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Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von Perlit Expandiertes
Perlit, welches in bekannter Weise hergestellt wird, fällt nicht nur in körniger
Struktur, sondern auch in feinsten staubbildenden Teilchen an. Daraus resultiert
der große Nachteil, daß das in Säcken abgefüllte expandierte Perlit, z. B. beim
Auf-. schütten, zu erheblicher Staubentwicklung führt, so daß eine unangenehme
Verschmutzung der Umgebung wie auch eine erhebliche Belästigung des Arbeitspersonals
unvermeidbar ist. Das erschwert, verhindert sogar teilweise den Einsatz von Perlit
für zahlreiche Anwendungsgebiete. Man hat daher schon versucht, das geblähte Perlit
mit einem Staubbindungsmittel zu versehen, und zwar behandelt man es mit Chlorcalcium.
Derart präpariertes Perlit ist jedoch stark hygroskopisch, kann also im expandierten
Zustand große Flüssigkeitsmengen aufnehmen und hält diese fest. Häufig ist jedoch
die Wasseraufnahmefähigkeit von Perlit unerwünscht. Außerdem stört, daß mit üblichen
Staubbindemitteln behandeltes Perlit keine gegenüber Öl verbesserte Benetzbarkeit
besitzt, es eignet sich daher nicht oder kaum zur Aufnahme von Öl,
gleichgültig
in welcher Form.
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Für die Reinhaltung von Grundwasser, d. h. um Grundwasserverschmutzung
durch Öl zu verhindern, sind ölaufnehmende oder ölaufsaugende, zumeist poröse
Stoffe bekannt. Insbesondere wurden sogenannte Ölbindemittel entwickelt, die auf
Grund einer chemischen oder physikalischen Oberflächenbehandlung hydrophobe und
oleophile Überzüge erhalten, so daß auf Wasser schwimmendes Öl aufgesaugt
werden kann, ohne daß gleichzeitig oder vorher ein Eindringen des Wassers in das
Adsorptionsmittel zu befürchten ist. Hierzu ist es bekannt, als Adsorptionsmittel
expandiertes Perlit zu verwenden, welches mit einer Siliconemulsion besprüht ist,
um dadurch die oleophilen Eigenschaften zu verbessern. Dieses mit Silicon behandelte
Perlit ist jedoch außerordentlich trocken und neigt zu ungewöhnlich starker Staubbildung.
Diese Staubbildung kann gegebenenfalls in Kauf genommen werden, wenn das siliconbehandelte
Perlit im Freien, beispielsweise zur Beseitigung von ölverschmutzungen auf Gewässern,
zum Einsatz kommt. Verwendung derartigen Perlits auf festem Untergrund, insbesondere
in geschlossenen Räumen, ist jedoch kaum möglich, wenn der Einsatz in kleinen Behältern
oder in der Nähe staubempfindlicher Maschinen erfolgen soll. Auch ist häufig für
diesen Einsatzfall die Ölaufnahme nicht befriedigend.
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Ein besonderer Nachteil von gewöhnlichem, also nicht präpariertem
expandiertem Perlit und von siliconbehandeltem Perlit ist darin zu sehen, daß dieses
Perlit entweder ungewöhnlich starke Staubentwicklung im Einsatz mit sich bringt
oder Öle bzw. Ölemulsionen, z. B. Ölrückstände, die durch Leck- oder Spritzverluste
entstehen, nicht vollkommen und schnell genug von ölempfindlichem festem Untergrund
aufzunehmen vermögen. Letzteres gilt auch f ür die Perlite, die mit den üblichen
Staubbindemitteln behandelt sind. Es wäre an sich zu erwarten gewesen, daß vor allem
mit Silicon oder sonstigen oleophilen Mitteln präparierte, wenn auch staubentwickelnde
Perlite zumindest die Fähigkeit besessen hätten, Öle oder Ölemulsionen in befriedigender
Weise von festem Untergrund aufzunehmen. Tatsächlich müßte man annehmen können,
daß gerade die Verwandtschaft der oleophilen Überzüge zu den Ölen bevorzugt eine
Brückenbildung einleitet und eine gründliche und schnelle Adsorption vermitteln
bzw. bewirken würde, die Praxis hat jedoch gezeigt, daß dies nicht der Fall ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben,
nach dem behandeltes Perlit die Fähigkeit besitzt, Staub intensiv und über längere
Zeit zu binden und, ohne lästige Staubentwicklung auf festen Untergrund gestreut,
Öl und Ölemulsionen schnell und ohne Rückstände aufzusaugen, ohne große Mengen
an Luftfeuchtigkeit aufzunehmen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften
von Perlit, insbesondere zur Steigerung der Fähigkeit von Perlit, Staub zu binden
und Öle und Ölemulsionen von einem festen Untergrund aufzunehmen, und besteht darin,
daß die einzelnen Perlitkörner mit organischen hygroskopischen Verbindungen beschichtet
werden. Diese Maßnahme der Erfindung hat neben der Staubbindung zur Folge, daß überraschenderweise
das auf dem Boden liegende Öl begierig aufgenommen wird, was vermutlich auf
Staubbindung und Veränderung der Benetzungsverhältnisse sowie einer Verwandtschaft
der aufzunehmenden Öle mit den organischen hygroskopischen Stoffen beruht. Weiter
muß überraschen, daß diesen
Effekt die unvermeidbare Aufnahme von
Luftfeuchtigm keit nicht stört, die im übrigen durch Bemessung der Menge der organischen
hygroskopischen Substanzen in Grenzen gehalten werden kann, was durch Versuche leicht
zu ermitteln ist.
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Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt:
Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung werden die Perlitkörner an ihrer
Oberfläche mit organischen und hygroskopischen Verbindungen aus der Gruppe der Glykole,
Lactate, Triäthanolaminseifen u. dgl. beschichtet. Perlitkörner besonderer Wirksamkeit
erhält man durch Aufbringen einer Glyzerinschicht auf die Körner. Ferner sieht die
Erfindung vor, daß die organischen hygroskopischen Verbindungen mit Wasser im Verhältnis
von etwa 1: 1
bis 1: 2 gemischt und auf die Perlitkörner aufgesprüht
werden sowie danach der Wasseranteil zur Verdunstung gebracht wird. Grundsätzlich
kann man die organischen hygroskopischen Substanzen auch im Originalzustand versprühen.
Eine wäßrige Lösung läßt sich jedoch meistens intensiver und sparsamer anwenden.
Die notwendige Menge liegt z. B. bei Verwendung von Glyzerin oder Glykolen bei nur
1 bis 2 kg je Kubikmeter Perlit. Außerdem empfiehlt die Erfindung,
daß die organischen hygroskopischen Verbindungen für sich oder mit Wasser gemischt
auf dem Wege der Perlitkörner vom Expansionsofen zur Abpackung auf die geblähten,
noch mindestens 100'C
aufweisenden Perlitkörner aufgesprüht werden. Diese
Temperatur wird nach oben durch die Zersetzungstemperatur der organischen hygroskopischen
Verbindungen begrenzt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in dieser Art sicher und
einfach durchzuführen. Bei der angegebenen Mindesttemperatur verdampft das überschüssige
Wasser der Präparationsmischungen.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu
sehen, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandeltes Perlit die gesteigerte
Fähigkeit besitzt, ohne lästige Staubentwicklung auf festen Untergrund gestreut
werden zu können und den Staub über lange Zeit zu binden, ohne daß Luftfeuchtigkeit
selbst bei hohen Luftfeuchtigkeitsgehalten in erhöhtem Maße aufgenommen wird. Ein
besonderer Vorteil ist jedoch darin zu erblicken, daß zugleich das nach der Lehre
der Erfindung behandelte Perlit Öl und Ölemulsionen schnell und ohne Rückstände
von festem Untergrund, z. B. von ölverschmutzten Fußböden oder auch aus Öltanks
zum Zweck von deren Reinigung, aufsaugen kann. Die Geschwindigkeit und die Wirksamkeit,
mit der das Perlit auf den Boden gestreut Ö Ilachen gierig aufsaugt, sind
beachtlich größer als bei sonst mit oleophilen Mitteln behandelten Materialien.
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Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Verbesserung
der Eigenschaften von Perlit an Hand von Beispielen erläutert. Beispiel
1
Perlit wurde unmittelbar nach dem thermischen Blähvorgang, der wie üblich
bei einer Temperatur von über
1000'C erfolgte, im fallenden Materialstrom
in einem zur Abfüllsteffe führenden Rohr mit einer Mischung von 2
kg Glyzerin
und 2
kg Wasser (bezogen auf
1 m3 Perlit) über eine Dosierpumpe bedüst.
Die Temperatur des Perlits lag bei etwa
200'C, so daß das Wasser, dem nur
eine verteilende Funktion zugedacht war, sofort verdampfte. Das Material erhielt
einen oberflächlich gut verteilten Glyzerinüberzug. Das so behandelte Perlit wies
folgende technische Daten auf: Schüttgewicht:
95 gll.
| Körnung Gewichtsprozent |
| +4 mm .......................... 1,3 |
| 4 bis 3 mm ........................ 7,9 |
| 3 bis 2 mm ........................ 21,2 |
| 2 bis 1 mm ........................ 31,6 |
| 1 bis 0,75 mm ..................... 9,2 |
| 0,75 bis 0,5 mm ................... 9,2 |
| 0,5 bis 0,3 mm .................... 7,9 |
| 0,3 bis 0,2 mm .................... 2,6 |
| 0,2 bis 0,1 mm .................... 2,6 |
| 0,1 bis 0,06 mm ................... 1,3 |
| 0,06 bis 0 mm ...... . .............. 5,2 |
Beispiel 2 Mit der gleichen Besprühungsanlage und den sonstigen Voraussetzungen
wie bei Beispiel
1 wurde warmes Perlit mit einer Lösung von
3 kg Triäthylenglykol
+ 2
kg Wasser (pro Kubikmeter) besprüht. Das Schüttgewicht des Perlits
betrug
70 g/l. Über die Korngrößen orientiert nachfolgende Tabelle:
| Korngröße Gewichtsprozent |
| +0,75 mm ........................ 2,2 |
| 0,75 bis 0,5 mm ................... 8,9 |
| 0,5 bis 0,3 mm .................... 33,4 |
| 0,3 bis 0,2 mm .................... 24,4 |
| 0,2 bis 0,1 mm .................... 20,0 |
| 0,1 bis 0,06 mm ................... 8,9 |
| 0,06 bis 0 mm ..................... 2,2 |
Außer diesen gemäß den Beispielen
1 und 2 aufgezeigten Besprühungsverfahren
im fallenden Materialstrom, dem in vielen Fällen seiner Einfachheit wegen der Vorzug
zu geben ist, falls die Präparierung in Verbindung mit einer Perlit-Expandieranlage
erfolgen kann, ist auch eine erfindungsgemäße Behandlung in einer Misch- oder Mahleinrichtung
grundsätzlich möglich. Dazu folgende Beispiele: Beispiel
3
Zum Einsatz kam
ein Perlittyp mit folgenden Kenndaten: Schüttgewicht:
80 g/l.
| Korngröße Gewichtsprozent |
| +1,0 mm ......................... 14,1 |
| 1,0 bis 0,75 mm ................... 14,1 |
| 0,75 bis 0,5 mm ................... 18,8 |
| 0,5 bis 0,3 mm .................... 27,2 |
| 0,3 bis 0,2 mm .................... 11,7 |
| 0,2 bis 0,1 mm .................... 7,0 |
| 0,1 bis 0,06 mm ................... 2,4 |
| 0,06 bis 0 mm ..................... 4,7 |
Von diesem
Typ wurden
5001 in einen handelsüblichen Mischer gegeben
und mit
5 kg einer
70 0/,igen Natriumlaetatlösung unter allmählicher
Zudosierung versetzt. Nach einer Mischzeit von
15 Minuten (ohne wesentliche
Nachzerkleinerung) wurde die so behandelte Partie herausgenommen und bei etwa
105'C
nachgetrocknet.
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Beispiel 4 Zur erfindungsgemäßen Behandlung kam ein Perlittyp gleicher
Art und körnungsmäßiger Zusammensetzung
wie nach Beispiel
1. Dieses schwerere, gröbere und härtere Material ist im Gegensatz zu den
Typen nach den Beispielen 2 und 3 oberflächlich weniger von Kapillaren durchsetzt
und hat relativ dicke Wandungen. Um die Adsorptionskapazität für Öle u. dgl. zu
vergrößern, empfiehlt sich zur Öffnung der Kapillaren eine leichte Anmahlung, wobei
gleichzeitig der Zusatz einer organischen Verbindung im Sinn der Erfindung erfolgen
kann. Zusammen mit der Anmahlung erfolgt eine oberflächliche Verreibung der Wirksubstanz.
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In einer Stabmühle von
1,5 in Länge und
1,5 in Durchmesser
wurde
1 m3 Perlit mit einer Stabfüllung von zehn Eisenstäben von
je 25 kg Gewicht unter Zusatz von
5 kg Triäthanolaminseife (Triäthanolaminoleat
mit einem Überschuß von etwa
5 0/, Triäthanolamin)
10 Minuten gemahlen.
Nach der Anmahlung ergaben sich folgende Kenndaten: Schüttgewicht: 142 gll.
Zur zahlenmäßigen Beurteilung der Güte der Staubbindung mußte eine praxisnahe Prüfmethode
entwickelt werden, die berücksichtigt, daß in vorliegendem Zusammenhang die Staubbildung
besonders beim Entleeren aus Säcken als störend empfunden wird. Da der erfinderische
Effekt auf einer Agglomerisierung der kleinsten Teilchen an den gröberen Körnern
mit Hilfe der hygroskopischen organischen Verbindungen beruht, konnten für diesen
Fall die üblichen und bekannten Korngrößenbestimmungsverfahren nicht herangezogen
werden, da diese Methoden im Prinzip auf die Messung des Einzelkornes ausgelegt
sind und daher naturgemäß möglichst die Zerschlagung von derartigen Kornagglomerationen
anstreben. Es hat sich demgegenüber folgende Prüfmethode, die gute reproduzierbare
Zahlen ergibt, bewährt.
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1000 cm3 der zu prüfenden Probe werden von Hand aus einem
1000 cm3 fassenden Meßzylinder über einen entsprechend breiten Glastrichter
durch ein Glasrohr (Länge 450 mm, Innendurchmesser 45 mm) geschüttet. Genau unter
dem Rohr steht ein genormtes, 2000 cm3 fassendes Becherglas (110 mm breit,
235 mm hoch). Die freie Fallstrecke, d. h. der Abstand Unterkante
Rohr zur Oberkante Glas, beträgt 30 mm. Die freie Fallstrecke einschließlich
des Auffangglases befindet sich in einem geschlossenen Kunststoffbehälter
(600 - 400 - 400 mm), wobei sich der obere Rohrteil (durch eine entsprechende
Perforation des Kastendeckels geführt) einschließlich Aufgabevorrichtung außerhalb
des Kastens befindet. Bei der Prüfung fällt nun der schwerere, nicht staubende Anteil
in das Auffangglas, während sich der praktisch interessierende Staubanteil außerhalb
des Glases auf dem Kastenboden niederschlägt. Nach einer Wartezeit von
10 Minuten wird diese Staubmenge mittels eines Pinsels gesammelt, herausgenommen
und auf einer Analysenwaage ausgewogen. Die Messungen werden mehrfach wiederholt
und ein Durchschnittswert gebildet. Ergebnis: Die Prüfung nach dieser Methode ergab
bei den nach den Versuchsbeispielen 1 bis 5 angegebenen Perlitmaterialien
folgendes: Die unbehandelten Proben ergaben Staubwerte, die zwischen 260
und 550 mg/1 lagen; bei den mit den erfindungsgemäßen Substanzen behandelten
gleichen Proben wurden demgegenüber Staubwerte, die zwischen 4 und 36 mg/1
lagen, gemessen. Ein im Handel befindliches Ölbindemittel auf Perlitbasis, das einen
hydrophoben-oleophilen Überzug durch Besprühen mit einer Siliconemulsion erhielt,
wies demgegenüber einen Staubwert von 321 mg/1 auf.
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Die praktische Bewertung hat gezeigt, daß Produkte mit Staubwerten
unter 50 mg/1 als sehr gut zu bezeichnen sind. Die Produkte nach den Beispielen
1 bis 5 genügen dem nach den höchsten Anforderungen.
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Die Messung der Ölaufnahmegeschwindigkeit erfolgt mit folgender Vorrichtung
-Ein breiter Glaszylinder (130 mm Durchmesser), der in der Bodenfläche einen
Auslauftubus besitzt, ist über ein längeres Schlauchstück mit dem Bodentubus eines
Niveaugefäßes (Glaszylinder, 65 mm Durchmesser) verbunden, das zur Ölaufnahme
dient und durch einen Hahn am Tubus abgesperrt werden kann. Der Glaszylinder, auf
dessen Boden sich ein kleines Sieb befindet, wird mit 500 cm" Prüfgut gefüllt.
In das graduierte Niveaugefäß werden zusätzlich zu der Schlauchfüllung
500 cm3 Öl gegeben. Nach Öffnen des Hahnes wird die Niveauflasche
in eine bestimmte Höhe über die Materialschicht gehoben, wobei das Öl
von
unten in die Prüfschicht eindringt. Nach einer Minute witd durch Senken des Niveaugefäßes
der Ölkontakt unterbrochen. Es folgt dann eine Wartezeit von 10 Minuten,
wobei während dieser Zeit nicht aufgesogenes überschüssiges Öl abtropft.
Nach dieser Zeit wird die Differenz, d. h. die wirklich aufgesogene
Öl-
menge, abgelassen. Die erhaltenen Werte sind gut reproduzierbare Relativzahlen.
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Es ist verständlich, daß die Ölaufsauggeschwindigkeit bei dünnflüssigen
Ölen gegenüber hochviskosen größer und auch entsprechend die Unterschiede von Material
zu Material relativ gering sind. Die dünnflüssigen Öle sind somit im allgemeinen
weniger problematisch. Bei dem Erfordernis der Ölbeseitigung von Werkstattböden
handelt es sich aber vorwiegend um dickflüssige Öle oder um ursprünglich dünnflüssige
Öle, die als Altöle durch Verunreinigungen ihre Konsistenz geändert haben.
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Zur Überprüfung der verschiedenen Aufsaugmaterialien wurde ein Schmieröl
mit einer Viskosität von 82' Engler genommen und folgende Werte gefunden:
Die Proben mit der erfindungsgemäßen Behandlung ergaben Aufsaugmengen zwischen
80 und 100 cm3/min; bei entsprechend unbehandelten Proben und siliconisiertem
Perlit lagen demgegenüber die Werte zwischen 40 und 60 CM3/Min.
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Eine spezielle Prüfmethode zur quantitativen Erfassung der Ölreste
vom Boden konnte wegen der Schwierigkeit einer verläßlichen Trennung der echten
Ölreste von teils anklebenden Ölbinderteilchen bisher noch nicht gefunden werden.
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Die Vergleiche mit praktischen Versuchen haben gezeigt, daß Bewertungen
nach dieser Prüfmethode je-
doch indirekt eine verläßliche Aussage über die
saubere Beseitigung der Ölreste vom Boden geben. Je schneller die Ölaufnahme, desto
geringer die Reste. Die Ölrestebeseitigungswirkung
der erfindungsgemäßen
Proben war somit als sehr gut zu bezeichnen.
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Beispiel 5
Es wurden Perlitpräparationen mit Diäthyläther, Phenol
und Tetrahydrofuran hergestellt. Dabei ist verständlich, daß bei der zum Teil großen
Flüchtigkeit und Gefährlichkeit der Substanzen keine betriebsnahe Präparationstechnik
angewandt werden konnte, wie sie bei den Beispielen gemäß 1 bis 4 zur Ausführung
kam.
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Die mit diesen Stoffen mittels einer Handsprühflasche bedüsten Perlituntersuchungsproben
wurden in einem großen, dichten und fest verschließbaren Behälter ausgelegt, dessen
Luftgehalt künstlich auf einen relativen Feuchtigkeitsgehalt von etwa
80 bis 900/, gebracht wurde, um den Vorgang zu beschleunigen, weil sich z.
B. die Äther in freier Atmosphäre zu schnell verflüchtigen. Zur Anwendung
kam Perlit mit den Eigenschaften aus Beispiel 1. Diäthyläther und Tetrahydrofuran
wurden original aufgesprüht, und zwar ersteres in einer Menge von 100 g/1
Perlit und zweites von 80 gll Perlit. Mit Phenol wurde zunächst eine wäßrige
Lösung hergestellt, die dann mit einer effektiven Phenolmenge von 50 g/1
Perlit aufgedüst wurde. Bevor diese Probe in einen Konditionierbehälter eingebracht
wurde, wurde vorher das nur der besseren Verteilung dienende Wasser in einem Trockenschrank
verdampft, so daß ein reiner Phenolüberzug übrigblieb. Schließlich wurde als Vergleichsprobe
unter denselben Bedingungen Perlit ohne jede Präparation eingeleg Die Sorptionsisothermen
wurden verfolgt und nach Übergang der Kurven in den flachen Verlauf (1 bis
3 Tage) wurden die Proben herausgenommen und überprüft. Ergebnis: Die Perlitvergleichsprobe
zeigte keinerlei Veränderungen. Die mit den drei Chemikalien präparierten Proben
wiesen demgegenüber jedoch die gewünschte Staubbindung auf.