01-12 Henkel Kgaa Verfahren zur Verringerung des Gehalts an feindispergierten Feststoffen in Prozeßwässern der Papierherstellung
JP3973570B2 (ja) * 2003-01-30 2007-09-12 新日本ウエックス株式会社 含油排水の処理方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3055827A (en) * 1958-06-16 1962-09-25 Dow Chemical Co Separation of suspended solids
US4251651A (en) * 1977-05-31 1981-02-17 Sumitomo Chemical Company, Limited Amphoteric polyelectrolyte
WO1998014405A1 (en) * 1996-10-03 1998-04-09 Cytec Technology Corp. Aqueous dispersions

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008041051A1 (de) 2008-08-06 2010-02-11 Leibniz-Institut Für Polymerforschung Dresden E.V. Verfahren zur Fest-Flüssig-Trennung von überwiegend nichtwässrigen Suspensionen
DE102008041051B4 (de) 2008-08-06 2023-04-06 Leibniz-Institut Für Polymerforschung Dresden E.V. Verfahren zur Fest-Flüssig-Trennung von Feststoffen aus überwiegend nichtwässrigen Flüssigkeiten
DE102011079978A1 (de) 2011-07-28 2013-01-31 Leibniz-Institut Für Polymerforschung Dresden E.V. Verfahren zur Entwässerung von Suspensionen
DE102011088202B4 (de) 2011-12-10 2018-04-05 Leibniz-Institut Für Polymerforschung Dresden E.V. Verfahren zur prozesswasserreinigung
DE102012201438A1 (de) 2012-02-01 2013-08-01 Biolog Biotechnologie Und Logistik Gmbh Verfahren zur Abwasseraufbereitung
DE102018100652A1 (de) 2018-01-12 2019-07-18 Leibniz-Institut Für Polymerforschung Dresden E.V. Verfahren zur abwasseraufbereitung

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