DE19534542A1 - Aufsaugmittel mit inneren Quellräumen zum Binden flüssiger Gefahrstoffe - Google Patents

Description

Es sind streufähige Aufsaugmittel aus Mineralien und auch aus organischen Stoffen bekannt, um Flüssigkeiten aufzusaugen. Allerdings geben diese Aufsaugmittel je nach ihrer Festigkeit unter Druck einen wesentlichen Teil der aufgesaugten Flüssigkeit wieder ab. Auch besteht die Gefahr, daß die Aufsaugmittel abgelagert auf einer Deponie durch Regenwasserauswaschungen erhebliche Mengen ihrer aufgesaugten Flüssigkeit wieder abgeben.

Daneben sind auch mineralische und organische streufähige Quellmittel bekannt, die Flüssigkeiten durch den Quellprozeß druckfester einschließen können, jedoch im aufgequollenen Zustand wegen ihrer Klebrigkeit nur beschränkt verwendet werden können, weil sie auf dem Boden oder zum Beispiel an Wänden von Entsorgungsbehältern unerwünscht haften.

Auch ist ein streufähiges Aufsaugmittel bekannt, das aus einem Kieselgur und einem bevorzugt wasserbindenden Polyacrylat, wie es zum Beispiel in Babywindeln verwendet wird, besteht, wobei durch Zugabe von Wasser eine Aufnahme von ausgelaufenen gefähr­ lichen Flüssigkeiten bewirkt werden soll. Das ist eine besonders umständliche Methode, um ausgelaufene Flüssigkeiten zu binden. Durch die Zugabe von Wasser wird zudem die Schadstoffmenge unerwünscht vergrößert. Wird so ein Verfahren irrtümlich bei flüssigen, pyrophoren Stoffen angewendet, die mit Wasser ex­ plosionsartig reagieren, käme es gar zu einem schweren Unfall.

Die vorliegende Erfindung bietet ein sicheres Verfahren zur Herstellung eines nahezu klebfreien Aufsaugmittels und eine streufähige Anwendungsform für die Praxis an, das vielseitig und schnell wirkend ist, um ausgelaufene, flüssige Gefahrstoffe aufzusaugen.

Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Aufsaugmittel besonders geeignet für die Verfestigung oder Verdickung von flüssigem oder flüssigkeitshaltigem Sondermüll und zum Verpacken und zur Transportsicherung von flüssigen oder flüssigkeitshaltigen Gefahrstoffen und Abfällen.

Das erfindungsgemäße Aufsaugmittel eignet sich auch zur Trans­ portsicherung biologisch gefährlicher Lösungen, zum Beispiel Flüssigkeiten, die gefährliche Krankheitserreger, Mikroorganis­ men oder Bakterien, Pilze oder Viren enthalten.

Besonders erfüllt das erfindungsgemäße Aufsaugmittel die Auf­ gaben, um in geschlossenen Behältern die auftretenden Drücke beim Aufquellen zu absorbieren, um die Verformung oder Zerstö­ rung des Transportbehälters oder der Verpackung zu verhindern und die aufgesaugte Flüssigkeit so zu binden, daß das Aufsaug­ mittel möglichst klebfrei und streufähig bleibt und um dem Anwender die Dosierung zu erleichtern.

Um das Verfahren und die Anwendung des erfindungsgemäßen Auf­ saugmittels zu erläutern, wird eine beispielhafte Rezeptur und Problemlösung beschrieben.

Um ein Aufsaugmittel für Säuren und Laugen nach dem erfindungs­ gemäßen Verfahren zu schaffen, werden 100 Volumenteile eines aufgetriebenen Blähglimmers, auch "Vermiculite" genannt, vor­ gelegt. Es wird unter dem Handelsnamen PERLEEN 444 von der Rench Chemie GmbH vertrieben. Der Blähglimmer ist in Südafrika ab­ gebaut und ist von plättchenartiger Struktur. Zwischen den Plättchen befand sich eingeschlossenes Kristallwasser. Durch thermische Behandlung hat das verdampfende Kristallwasser die Mineralkörper aufgetrieben und zahlreiche Hohlräume geschaffen. Der besondere Vorteil von solchem Blähglimmer ist, daß er sich zieharmonikaartig zusammendrücken läßt und die Plättchen dicht genug zusammenliegen, um Flüssigkeit kapillar zu transportieren.

Die Mineralkörper haben einen Durchmesser von 0 bis 2 mm, maximal bis 6 mm. Der Blähglimmer wird in dieser Rezeptur die Aufgaben der erfindungsgemäßen Stützkörper übernehmen.

Diesem Blähglimmer werden 10 Volumenteile eines getrockneten Polyacrylat von kationischartigem Charakter in körniger Struktur von 0 bis 1, maximal bis 2 mm hinzugefügt. Diese Polyacrylate sind auf dem Markt frei erhältlich als Quellmittel. In diesem Fall wird das Produkt "Acidsafe" der Firma Stockhausen, zugehö­ rig zum Hüls-Konzern, verwendet, das besonders in Säuren und Laugen quillt und diese Flüssigkeiten einzuschließen vermag. Das Polyacrylat dient in dieser Rezeptur als Quellmittel.

Beide Anteile werden trocken vermischt, die zusätzliche Verwen­ dung von Haftmitteln ist nicht erforderlich, die Mischung ist im wesentlichen transportstabil, da die Mineralkörper durch ihre äußere Struktur die Quellkörper in der Mischung fixieren können. Es ergibt sich eine griffige, nahezu staubfreie Kornmischung, die sich sauber handhaben läßt.

Diese Mischung ist nun in der Lage, Säuren und Laugen nahezu klebfrei aufzusaugen und dabei streufähig zu bleiben. Die plättchenartigen Stützkörper saugen sofort die Flüssigkeit auf und transportieren sie zu den Quellkörpern.

Die Quellkörper beginnen die Flüssigkeit aufzunehmen und nehmen dadurch erheblich an Volumen zu. Ist die Flüssigkeit in einem geschlossenen Behälter gelegen, würden jetzt die Quellkörper einen erheblichen Druck auf die Behälterwandungen ausüben. Jetzt kommt die besondere Eigenschaft der Stützkörper zum Tragen. Die Stützkörper geben dem Druck der Quellkörper nach und schaffen diesen dadurch Raum.

Hier hat sich besonders der Blähglimmer bewährt. Er kann zwi­ schen seinen Plättchen die Säuren und Laugen sehr schnell transportieren und läßt sich dann von den aufquellenden Quell­ körpern gut zusammendrücken, so daß die entstehenden Quelldrücke aufgefangen werden.

Dadurch, daß die Quellkörper in der Mischung vereinzelt sind, können sie sich wesentlich besser entfalten, als wenn sie zu­ sammenlägen. Damit nimmt spontan ihre quellende Aufsaugleistung zu.

Die beschriebene beispielhafte Rezeptur zeigt sehr hohe Aufsaug­ wirkungen. Die Messung der Aufsaugwirkung wurde nach dem Prüf­ verfahren für Chemikalienbinder der Bundesanstalt für Material­ forschung und -prüfung (BAM), Berlin, durchgeführt. Diese BAM- Prüfmethode dient zur Beurteilung von Chemikalienbindern seit 1980.

Zur Prüfung der Aufnahmewirkung des Versuchsmaterials (der vorher beschriebenen Rezeptur) bei Raumtemperatur gegenüber einzelnen Substanzen und Lösungen wurde jeweils 1 g des Ver­ suchsmaterials in einen Erlenmeyer-Kolben (Größe 250 ml) ein­ gewogen. Anschließend wurden 20-30 ml der aufzusaugenden Flüssigkeit unter gleichmäßiger Verteilung hinzugegeben.

Nach einer Standzeit von 5 Minuten wurde der Inhalt des Erlen­ meyer-Kolbens auf ein Drahtsiebgewebe gegeben. Der nicht auf­ gesaugte Anteil der Flüssigkeit tropfte ab. Nach einer Abtropf­ zeit von 2 Minuten wurde die Masse der nicht aufgesaugten Flüssigkeitsmenge gemessen.

Die an den Prüfgefäßwandungen haftende Masse an Flüssigkeit wurde jeweils durch Blindwertbestimmung berücksichtigt. Nach Abtropfen des nicht aufgesaugten Anteils der Flüssigkeit war das beladene Aufsaugmittel mit mechanischen Hilfsmitteln (zum Beispiel Schaufel) aufnehmbar.

Tabelle der Aufsaugwirkung von "Perleen 222 K10" nach 5 Minuten Einwirkzeit

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Aufsaugmittels ist die relativ geringe Wärmetönung mit konzentrierten anorganischen Säuren wie Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure und Chlorsulfonsäure, so daß diese Mittel auch bei diesen Stoffen eingesetzt werden können. Auch für starke Alkalien kann das Aufsaugmittel verwendet werden. Völlig problemlos eingesetzt werden kann das erfindungsgemäße Aufsaugmittel für Stoffe wie Aldehyde, organische Säuren, Ketone, organische Amine sowie technische Flüssigkeiten wie Abbeizer, Lacke, Anstrichmittel, Dieselkraftstoff, Epichlorhydrin, Fixierbäder, Fotoentwickler und Nitroverdünner. Selbst nach 48 Stunden Lagerzeit entstehen krümelige oder verklumpte Produkte, die leicht entsorgt werden können.

Die Einwirkzeit von 5 Minuten ist von der BAM festgelegt, um in der Praxis eine schnelle Anwendbarkeit von Chemikalienbin­ demitteln vorauszusetzen. Die in der Beispielrezeptur ermittel­ ten Aufsaugleistungen lassen sich durch Verlängerung der Ein­ wirkzeit noch vergrößern.

Die Messung des Volumens vor und nach dem Aufsaugen zeigt, daß die Menge des zugesetzten Quellmittels noch wesentlich reduziert werden kann, um eine Volumenvergrößerung des Aufsaugmittels zu vermeiden.

Schon bei geringen Quellmittelzusätzen ermöglicht das erfin­ dungsgemäße Aufsaugmittel eine Flüssigkeitsaufnahme von bis zu 100% des Eigenvolumens. Damit wird dem Anwender eine einfache Dosierung des Aufsaugmittels im Verhältnis der aufzusaugenden Flüssigkeit gegeben von 1 : 1.

Die mineralischen Stützkörper der Rezeptur ermöglichen nicht nur den Transport der Flüssigkeit zu den Quellkörpern und geben diesen Raum zur Entfaltung, sondern sie schließen diese Quell­ körper auch klebfrei ein und schützen ein organisches Quellmit­ tel, wie das hier verwandte Polyacrylat, vor Brandeinwirkung.

Die Rezeptur kann durch Verringerung des Quellmittelanteils ein zu verpackendes Gefahrgut vor Feuer und Auslaufen wirksam schützen. Die Natur dieser Mischung ist stoßdämpfend. Die aufgesaugte Flüssigkeit wird druckfest eingeschlossen in den Quellkörpern.

Die beispielhafte Rezeptur hat sich in einem besonders schwieri­ gen Praxisversuch bewährt. Wenn Bleischlämme aus der Batterie- Entsorgung in Gefahrgutcontainern transportiert werden sollen, tritt immer wieder Schwefelsäure aus den Schlämmen aus, bedingt durch den hohen Druck der Eigenmasse der Bleischlämme.

Durch Zugabe oder einfache Abdeckung der Bleischlämme mit dem erfindungsgemäßen Aufsaugmittel konnten transportgefährdende Austritte von flüssiger Schwefelsäure vollständig unterbunden werden. In diesem Fall konnte durch die schnelle Aufsaugwirkung, die raumgebende Struktur des Aufsaugmittels für den Quellvorgang und die Beibehaltung einer streufähigen oder schaufelbaren, klebfreien Struktur, die Transportsicherheit wesentlich erhöht werden.

Die "Überdosierung" des enthaltenen Quellmittels von 10 statt etwa nur 2 bis 3 Volumenprozenten diente der zusätzlichen chemischen Sicherheit. Dazu war etwas Ausdehnungsraum noch im Behälter freigehalten. In der Praxis soll die Aufsaugleistung nicht voll ausgenutzt werden, um die äußere Trockenheit des Aufsaugmittels zu erhalten.

Wäre in diesen praktischen Großversuch nur ein Vermiculite zum Aufsaugen verwendet worden, bliebe es durchnäßt und hätte dem Druck nicht standgehalten, sondern die Säure wieder abgegeben. Ebenso hätte man nur bei Verwendung eines streufähigen Polyacry­ lats die Säuren zwar binden können, aber die benötigten Mengen an Polyacrylat wären wesentlich größer gewesen und hätten einen nicht kontrollierbaren Quelldruck erzeugt, der einen geschlos­ senen Behälter bei Überdosierung hätte verformen oder sprengen können.

Zudem hätte sich das Polyacrylat, allein verwendet, zu einer gallertartigen, klebrigen Masse in dem Behälter festgesetzt, so daß eine Entleerung nur mit großem und gefährlichem Reini­ gungsaufwand möglich gewesen wäre. Der erfindungsgemäße Aufbau des Aufsaugmittels hat ein besonders wirtschaftliches, sparsames und sicher dosierbares Verfahren zur Transportsicherung gegeben.

Fig. 1 zeigt das erfindungsgemäße Aufsaugmittel. Die Stütz­ körper (1) umgeben den Quellkörper (2). Die Flüssig­ keit wird durch die Plättchenstruktur in Richtung (3) zu dem Quellkörper kapillar geführt.

Fig. 2 zeigt den Zustand stark vereinfacht nach dem Aufquel­ len. Die Stützkörper (1) sind vom Quellkörper (2) zusammengedrückt worden, so daß Platz für den Quell­ vorgang geschaffen wurde.

Die Fig. 2 zeigt übertrieben deutlich den raumschaffenden Effekt von Blähglimmer oder Schaumkunststoffteilchen, die als Stützkör­ per (1) verwendet werden. Wenn den sich ausdehnenden Quell­ körpern (2) weitere Flüssigkeit kapillar zugeführt wird, werden sie dabei selbst zusammengedrückt. Wird das Gesamtsystem in seiner Raumausdehnung nicht behindert, zum Beispiel in einem nach oben offenen Behälter, so dehnt sich das Gesamtsystem aus, die Stützkörper werden dann von den Quellkörpern getragen und nicht oder nur gering verformt.

Die Wahl des Quellmittels in diesem System ist abhängig von der aufzusaugenden Flüssigkeit. So kann zum Beispiel für das Binden von Öl nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Kautschuk als Quellmittel verwendet werden.

Ein anderes Praxisbeispiel soll die Auswahl des Quellmittels erläutern. Die Polyacrylate gibt es auf dem Markt in vielfäl­ tigen Ausführungen für die Anwendung in der Abwassertechnik, in Babywindeln, in der Agrartechnik. Grob kann man die Gruppe der als reine Quellmittel angelegten Polyacrylate in zwei Anwendungsgruppen unterteilen.

Die erste ist von anionischartigem Charakter und besonders bei Wasser und Alkali aufquellend, die zweite ist oft von katio­ nischartigem Charakter und quillt in Säuren und Laugen, aber in Wasser schwächer.

Diese ionisch wirkenden Eigenschaften und Quellpräferenzen kann man sich in dem erfindungsgemäßen System zunutze machen.

Es fallen zum Beispiel in der klinischen Radiologie und Kern­ technik Abfallwässer an, die noch radioaktive Elemente enthal­ ten. Deren Zerfallszeiten sind meist kurz, so daß die Abwässer nur lang genug zwischengelagert werden müssen, bis die davon ausgehende radioaktive Strahlung keine Gefahr mehr ist.

Andere radioaktive Lösungen müssen verdickt und langfristig deponiert werden. Ob solche Abfallwässer und Schlämme nun auslaufen und sofort aufgesaugt werden müssen oder eine kon­ trollierte Verdickung erfahren sollen, in beiden Fällen ist das erfindungsgemäße Aufsaugmittelsystem hervorragend geeignet.

Die in den Wässern enthaltenen radioaktiven kationischen Stoffe, zum Beispiel Jod-125 und Cobalt-57, können besonders sicher und dauerhaft im Aufsaugmittel gebunden werden, wenn als Quellmittel ein anionischartiges Polyacrylat verwendet wird, wie es bevor­ zugt für die Babywindelindustrie gefertigt wird.

Dadurch werden die radioaktiven Stoffe nicht nur mit den Wässern aufgesaugt, sondern auch ionisch fest im Quellsystem gebunden. Das beladene Aufsaugmittel bleibt durch die Anwesenheit der Stützkörper locker und schüttfähig.

Wird für eine dauerhafte Endlagerung radioaktiver Lösungen eine anschließende Verglasung zum dauerhaften Verschluß durchgeführt, so schützen zum Beispiel die Stützkörper aus feuerfestem Bläh­ glimmer bei ausreichender Dosierung die beladenen Quellkörper beim Verglasungsprozeß und gehen mit dem Glasmantel eine innige dauerhafte Verbindung ein.

Ein anderes Beispiel für die Quellkörperauswahl ist die Trock­ nung oder Verdickung von Phosphatierschlämmen, wie sie in der Metallverarbeitung anfallen. Diese Schlämme enthalten besonders Phosphorsäure und Eisen. Sollen die Schlämme im sauren Zustand verdickt werden, wird das erfindungsgemäße Aufsaugmittel mit kationischartigem Polyacrylat als Quellmittel ausgerüstet.

Wird hingegen der Schlamm zunächst mit Kalk neutralisiert, so daß sein pH-Wert bei 6,5 oder alkalisch ist, so kann das anionischartige Polyacrylat als Quellmittel im System des Aufsaugmittels verwendet werden, wobei auch eine dauerhafte Bindung der Metalle erfolgt. Da diese Schlämme meist auf Depo­ nien endgelagert werden, ist eine besonders dauerhafte und druckfeste Bindung im Aufsaugmittel wünschenswert. Es müssen nicht die Schlämme in ihrer Gesamtheit mit dem Aufsaugmittel behandelt werden. Es genügt eine Abdeckung der Schlämme nach oben oder zu den gewünschten Seiten, um nachträglich austretende Flüssigkeit aufzusaugen. So ist der Transport sicher vor Flüs­ sigkeitsaustritt drucksicher geschützt.

Das erfindungsgemäße Aufsaugmittel und sein beschriebenes System ist für nahezu alle flüssigen und Flüssigkeit abgebenden Schläm­ me und Pasten geeignet, für Säuren und Laugen, Alkali, Öle und die vielen Kohlenwasserstoffe, Ketone, Ester, Ether, Amine, Alkohole, Monomere, Metall- und Salzlösungen, Emulsionen, Lösemittel, Farben und Lacke und andere industrielle Gemische und Aufbereitungen und flüssigkeitshaltigen Abfälle, Schlämme und Abwässer.

Dem Aufsaugmittel können zusätzlich ein oder mehrere Indikator­ farbstoffe beigemischt werden, die entsprechend dem pH-Wert der aufzusaugenden Flüssigkeit sich lösen und damit anzeigen, ob es sich zum Beispiel um eine Säure oder eine Base handelt, oder ob der pH-Wert etwa neutral ist, oder ob es sich um ein Öl und/oder Kohlenwasserstoff handelt. Ein Öl-Indikatorfarbstoff wäre zum Beispiel ein öllöslicher Farbstoff, der in Wasser, Säuren und Laugen sich nicht löst. Die Indikatorfarbstoffe können als Pulver dem Aufsaugmittel hinzugemischt sein.

Durch Indikatorfarbstoffe kann auch gesichert werden, daß der Anwender schnell erkennt, ob er die Rezeptur mit dem geeigneten Quellmittel gewählt hat.

Das erfindungsgemäße Aufsaugmittel kann auch in Aufsaug- und Absperrschläuche gefüllt werden, die offenporig sind. Durch die eindringende Flüssigkeit quillt das Material. Der Quelldruck wird aber durch den Quellraum im Mineral abgebaut. Die Schläuche werden bei der Benutzung flüssigkeits undurchlässig und windfest schwer. In solchen Schläuchen und auch in Verpackungen können schon 10 Volumenprozent Quellmittel im Mineral ausreichen.

Claims (4)

1. Aufsaugmittel mit inneren Quellräumen zum Binden flüssiger Gefahrstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufsaugmittel aus aufsaugend wirkenden Stützkörpern besteht, die nicht vollständig druckfest sind, zum Beispiel in Form von geblähtem Blähglimmer mit plättchenartiger Struktur (Ver­ miculite), dem bis zu 33 Volumenprozente eines oder meh­ rerer Quellmittel hinzugefügt sind, welche in der auf­ zusaugenden Flüssigkeit quellfähig und/oder löslich sind, zum Beispiel ein Polyacrylat und/oder Kautschuk und/oder anderes Kunststoffpolymer, Alginat, Leim, Silikagel und/- oder Bentonit, so daß beim Aufsaugvorgang zunächst die Stützkörper mitwirken, die aufzusaugende Flüssigkeit zu dem beigemischten Quellmittel zu befördern und dem Quell­ mittel anschließend Raum geben aufzuquellen, und daß das Aufsaugmittel zum Aufsaugen verwendet wird von Flüssig­ keiten und Flüssigkeit abgebenden Schlämmen und Pasten, von Säuren und Laugen, Alkali, Öle und die Kohlenwasser­ stoffe (auch chlorierte und aromatische), Ketone, Ester, Ether, Amine, Alkohole, Monomere, Metall- und Salzlösungen, Emulsionen, Lösemittel, Farben und Lacke und andere in­ dustrielle Gemische und Aufbereitungen und flüssigkeits­ haltigen Abfälle, Schlämme, Abwässer und von radioaktiven Stoffen.

2. Aufsaugmittel mit inneren Quellräumen zum Binden flüssiger Gefahrstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper aus einem organischen, gemahlenen Schaumkunststoff besteht, insbesondere einem Phenolharzschaum (PH) und/oder einem Polyurethanschaum (PUR und/oder PIR) besteht und/oder einem nicht vollständig druckfestem Gemenge von Mineralien, zum Beispiel Vermiculite, und Schaumkunststoffen.

3. Aufsaugmittel mit inneren Quellräumen zum Binden flüssiger Gefahrstoffe, nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß dem Aufsaugmittel eine Säure oder Base hinzugefügt sein kann, um die aufzusaugende Flüssigkeit zu neutralisieren.

4. Aufsaugmittel mit inneren Quellräumen zum Binden flüssiger Gefahrstoffe, nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß dem Aufsaugmittel Natriumbicarbonat hinzugemischt ist.