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Zur Entfernung unangenehmer oder gar schädigender Geruchsstoffe aus
industriellen Abgasströmen, Lager- und Wohnräumen wird bekanntlich vielfach Aktivkohle
verwendet. Von ihr werden die meist in kleinen Mengen im Gas enthaltenen Geruchsstoffe
organischer oder anorganischer Natur adsorbiert. Bei zunehmender Beladung der Aktivkohle
mit den Geruchsstoffen wird sie um so unwirksamer, je mehr das Adsorptionsgleichgewicht
erreicht ist. Eine ausreichende Desodorierung kann daher mittels Aktivkohle nur
erreicht werden, solange die Aktivkohle, verglichen mit ihrem eigenen Gewicht, erst
wenige Gewichtsanteile an Geruchsstoffen aufgenommen hat.
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Die Verwendungsdauer einer frischen Aktivkohle ist also verhältnismäßig
kurz, andererseits ihre Regenerierung oder Erneuerung kostspielig. Deshalb ist die
Verlängerung ihrer Anwendungsdauer von erheblicher Bedeutung.
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Man hat Aktivkohle für bestimmte Verwendungszwecke mit verschiedenen
Stoffen imprägniert, um ihre Verwendungsdauer zu erhöhen; beispielsweise mit Säuren,
um alkalisch reagierende Geruchsstoffe auch chemisch zu binden, oder mit Alkalien,
um die Aufnahmefähigkeit für saure Geruchsstoffe zu erhöhen.
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Unter anderem ist auch das Tränken von Aktivkohle mit flüssiger Schwefelsäure
schon vorgeschlagen worden. Dies hat aber nicht zu einem wirklichen Erfolg geführt,
weil die Schwefelsäure die Poren der Aktivkohle verstopft und diese auch durch Abschleudern
der überschüssigen Schwefelsäure nicht frei gemacht werden können. Schwefelsäure
ist aber ein für fast alle vorkommenden Fälle besonders geeignetes Mittel zum Imprägnieren
von Aktivkohle, weil sie mit vielen organischen Geruchsstoffen Sulfonate oder andere
Verbindungen, wie Polymerisate usw., bildet, alkalische Stoffe, wie Amine oder anorganische
alkalische Dämpfe, durch Neutralisation bindet. Schließlich können die so an der
Aktivkohle aus den Geruchsstoffen entstehenden neuen höhermolekularen Stoffe, eventuell
zusammen mit der Schwefelsäure, auch gute Lösungsmittel für die mit Schwefelsäure
nicht umsetzbaren Geruchsstoffe ergeben, deren Dampfdruck sie in der adsorbierten
Phase somit stark senken und im Ergebnis die Aufnahmefähigkeit der Aktivkohle weiter
verbessern. Diese vorteilhaften Eigenschaften der Schwefelsäureimprägnierung kommen
jedoch nur zur Geltung, wenn es gelingt, eine begrenzte Menge Schwefelsäure so gleichmäßig
in den Aktivkohlekörnern zu verteilen, daß die in den Körnern vorhandenen Poren
für eine ausreichend schnelle Gasdiffusion frei bleiben. Durch Aufdampfen von Schwefelsäure
ist dieses Ziel erfahrungsgemäß ebensowenig zu erreichen wie durch Tränken.
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Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer speziell
hergestellten Aktivkohle als Adsorptionsmittel zur Adsorption von Geruchsstoffen.
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, zur Beladung der Aktivkohle mit einer
genau dosierten und gleichmäßig in den Aktivkohlekörnern verteilten Menge Schwefelsäure
diese unter Ausnutzung der katalytischen Wirkung der Aktivkohle unmittelbar in dieser
selbst zu erzeugen. Erfindungsgemäß wird demnach eine Aktivkohle als Adsorptionsmittel
zur Adsorption von Geruchsstoffen verwendet, die durch Behandlung mit einem Schwefeldioxyd,
Sauerstoff und Wasserdampf enthaltenden Gas mit Schwefelsäure beladen ist. Überraschenderweise
hat die Praxis gezeigt, daß die in der erfindungsgemäßen Weise mit
Schwefelsäure
beladene Aktivkohle eine wesentlich länger anhaltende Adsorptionskraft für Geruchsstoffe
besitzt als die üblicherweise hierfür verwendete Aktivkohle, auch wenn diese mit
Schwefelsäure getränkt oder bedampft ist.
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Die zur erfindungsgemäßen Verwendung gelangende Aktivkohle kann auf
verschiedene Weise hergestellt werden. So kann die Aktivkohle und das Gas im Gegenstrom
zusammengebracht werden. Die Aktivkohle kann auch zu einer Schicht aufgeschüttet
und das Gas in wechselnder Strömungsrichtung durch die Schicht hindurchgeleitet
werden. Der Schwefeldioxydgehalt des Behandlungsgases kann beliebig sein. Man wird
vorzugsweise billig zur Verfügung stehende Gase verwenden, wie beispielsweise Rauchgase
aus mit schwefelhaltigen Brennstoffen betriebenen Feuerungen, chemische Abgase u.
dgl. Diese schwefeldioxydhaltigen Gase müssen Sauerstoff und Wasserstoff in stöchiometrischen
Mengen enthalten, wie sie zur Umsetzung nach der Gleichung 2 SO, f0,+2 = 2H2SO4
erforderlich sind. Bei Sauerstoffmangel wird das Schwefeldioxyd nur unvollständig
ausgenutzt. Wasserdampfmangel führt teilweise nur zur Bildung von SO3 an Stelle
von H2SO4, was jedoch mitunter bei der Bindung schwer sulfonierbarer Geruchsstoffe
nützlich sein kann. Zweckmäßigerweise wird die Aktivkohle bei Temperaturen von 20
bis 1500 C mit der Schwefelsäure beladen.
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Soll nicht frische, sondern bereits für die Adsorption von Geruchsstoffen
benutzte Aktivkohle erfindungsgemäß wiederverwendet werden, so wird die Aktivkohle
vor der Beladung mit Schwefelsäure durch Erhitzen auf Temperaturen über 3000 C von
den adsorbierten Geruchsstoffen befreit. Dabei werden die aufgenommenen Geruchsstoffe
teils verdampft, teils zerstört (verkokt) und die vor der vorhergehenden Adsorption
etwa eingebrachte Schwefelsäure als SO ausgetrieben. Die erfindungsgemäß verwendete
Aktivkohle kann somit unschwer regeneriert, neu mit Schwefelsäure beladen und wiederverwendet
werden.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen im wesentlichen
darin, daß bei der erfindungsgemäßen Verwendung der mit Schwefelsäure beladenen
Aktivkohle eine langdauernde Adsorptionskraft aufrechterhalten werden kann und wesentlich
größere Mengen Geruchsstoffe als bisher gebunden werden können. Darüber hinaus ist
die erfindungsgemäß beladene Aktivkohle in einfachster Weise regenerierbar, wobei
die Einfachheit der Regenerierung in wirtschaftlicher Hinsicht entscheidend ins
Gewicht fällt.
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Im folgenden sei die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
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Je ein Behälter von 800 mm Durchmesser wurde mit einer rund 1 m hohen
Schicht (Füllgewicht etwa 170 kg) erstens unvorbehandelten und zweitens erfindungsgemäß
vorbehandelten Aktivkokses gefüllt. Die Behälter wurden als Geruchsfilter verwendet
und durch jeden gleichzeitig ein Abgasstrom von 750 Nm3'/h geleitet, der aus dem
Gesamtabgas von Autoklaven für die Altkautschukregenerierung abgezweigt war. Dieses
Abgas enthielt übelriechende Stoffe, wie Thiophenole usw., in Mengen bis zu 0,5
g/Nm3. Vor der Einleitung in die beiden Geruchsfilter wurde das Abgas durch Berieseln
mit kaltem
Wasser von der Hauptmenge teeriger Bestandteile befreit
und seine Temperatur auf etwa 300 C ermäßigt.
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Filter I, mit unvorbehandeltem Aktivkoks, hielt etwa 25 Betriebsstunden
vor, ehe das Abgas an seinem Austritt unangenehm zu riechen begann.
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Hinter Filter II, mit erfindungsgemäß vorbehandeltem Aktivkoks gefüllt,
trat der Geruch erst nach 190 Betriebsstunden auf. Der Koks hatte also eine fast
8mal so lange Lebensdauer. Ähnlich günstige Ergebnisse wurden auch mit vorbehandeltem
Aktivkoks erzielt, der beispielsweise - in Stoffbeuteln untergebracht -in Kühlschränke
eingehängt worden war.
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Die Vorbehandlung des Aktivkokses in obigem Beispiel geschah in folgender
Weise: Der FilterbehälterII wurde vor seiner Einschaltung in den Abgasstrom 12 Stunden
lang mit einem 800 C warmen Luftstrom (bei etwa 150 C Wasserdampf gesättigt) von
rund 500 Nm/h durchfahren, welchem 4 g SO2/Nm3 zugesetzt waren. Die Strömungsrichtung
wurde 4mal, d. h. alle 3 Stunden, gewechselt, um eine einigermaßen gleichmäßige
Schwefelsäurebeladung in allen Schichten des Kokses
zu erreichen. Die anschließende
Analyse des Kokses ergab einen Durchschnittsgehalt von 20,3 Gewichtsprozent H2SOgU
mit einer Abweichung von f4,5/o.