DE19828467A1

DE19828467A1 - Flockungsmittel

Info

Publication number: DE19828467A1
Application number: DE19828467A
Authority: DE
Inventors: Stefan Vollmuth; Ante Vukovic; Thomas Rentschler; Jochen Winkler
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: Venator Germany GmbH
Priority date: 1998-06-26
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 1999-12-30

Abstract

Mit Flockungsmitteln werden in Wässern dispergierte Kolloide entfernt. Zur Verbesserung der Flockungseigenschaften besteht das Flockungsmittel aus Titanylverbindung und einem oder mehreren der Komponenten Aluminiumchlorid, Aluminiumsulfat, Polyaluminiumchlorid, Eisen-III-Sulfat, Eisen-III-Chlorid und Polyelektrolyt.

Description

Die Erfindung betrifft Flockungsmittel zur Entfernung von in Brauch-, Trink- und Abwasser dispergierten Kolloiden und zur Entwässerung von Schlämmen auf industriellem Gebiet.

Unter Flockungsmitteln versteht man Stoffe, die in Trüben enthaltene organische Kolloide so beeinflussen, daß die einzelnen kolloidalen Teilchen zu größeren Einheiten koagulieren. Diese Einheiten ballen sich zu größeren, spezifisch schweren Einheiten zusammen, die sich nach der Sedimentation aus dem System mechanisch entfernen lassen.

Bekannt ist, aus verschmutzten Wässern organische Kolloide durch Flockung mittels Aluminiumverbindungen, wie AlCl₃, Al₂(So₄)₃, Polyaluminiumchloride (PAC) oder Eisenverbindungen, wie FeSO₄, FeCl₃ oder Polyelektrolyte, wie Polyacrylamid, Polydadmac, Polyamin oder Schichtsilikate, wie Bentonit zu entfernen. Zur Aufbereitung von Trinkwasser werden vor allem Polyaluminiumchloride eingesetzt, da sich diese gegenüber AlCl₃ und Al₂(SO₄) infolge deutlich besserer Flockungseigenschaften (Kolloidentfernung, Flockenbildung, Schlammfestigkeit) vergleichsweise niedriger dosieren lassen. Zur Reinigung von Industrieabwässern werden Aluminiumsalze, Eisensalze und kationische, anionische, nichtionische Polyelektrolyte verwendet. Bei kommunalen Abwässern werden in der Regel Eisensalze eingesetzt, da Eisensalze eine wirtschaftliche Entfernung von Phosphaten ermöglichen.

Flockungsmittel müssen bei der Abscheidung der in einem kolloidalen System suspendierten Teilchen durch Koagulation und anschließende Flockulation zu größeren Flockeneinheiten aus dem Abwasser entfernt werden und dürfen gesetzlich festgelegte Grenzwerte nicht überschreiten. Rückstände von Polyelektrolyten im Wasser stellen auf Grund ihres Restmonomergehalts ein gesundheitliches Risiko dar. Im Wasser verbleibende Eisensalze führen zu einer Gelbfärbung des Wassers und im Falle von Trinkwasser zu einer Geschmacksbeeinträchtigung sowie unansehnlich braunen Rändern an Sanitäranlagen.

In der DE-A-30 04 825 ist ein Fällmittel zur Fällung von Phosphationen und zur Flockung von Kolloiden im Abwasser beschrieben, das zusammengesetzt ist aus:

10-50 Gew.-% Eisen-(II)-Sulfat
16-50 Gew.-% Eisen-(III)-Sulfat
2-15 Gew.-% Aluminiumsulfat
0-10 Gew.-% Magnesiumsulfat
0-10 Gew.-% Titanylsulfat
5-30 Gew.-% Hydratwasser

und gegebenenfalls einen Überschuß an Metalloxiden von bis zu 25 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Mischung, aufweist. Mit Hilfe dieses Fällmittels wird ein gut sedimentierender Schlamm erzeugt, dessen Feststoffgehalt wesentlich höher liegt als der eines aus den Einzelkomponenten additiv zusammengesetzten Gemisches einzelner Sulfate oder deren Hydrate.

Weitere Flockungsmittel sind in der Produktinformation "Sauberes Wasser für die Welt von morgen" der Sachtleben Chemie GmbH, Duisburg 1997 beschrieben.

Die JP-A-9-168786 beschreibt die Verwendung von Titanylsulfat als Flockungsmittel bei der Aufbereitung von Trinkwasser. Trotz relativ niedriger Dosierung wird eine gute Flockungswirkung erreicht. Nachteilig ist allerdings, daß sich die üblicherweise mit Polyaluminiumchloriden erreichbare Trübungsentfernung nicht erzielen läßt und eine unerwünschte Senkung des pH-Werts des Wassers stattfindet. Durch die Verwendung dieses Flockungsmittels entsteht in vorteilhafter Weise unlösliches Titandioxid, daß durch Flockung aus dem Wasser entfernt wird. Im Wasser verbleibende Titanverbindungen sind nicht toxisch und stellen keine Gefahr für die menschliche Gesundheit dar.

Anknüpfend an diesen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Flockungsmittel bereitzu stellen, das verbesserte Flockungseigenschaften bei gleichzeitig möglichst niedriger Dosierung zur Entfernung von Kolloiden aus den eingangs beschriebenen Wässern besitzt und zur Entwässerung auf industriellem Gebiet geeignet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im Anspruch 1 aufgeführten Gemische von Stoffkomponenten, deren vorzugsweisen Gehaltsbereiche in Anspruch 2 benannt sind. Der Anspruch 3 ist auf die Verwendung des Flockungsmittels zur Entwässerung im Papierprozeß gerichtet.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer in der Tabelle dargestellter Ausführungsbeispiele Nr. 1 bis 10 näher erläutert. Die Ausführungsbeispiele Nr. 11 und 12 beziehen sich auf die Verwendung von zum Stand der Technik gehörender Flockungsmittel.

Es wurde jeweils kolloidal suspendierte Stoffe enthaltendes Rohwasser mit einem pH-Wert von 7,65 und einer Trübung von 7,1 TE/F (Trübungseinheiten Formazin, Maßeinheit für die Trübung, bezogen auf die Trübung eines Formazin-Standards) zur Herstellung von Trinkwasser mit wässriger Lösung von Titanylsulfat (TiOSO₄) oder Titanylchlorid (TiOCl₂) im Gemisch mit einem oder mehreren der Komponenten Polyaluminiumchlorid (PAC), kationischem Polyacrylamid (PAA) und Eisen-III-Chlorid (FeCl₃) behandelt. Die Dosierung des Flockungsmittels betrug in allen Fällen 0,15 mmol/l bezogen auf den Titan- bzw. Aluminiumgehalt. Das zum Lösen des Flockungsmittels verwendete Wasser war frei von suspendierten Feststoffen und sein pH-Wert lag im neutralen Bereich.

Die Flockungsergebnisse für die Ausführungsbeispiele Nr. 1 bis 12 sind in der Tabelle aufgeführt. Es zeigt sich, daß die besten Flockungseigenschaften mit Flockungsmitteln erzielt werden, die aus einer Titanylverbindung in Mischung mit einem Polyelektrolyt und/oder einem Polyaluminiumchlorid und/oder Eisen-III-Chlorid bestehen.

In mit Phosphat kontaminierten Abwässern konnten mit den erfindungsgemäß aufgebauten Flockungsmitteln ohne Beeinträchtigung der Flockungseigenschaften wenigstens die gleiche und teilweise größere Absenkung des Phosphatgehalts als mit dem Einsatz der Einzelkomponenten der Flockungsmittel erzielt werden.

Die in der Tabelle angegebenen Ausführungsbeispiele Nr. 13 bis 15 beziehen sich auf die Anwendung der erfindungsgemäß zusammengesetzten Flockungsmittel für die Entwässerung, Retention und Leimung bei der Herstellung von Papierbahnen, wobei das Flockungsmittel mit einer Dosierung von 0,2 mmol/kg Papier, bezogen auf den Titan- bzw. Aluminiumgehalt, eingesetzt wurden.

Mit den Flockungsmitteln Nr. 14 und 15 wurde eine Verbesserung der Entwässerung des Zellulose-Kreide-Gemisches um 50% bzw. 33% gegenüber den Einzelkomponenten Titanylchlorid bzw. Titanylsulfat von 22% bzw. Polyacrylamid von 15% und Polyaluminiumchlorid von 15% erzielt. Dagegen konnte mit dem Flockungsmittel Nr. 11 mit 15% keine Verbesserung der Entwässerung des Zellulose-Kreide-Gemisches festgestellt werden.

Bei der Bestimmung der Retention zeigte sich, daß die Flockungsmittel Nr. 13, 14, 15 mit 38%, 54% bzw. 45% den Einzelkomponenten Titanylchlorid bzw. Titanylsulfat mit jeweils 25% PAA mit 25% und PAC mit 20% deutlich überlegen waren.

Die Cobb₆₀-Werte lagen bei den Flockungsmitteln Nr. 13, 14, 15 zwischen 15 und 35; Cobb₆₀-Werte dienen gemäß DIN 53132 zur Bestimmung der Wasseraufnahme. Unter Wasseraufnahme wird die Wassermenge in g verstanden, die 1 m²-Papierfläche oder Pappenfläche in der Einwirkungszeit t (im vorliegenden Fall t = 60 s) aufnimmt. Je höher der Cobb₆₀-Wert desto schlechter ist die Leimung bzw. der Leimungsgrad.

Claims

1. Flockungsmittel zur Entfernung von in Brauch-, Trink- und Abwasser dispergierten Kolloiden und zur Entwässerung von Schlämmen auf industriellem Gebiet, gekennzeichnet durch eine wässrige Lösung, enthaltend Titanylverbindung in Mischung mit einem oder mehreren der Stoffkomponenten Aluminiumchlorid, Aluminiumsulfat, Polyaluminiumchlorid, Eisen-III-Sulfat, Eisen-III-Chlorid und Polyelektrolyt.

2. Flockungsmittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Konzentrationen der Stoffkomponenten in der Lösung
0,27 bis 10,0% Aluminium
0,43 bis 14,4% Titan
2, 80 bis 17,4% Eisen
0,10 bis 90,0% Polyelektrolyt

3. Verwendung der Flockungsmittel nach einem der Ansprüche 1 und 2 zur Entwässerung, Störstofffixierung, Retention und Leimung im Papier-Herstellungsprozeß.