DE19716437C1 - Verfahren zur Reduzierung von Dioxin- und Furanemissionen - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß Dioxine und Furane mit Hilfe von Aktivkohle oder Zeolithen adsorptiv aus Abgasen entfernt werden können. Weit verbreitet ist die Aktivkokstechnik unter Verwendung von Formativkoks oder Herdofenkoks. Die wichtigsten Verfahren dieser adsorptiven Gasreinigung sind die Filterschichttechnik, die zirkulierende Wirbelschichttechnik, die Wanderbettechnik und die Fließbettadsorption [Energieanwendung Bd. 23 (1994), Heft 11, S. 501-504].

Neben den hohen Investkosten und Aufwendungen für die Sicherheitstechnik ist insbesondere die Entsorgung der mit Dioxinen und Furanen beladenen Aktivkohlen außerordentlich problematisch. Eine andere Möglichkeit zur Reduzierung von Dioxin- und Furanemissionen ist die thermische Zersetzung in Nachverbrennungsstufen bzw. katalytischen Nachverbrennungsanlagen [Entsorgungspraxis Bd. 13 (1995), Heft 1-2, S. 49-50, 53-54].

Häufig sind mehrstufige Reinigungsschritte erforderlich [Umwelt Bd. 24 (1994), Heft 9, S. 438-440].

Die notwendigen Investkosten für diese Anlagen sind außerordentlich hoch, um die vom Gesetzgeber geforderten Grenzwerte für Dioxine und Furane einhalten zu können.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein einfaches und zuverlässiges Verfahren zum chemischen Abbau von Furanen und Dioxinen zu entwickeln.

Dieses Problem wird durch das in den Patentansprüchen beschriebene Verfahren gelöst.

Es wurde gefunden, daß beim Eindüsen von Peroxodisulfaten in Abgase bei Temperaturen von 60 bis 150°C ein rascher Abbau von Dioxinen und Furanen erfolgt. Das ist um so überraschender, da bekannt ist, daß Peroxodisulfate sich oberhalb 100°C rasch zersetzen.

Die notwendige Zugabemenge an Peroxodisulfaten hängt von der Dioxin- bzw. Furanbelastung der zu behandelnden Abgase ab. Besonders günstige Ergebnisse werden bei einer Zugabe von 0,1 bis 0,5 g Peroxodisulfat/m³ Abgas erzielt.

Die Peroxodisulfate können in die Abgase in Form wäßriger Lösungen eingedüst werden, insbesondere von Natriumperoxodisulfat. Letzteres kann auch im Gemisch mit Natriumsulfat eingesetzt werden, wie dies unmittelbar vor Ort durch Elektrooxydation von Natriumsulfat hergestellt werden kann. Der Eintrag der Peroxodisulfate kann aber auch in fester Form erfolgen. Auch Mischungen von Peroxodisulfaten mit Natriumpercarbonat eignen sich zum Dioxin- bzw. Furanabbau.

Anwendbar ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Reduzierung der Dioxin- und Furanbelastungen unter 1 ng/m³ aller Abgase, insbesondere der von NE-metallurgischen Betrieben.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß das Verfahren in bereits bestehende Anlagen sehr leicht integriert werden kann. Außerdem ist eine Herstellung des Oxydationsmittels vor Ort aus billigen Ausgangsmaterialien, beispielsweise technischem Natriumsulfat, möglich.

Beispiel 1

In die auf ca. 130-150°C abgekühlten und grob gereinigten Rohgase eines Wälzofens, in dem zinkhaltige Abfälle verwertet werden, wird eine konzentrierte wäßrige Lösung von Natriumperoxodisulfat bei einer Zugabemenge von 0,2 g Salz/m³ Abgas eingedüst. Die bei der chemischen Umsetzung der Dioxine und Furane anfallenden bzw. mit anderen Komponenten des Rohgases gebildeten Reaktionsprodukte werden in der nachfolgenden Entstaubungsanlage abgeschieden. Zusätzliche Gasreinigungsanlagen brauchen nicht installiert zu werden. Der Gehalt an Dioxinen und Furanen von 8 ng/m³ Rohgas wurde auf < 1 ng/m³ gesenkt.

Beispiel 2

Entsprechend Beispiel 1 - 0,2 g Salz/m³ Abgas - wird in die auf ca. 140°C abgekühlten und grob gereinigten Rohgase eine wäßrige Lösung, die 400 g/l Na₂S₂O₈ und 160 g/l Na₂SO₄ enthält, eingedüst. Bei Rohgasgehalten an Dioxinen und Furanen von 9 ng/m³ Abgas wurde dadurch im Reingas ein Gehalt < 1 ng/m³ erreicht.

Die Reagenzlösung wird in einer Membranzelle, ausgerüstet mit einer Edelstahlkathode und einer glatten Platinanode sowie einer Nafionmembran zur Trennung des Kathoden- und Anodenraums, aus einer bei 45°C an Natriumsulfat gesättigten Lösung hergestellt. Bei einer Kathodenstromdichte von 2 kA/m² und einer Anodenstromdichte von 5 kA/m² wird die Elektrolyse bei 45°C so geführt, daß kathodenseitig Natronlauge - 170 g/l - und anodenseitig eine Lösung, die 400 g/l Na₂S₂O₈, 157 g/l Na₂SO₄ und 4 g/l H₂SO₄ enthält, anfallen (Stromausbeute 67,5%, spez. Elektroenergieverbrauch 2,1 kWh/kg).

Beispiel 3

Die im Beispiel 2 durch Elektrolyse erhaltene natriumperoxodisulfat- und natriumsulfathaltige Lösung wurde mit der gleichzeitig beim Kathodenprozeß gebildeten Natronlauge gemischt. Die Lösung enthielt 201 g/l Natriumperoxodisulfat, 68 g/l Natronlauge und 38 g/l Natriumsulfat. Entsprechend Beispiel 1 wird diese Lösung (0,2 g Natriumperoxodisulfat/m³ Abgas) in die auf ca. 140°C abgekühlten und grob gereinigten Rohgase eingedüst.

Bei Rohgasgehalten an Dioxinen und Furanen von 10 ng/m³ wurde ein Gehalt im Reingas von < 1 ng/m³ erreicht.

Claims (6)

1. Verfahren zur Reduzierung von Dioxin- und Furanemissionen in Abgasen ohne Zusatz von katalytisch wirksamen Feststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß Peroxodischwefelsäure oder ihre Salze in die Abgase bei Temperaturen von 60 bis 150°C eingebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die eingesetzte Menge an Peroxodisulfat zwischen 0,05 bis 1 g/m³ beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, bei dem eine wäßrige Lösung von Peroxodischwefelsäure, Natriumperoxodisulfat oder Kaliumperoxodisulfat als Oxydationsmittel eingesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Peroxodisulfate elektrolytisch aus Natriumsulfat in einer Elektrolysezelle hergestellt werden und das Oxydationsmittel ohne Isolierung als Natriumperoxodisulfat im Gemisch mit Natriumsulfat eingesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, bei dem die Alkaliperoxodisulfate in fester Form in die Abgase eingebracht werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 und 5, bei dem Natriumperoxodisulfat, gemischt mit Natriumpercarbonat, in die Abgase eingedüst wird.