DE202015000809U1 - Copolymere enthaltend Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate und deren Verwendung zur Wasserbehandlung - Google Patents

Copolymere enthaltend Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate und deren Verwendung zur Wasserbehandlung Download PDF

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Abstract

Copolymere enthaltend a1) 1 bis 100 Gew.-% eines oder mehrerer Alkylaminoalkylalkoxy(meth)-acrylate der Formel (I) H2C=CHR1-C(=O)-O-(CHR2-CHR3-O)x-(CH2)y-NR4R5 worin R1 H oder Methyl R2, R3 unabhängig voneinander H oder Methyl R4, R5 unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl oder tertiär-Butyl, x eine ganze Zahl von 1 bis 10 y eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeuten, und a2) 0 bis 99 Gew.-% eines oder mehrerer weitere Monomere, wobei die Summe aus a1) und a2) 100 Gew.-% ergibt.

Description

  • Die Erfindung betrifft synthetische Copolymere enthaltend Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate und gegebenenfalls weitere mit diesen copolymerisierbare Monomere sowie die Verwendung der Copolymere als Filterhilfsmittel zur Entfernung von Ionen aus Mineralwasser und Trinkwasser.
  • Zur Verbesserung der sensorischen Qualität von Wasser ist es häufig erforderlich, bestimmte Ionen zu entfernen. Weiterhin kann die Entfernung von Metallionen auch im Hinblick auf die in den Trink- und Mineralwasserverordnungen festgelegten Höchstmengen erforderlich sein.
  • Aus DE-A 194 57 49 ist die Entfernung von unerwünschten Metallionen aus einem wässrigen Medium mittels eines polymeren Sorbens, das basische oder kationische Gruppen enthält, beispielsweise mittels mit basischen Monomeren modifzierter Copolymere auf Basis von Ethylen und Maleinsäureanhydrid, bekannt. Konkret getränkespezifisch beschrieben ist die Entfernung geringer Mengen von Eisen- und Kupferionen aus Bier.
  • In EP-A 88 964 ist ein Verfahren zur, Herstellung von in Wasser unlöslichen und nur wenig quellbaren Polymeren aus basischen N-Vinylheterocyclen beschrieben, die zur Herstellung von Komplexen mit Übergangsmetallen verwendet werden können.
  • Gemäß EP-A 438 713 werden Copolymere auf Basis von basischen Vinylheterocyclen zur Entfernung von Schwermetallen aus Wein und weinähnlichen Getränken eingesetzt. Die Copolymere sollen nach der Behandlung mit verdünnten Mineralsäuren regeneriert werden können.
  • Aus EP-A 642 521 ist bekannt, Aluminiumionen aus Wein, weinähnlichen Getränken oder Fruchtsaft zu entfernen.
  • In EP-A 781 787 ist die Verwendung von in Wasser unlöslichen und nur wenig quellbaren Copolymeren aus basischen N-Vinylheterocyclen zur Komplexierung von Schwermetallionen beschrieben. Durch die Komplexierung sollen schwefelhaltige Verbindungen aus Wein und weinähnlichen Getränken entfernt werden.
  • Gemäß Research Disclosure RD 500031 können Copolymere enthaltend N-Vinylimidazol und N-Vinylpyrrolidon als Filterhilfsmittel zur Entfernung von Metallionen in nicht näher spezifizierten nichtalkoholischen Getränken eingesetzt werden. Dazu können die Copolymere in Filtermaterialien wie beispielsweise Diatomeenerde oder Vliesmaterialien eingearbeitet werden.
  • Allerdings bereitet die Entfernung von Ionen aus Mineral- oder Trinkwasser besondere Schwierigkeiten. Zum einen soll vor allem bei Mineralwässern die grundsätzliche Zusammensetzung an nützlichen und erwünschten Ionen möglichst wenig beeinflusst werden, zum anderen soll aus wirtschaftlichen Gründen eine einfache Regenerierbarkeit des Filterhilfsmittels gewährleistet sein.
  • Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein synthetisches Copolymer als Filterhilfsmittel zur Wasserbehandlung bereitzustellen, das ein verbessertes Verfahren zur Entfernung von Ionen aus Mineralwasser und Trinkwasser sowie eine bessere Regenerierung des Filterhilfsmittels ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch synthetische Copolymere enthaltend
    • a1) 1 bis 100 Gew.-% ein oder mehrere Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate und
    • a2) 0 bis 99 Gew.-% weitere eines oder mehrerer Monomere,
    wobei die Summe aus a1) und a2) 100 Gew.-% ergibt.
  • Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch die Verwendung der Copolymere als Filterhilfsmittel in einem Verfahren zur Entfernung von Ionen aus Mineralwasser und Trinkwasser, sowie durch ein Verfahren zur Regenerierung des Filterhilfsmittels, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das Filterhilfsmittel mindestens einem Behandlungsschritt mit Säuren und mindestens einem Behandlungsschritt mit Laugen unterworfen wird.
  • Bei den Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylaten handelt es sich um Ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure der Formel (I) H2C=CHR1-C(=O)-O-(CHR2-CHR3-O)x-(CH2)y-NR4R5 (I) worin
    R1 = H oder Methyl
    R2, R3 = unabhängig voneinander H oder Methyl
    R4, R5 = unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl oder tertiär-Butyl
    x = eine ganze Zahl von 1 bis 10
    y = eine ganze Zahl von 1 bis 4
    bedeuten.
  • Bei den Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylaten handelt es sich bevorzugt um Ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure der Formel (II) H2C=CHR1-C(=O)-O-(CHR2-CHR3-O)x-(CH2)y-NR4R5 (II) worin
    R1 = H oder Methyl
    R2, R3 = unabhängig voneinander H oder Methyl
    R4, R5 = unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl oder tertiär-Butyl
    x = eine ganze Zahl von 1 bis 10
    y = 2
    bedeuten.
  • Bei den Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylaten handelt es sich besonders bevorzugt um Ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure der Formel (III) H2C=CHR1-C(=O)-O-(CHR2-CHR3-O)x-(CH2)y-NR4R5 (III) worin
    R1 = H oder Methyl
    R2, R3 = unabhängig voneinander H oder Methyl
    R4, R5 = unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl oder tertiär-Butyl
    x = 1
    y = 2
    bedeuten.
  • Bei den Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylaten handelt es sich ganz besonders bevorzugt um Ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure der Formel (IV) H2C=CHR1-C(=O)-O-(CHR2-CHR3-O)x-(CH2)y-NR4R5 (IV) worin
    R1 = H oder Methyl
    R2, R3 = H
    R4, R5 = unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl oder tertiär-Butyl
    x = 1
    y = 2
    bedeuten.
  • Bei den Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylaten handelt es sich insbesondere um Ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure der Formel (V) H2C=CHR1-C(=O)-O-(CHR2-CHR3-O)x-(CH2)y-NR4R5 (V) worin
    R1 = H oder Methyl
    R2, R3 = H
    R4, R5 = Methyl
    x = 1
    y = 2
    bedeuten.
  • Die Herstellung der Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate erfolgt durch Veresterung von (Meth)acrylsäure oder durch Umesterung von (Meth)acrylsäureestern, wie in WO 2006/012980 , US 7,528,278 und WO 2013/004767 beschrieben.
  • Die Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate werden beispielweise von BASF SE, Ludwigshafen, kommerziell angeboten unter der Produktbezeichnung „Lupragen® 107 MA”.
  • Der Gehalt der Copolymere an Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylaten ist erfindungswesentlich. Synthetische Copolymere aus Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylaten a1) und damit copolymerisierbaren weiteren Monomeren a2) zeichnen sich insbesondere durch eine hohe Hydrolysebeständigkeit aus, die für den Einsatz als Filterhilfsmittel zur Behandlung von Wasser von großer Bedeutung ist.
  • Die erfindungsgemäßen Copolymere enthalten 1 bis 100 Gew.-% Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate, bevorzugt 10 bis 99 Gew.-% Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate, besonders bevorzugt 50 bis 95 Gew.-% Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate, und insbesondere 70 bis 90 Gew.-% Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate a1) sowie 0 bis 99 nGew.-%, bevorzugt 1 bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 50 Gew.-% und insbesondere 10 bis 30 Gew.-% weitere Monomere a2).
  • Die Copolymere können neben den Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylaten a1) ein oder mehrere weitere Monomere a2) enthalten, insbesondere sogenannte Hauptmonomere a21), ausgewählt aus sonstigen C1- bis C20-Alkyl(meth)acrylaten, Vinylestern von bis zu 20 C-Atome enthaltenden Carbonsäuren, Vinylaromaten mit bis zu 20 C-Atomen, ethylenisch ungesättigten Nitrilen, Vinylhalogeniden, Vinylethern von 1 bis 10 C-Atome enthaltenden Alkoholen, aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 8 C-Atomen und ein oder zwei Doppelbindungen oder Mischungen dieser Monomere. Zu nennen sind z. B. (Meth)acrylsäurealkylester mit einem C1-C10-Alkylrest, wie Methylmethacrylat, Methylacrylat, n-Butylacrylat, Ethylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat. Insbesondere sind auch Mischungen der (Meth)acrylsäurealkylester geeignet. Vinylester von Carbonsäuren mit 1 bis 20 C-Atomen sind z. B. Vinyllaurat, Vinylstearat, Vinylpropionat, Versaticsäurevinylester und Vinylacetat. Als vinylaromatische Verbindungen kommen Vinyltoluol, ortho- und para-Methylstyrol, ortho-Butylstyrol, 4-n-Butylstyrol, 4-n-Decylstyrol und vorzugsweise Styrol in Betracht. Beispiele für Nitrile sind Acrylnitril und Methacrylnitril. Die Vinylhalogenide sind mit Chlor, Fluor oder Brom substituierte ethylenisch ungesättigte Verbindungen, bevorzugt Vinylchlorid und Vinylidenchlorid. Als Vinylether zu nennen sind z. B. Vinylmethylether oder Vinylisobutylether. Bevorzugt sind Vinylether von 1 bis 4 C-Atome enthaltenden Alkoholen. Als Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 8 C-Atomen und ein oder zwei olefinischen Doppelbindungen seien Ethylen, Propylen, Butadien, Isopren und Chloropren genannt. Als Hauptmonomere besonders bevorzugt sind C1- bis C8-Alkylacrylate, C1- bis C8-Alkylmethacrylate, Vinylaromaten, insbesondere Styrol, und deren Mischungen. Ganz besonders bevorzugt sind Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, n-Hexylacrylat, Octylacrylat und 2-Etyhlhexylacrylat, Styrol sowie Mischungen dieser Monomere. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Copolymer um ein Polyacrylat. Unter Polyacrylat soll ein Copolymer verstanden werden, welches insgesamt zu mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise zu mindestens 70 Gew.-% aus C1- bis C20-Alkyl(meth)acrylaten aufgebaut ist. Der Gehalt der Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylate im Copolymer beträgt dabei mindestens 1 Gew.-%. Die Hauptmonomere a21) können in Mengen bis 99 Gew.-% in den Copolymeren enthalten sein.
  • Neben den Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylaten a1) und gegebenenfalls den vorstehenden Hauptmonomeren a21) können die Copolymer noch weitere Monomere a22) als Monomere a2) enthalten. In Betracht kommen z. B. Monomere mit Hydroxygruppen, insbesondere Hydroxyalkyl(meth)acrylate, (Meth)acrylamid, Glycidyl(meth)acrylat oder (Meth)acrylnitril. Genannt seien auch vernetzende Monomere mit mindestens zwei reaktiven Gruppen, vorzugsweise ethylenisch ungesättigten, polymerisierbaren Gruppen, z. B. Allyl(meth)acrylat, Diacrylate, wie Butandioldiacrylat. Insbesondere erwähnt seien Monomere mit Säuregruppen oder Säureanhydridgruppen z. B. Monomere mit Carbonsäure, Sulfonsäure oder Phosphonsäuregruppen. Bevorzugt sind Carbonsäuregruppen oder deren Anhydride. Genannt seien z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid oder Fumarsäure. Insbesondere erwähnt seien ferner (Meth)acrylat-Monomere mit Carbamat-Funktionen, z. B. Carbamatpropylacrylat, Carbamatpropylmethacrylat, Carbamatethylacrylat und Carbamatethylmethacrylat. Die erfindungsgemäßen Copolymere können die weiteren Monomere a22) in Mengen von im Allgemeinen 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,2 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Copolymer enthalten.
  • Die Glasübergangstemperatur des Copolymeren beträgt vorzugsweise –60 bis 150°C, besonders bevorzugt –60 bis 100°C und ganz besonders bevorzugt –60 bis 50°C. Die Glasübergangstemperatur lässt sich durch Differential Scanning Calorimetrie (s. z. B. ASTM 3418/82, sog. ”midpoint temperature”) bestimmen.
  • Die aus Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylaten a1) und damit copolymerisierbaren weiteren Monomeren a2) aufgebauten Copolymere besitzt im Allgemeinen ein durchschnittliches massenmittleres Molekulargewicht von mindestens 2400 g/mol, bevorzugt von mindestens 3000 g/mol, besonders bevorzugt von mindestens 3500 g/mol, und insbesondere von mindestens 4000 g/mol. Weiterhin besitzen die Copolymere bevorzugt ein durchschnittliches massenmittleres Molekulargewicht von höchstens 500000 g/mol, besonders bevorzugt von höchsten 150000 g/mol, und insbesondere von höchstens 50000 g/mol.
  • Die Herstellung der Copolymere erfolgt vorzugsweise durch Lösungspolymerisation, Emulsionspolymerisation oder Suspensionspolymerisation. Bei der Emulsionspolymerisation und Suspensionspolymerisation werden ethylenisch ungesättigte Verbindungen (Monomere) in Wasser polymerisiert, wobei ionische und/oder nichtionische Emulgatoren und/oder Schutzkolloide bzw. Stabilisatoren als grenzflächenaktive Verbindungen zur Stabilisierung der Monomertröpfchen bzw. Mizellen und der später aus den Monomeren gebildeten Polymerteilchen verwendet werden.
  • Die erfindungsgemäßen Copolymere eignen sich sehr gut als Filterhilfsmittel für eine Wasserbehandlung zur Reduktion des Gehalts an Ionen im Wasser, wobei damit anorganische Ionen gemeint sind. Es können sowohl Kationen als auch Anionen entfernt werden. Es können Ionen von Metallen, Halbmetallen und Nichtmetallen der III. bis VII. Hauptgruppe sowie der Nebengruppen, ausgewählter Lanthanoide und Actinoide, insbesondere der im Folgenden genannten Elemente, entfernt werden.
    • III. Hauptgruppe: B, Al, Ga, In, Tl
    • IV. Hauptgruppe: Sn, Pb
    • V. Hauptgruppe: As, Sb, Bi, insbesondere As
    • VI. Hauptgruppe: Se, Te, Po, insbesondere Se, Te
    • VII. Hauptgruppe: F, Br
    • I. Nebengruppe: Cu, Ag, Au
    • II. Nebengruppe: Zn, Cd, Hg
    • V. Nebengruppe: insbesondere Vanadium
    • VI. Nebengruppe: Cr, Mo, W
    • VII. Nebengruppe: Mn, Tc
    • VIII. Nebengruppe: Fe, Co, Ni, Rh, Pd, Pt
    • Actinoide: insbesondere U
  • Die Elemente können sowohl in Form ihrer einfachen Anionen und Kationen als auch in Form komplexer Oxoanionen vorliegen und entfernt werden.
  • Als einfache Anionen kommen vor allem Fluorid und Bromid in Betracht. Komplexe Oxoanionen von Hauptgruppen-Halbmetallelemente sind beispielsweise Borat, Diborat oder Arsenat. Oxanionen von Nebengruppenmetallen sind beispielsweise Chromat, Molybdat oder Manganat.
  • Als einfache Kationen können vor allem Metallionen entfernt werden, insbesondere Metallionen der I., II. und VIII. Nebengruppe.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Copolymere als Filterhilfsmittel zur Entfernung von Ionen aus Mineralwasser und Trinkwasser. Als Ionen werden im Allgemeinen einfache Anionen, komplexe Oxoanionen oder Kationen von Metallen, Halbmetallen oder Halogeniden entfernt. Die Entfernung der Ionen durch Behandlung des Wassers mit dem Filterhilfsmittel kann bei sauren, neutralen oder basischen pH-Werten erfolgen.
  • Die erfindungsgemäße Behandlung zur Reduktion des Ionengehalts umfasst das Inkontaktbringen des Wassers während mindestens einer Minute, vorzugsweise mindestens einer Stunde, mit dem erfindungsgemäßen Copolymer aus Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylaten a1) und damit copolymerisierbaren weiteren Monomeren a2). Die Behandlung kann sowohl bei sauren, neutralen oder basischen pH-Werten erfolgen. Welcher pH-Wert sich für welche Ionenart am besten eignet, kann vom Fachmann durch einige einfache Versuche ermittelt werden. Die Einstellung des pH-Wertes kann mit wässrigen Laugen wie Natronlauge oder Kalilauge erfolgen, oder mit den weiter unten angegebenen Säuren.
  • Die Behandlung kann diskontinuierlich im Batch-Verfahren durch Zusatz des erfindungsgemäßen Copolymers zu dem zu behandelnden Wasser und anschließende Abtrennung oder auch kontinuierlich erfolgen. Sie kann beispielsweise über eine mit dem erfindungsgemäßen Copolymer gefüllte Säule oder eine das erfindungsgemäße Copolymer enthaltende Filterschicht erfolgen. Die Filterschicht kann in üblichen Filtervorrichtungen vorliegen.
  • Weiterhin kann die Entfernung auch durch eine das erfindungsgemäße Copolymer enthaltende Membran erfolgen. Man kann das erfindungsgemäße Copolymer einem zu behandelnden Getränk bei membranbasierten Filtrationen auf der Retentat- oder der Permeatseite zusetzen.
  • Bei einer Behandlung im Batchverfahren kann das beladene Filterhilfsmittel anschließend mit Hilfe üblichen Fest-Flüssig-Trennvorrichtungen erfolgen. Auch eine Trennung durch Zentrifugation ist möglich.
  • Die Einsatzmenge der erfindungsgemäßen Copolymere als Filterhilfsmittel richtet sich nicht nur nach der Ausgangsionenkonzentration und der gewünschten Endkonzentration, sondern auch nach der für das Verfahren zur Verfügung stehenden Zeit und liegt im Bereich von 5 bis 2500 g, vorzugsweise 10 bis 250 g pro 100 l wässriger Flüssigkeit. Es erfolgt schon nach überraschend kurzen Kontaktzeiten eine deutliche Absenkung der Metallionenkonzentration. Längere Verweilzeiten erhöhen die Wirksamkeit der erfindungsgemäß verwendeten Copolymere jedoch weiter.
  • Vorzugsweise werden pro 100 l Mineral- oder Trinkwasser 1 bis 1000 g des erfindungsgemäßen Copolymers eingesetzt. Die eingesetzte Menge hängt unter anderem von der Beladung mit Verunreinigungen sowie von der Art und Geometrie des eingesetzten Filterelements ab.
  • Die Behandlung kann bei Temperaturen von 1 bis 100°C, vorzugsweise 1 bis 40°C erfolgen. Die Behandlung kann bei 0,1 bis 0,9 MPa erfolgen.
  • Eine Regenerierung des Filterhilfsmittels kann dadurch erfolgen, dass das mit Ionen beladene erfindungsgemäße Copolymer mindestens einem Behandlungsschritt mit einer Lauge und mindestens einem Behandlungsschritt mit einer Säure unterworfen wird.
  • Als wässrige Laugen eignen sich vor allem Natronlauge oder Kalilauge, besonders bevorzugt Natronlauge. Die Konzentration beträgt üblicherweise 0,5 bis 5 Gew.-% Feststoff Base/l, bevorzugt 0,5 bis 3,5 Gew.-%. Die Behandlungszeit richtet sich nach der Menge des zu behandelnden Filterhilfsmittels und nach der Menge der Beladung mit Verunreinigungen.
  • Als Säuren eignen sich Mineralsäuren wie Phosphorsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure oder, im Falle von Apparaturen aus Glas, auch Salzsäure. Weiterhin eignen sich Zitronensäure, Essigsäure oder Milchsäure. Üblicherweise werden verdünnte Säuren eingesetzt.
  • Es kann sich auch empfehlen, zwischen den jeweiligen Behandlungsschritten mit einer Lauge und einer Säure einen Waschschritt mit kaltem oder heißem Wasser, bei Temperaturen von 1 bis 100°C, vorzugsweise 1 bis 40°C, vorzunehmen.
  • Weiterhin kann zur Regenerierung auch eine Behandlung mit einem für die genannten Ionen geeigneten Komplexbildner erfolgen, beispielsweise mit Ethylendiamintetraacetat.
  • Die Reihenfolge der Behandlungsschritte ist beliebig. Sie kann sich nach dem AusgangspH-Wert oder der Art der zu entfernenden Ionen richten.
  • Gegebenenfalls kann zur Regenerierung auch eine enzymatische Behandlung des Filterhilfsmittels erfolgen, falls das behandelte Wasser mit Verunreinigungen biologischen Ursprungs, worunter erfindungsgemäß Zellmaterial verstanden wird, belastet war. Vor der Behandlung mit einem Enzym wird der pH-Wert üblicherweise auf Werte < pH 7 eingestellt, vorzugsweise auf pH 3,5 bis 5,5. Die Einstellung des pH-Werts kann beispielsweise mit Mineralsäuren wie Phosphorsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure oder, im Falle von gläsernen Apparaturen, auch mit Salzsäure erfolgen. Weiterhin eignen sich Zitronensäure oder Milchsäure.
  • Grundsätzlich eignen sich als Enzyme Proteasen, Glucosidasen, Amylasen oder Pektinasen und alle weiteren Enzyme, die in der Lage sind, Zellen zu lysieren, oder auch Mischungen von Enzymen. Solche Enzyme bzw. Enzymmischungen sind kommerziell erhältlich. Die Enzyme kommen üblicherweise in Form wässriger Lösungen zur Anwendung.
  • Die geeignete Menge Enzym richtet sich nach der Aktivität des jeweiligen Enzyms und der Beladung des abfiltrierten Mediums und des Filterkuchens mit Verunreinigungen. Die Ermittlung der Aktivität kann der Fachmann durch einige einfache Versuche vornehmen, indem er untersucht, welche Menge an Enzym er benötigt, um eine definierte Zahl von Zellen zu lysieren. Sodann kann die Dosierung in Abhängigkeit von der Trübung oder Beladung mit Zellen erfolgen.
  • Im Anschluss an die enzymatische Behandlung können sich weitere Behandlungsschritt mit einer wässrigen Lauge oder einer Säure anschließen. Zwischen der enzymatischer und der weiteren Behandlung kann gewünschtenfalls wiederum ein Waschschritt mit kaltem oder heißem Wasser erfolgen.
  • Gegebenenfalls kann sich im Anschluss an eine Enzymbehandlung ein Behandlungsschritt anschließen, bei dem das Filtermittel mit einer wässrigen Tensidlösung oder Tensiddispersion behandelt wird. Die Konzentration an Tensid, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, kann 0,01 bis 4 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 1,5 Gew.-%, betragen. Als Tenside eignen sich sowohl anionische wie nichtionische Tenside. Es können auch Mischungen von Tensiden eingesetzt werden.
  • Weiterhin kann zur Entfernung von biologischen Verunreinigungen auch eine Ultraschallbehandlung erfolgen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl an einem intakten Filterkuchen bzw. einer Anschwemmschicht oder an einer Filtermatrix erfolgen, als auch an einem desintegrierten, nicht mehr intakten Filterkuchen.
  • Die Behandlung kann bei 0,1 bis 0,9 MPa erfolgen.
  • Die Prozesskontrolle erfolgt üblicherweise durch Temperatur-, Zeit-, pH- und Leitfähigkeitsmessungen.
  • Die Regeneration kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden:
    • – Heißwasserspülung, beispielsweise bei 80°C,
    • – Spülung mit heißer Natronlage, beispielsweise bei 80°C,
    • – Spülung mit Heißwasser, beispielsweise bei 80°C,
    • – Spülung mit Kaltwasser, beispielsweise bei 13 bis 15°C,
    • – Spülung mit wässriger Zitronensäure, beispielsweise bei 13 bis 15°C, bis der pH-Wert des Waschwassers neutral ist,
    • – Spülung mit wässriger Zitronensäure, beispielsweise bei 13 bis 15°C
  • Unter Einsatz der erfindungsgemäßen synthetischen Copolymere aus Alkylaminoalkylalkoxy(meth)acrylaten a1) und weiteren Monomeren a2) können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einfache Weise unerwünschte Ionen aus Mineral- und Trinkwasser entfernt werden, ohne dass die grundsätzlichen Eigenschaften des Mineral- oder Trinkwassers hinsichtlich des Gehalts an erwünschten Ionen oder die Leitfähigkeit negativ beeinflusst werden. Weiterhin ist auch die Regenerierbarkeit auf einfache und wirtschaftliche Weise möglich.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 1945749 A [0003]
    • EP 88964 A [0004]
    • EP 438713 A [0005]
    • EP 642521 A [0006]
    • EP 781787 A [0007]
    • WO 2006/012980 [0018]
    • US 7528278 [0018]
    • WO 2013/004767 [0018]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • ASTM 3418/82 [0024]

Claims (10)

  1. Copolymere enthaltend a1) 1 bis 100 Gew.-% eines oder mehrerer Alkylaminoalkylalkoxy(meth)-acrylate der Formel (I) H2C=CHR1-C(=O)-O-(CHR2-CHR3-O)x-(CH2)y-NR4R5 worin R1 H oder Methyl R2, R3 unabhängig voneinander H oder Methyl R4, R5 unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl oder tertiär-Butyl, x eine ganze Zahl von 1 bis 10 y eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeuten, und a2) 0 bis 99 Gew.-% eines oder mehrerer weitere Monomere, wobei die Summe aus a1) und a2) 100 Gew.-% ergibt.
  2. Copolymere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Formel (I) y = 2 ist.
  3. Copolymere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Formel (I) x = 1 ist.
  4. Copolymere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Formel (I) R2, R3 = H sind.
  5. Copolymere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Formel (I) R4, R5 = Methyl sind.
  6. Verwendung der Copolymere nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als Filterhilfsmittel zur Entfernung von Ionen aus Mineralwasser und Trinkwasser.
  7. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Ionen einfache Anionen, komplexe Oxoanionen oder Kationen von Metallen, Halbmetallen oder Halogeniden entfernt werden.
  8. Verwendung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung bei sauren, neutralen oder basischen pH-Werten erfolgt.
  9. Verwendung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Copolymer nach Gebrauch durch mindestens einen Behandlungsschritt mit einer Lauge und mindestens einen Behandlungsschritt mit einer Säure regeneriert wird.
  10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Laugen Natronlauge oder Kalilauge und als Säuren Mineralsäuren, Zitronensäure, Essigsäure oder Milchsäure zur Regeneration eingesetzt werden.
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Title
ASTM 3418/82

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