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Verfahren zum Reinigen fluorhaltiger Abluft und Abgase Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Reinigen fluorhaltiger Abluft und Abgase mit einem in
eine Abgasstrecke eingeschalteten Gaswäscher, der die Schadstoffe aus den Abgasen
auswäschtund.das Wasser des Gaswäschers in einem Kreislauf zirkuliert, in welchem
mindestens ein Teil der Schadstoffe dem Wasser entzogen wird.
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Zum Reinigen von Abluft und von Abgasen ist es bereits bekannt, Gaswäscher
zu-verwenden, in welchen die Schadstoffe aus der Abluft bzw. aus den Abgasen ausgewaschen
werden. Das mit Schadstoffen angereicherte Wasser zirkuliert in einem Wasserkreislauf,
in welchem Filter zum Abscheiden der Feststoffe angeordnet sind. Zur Vermeidung
einer zu hohen Konzentration an löslichen Schadstoffen wird stets ein Teil des zirkulierenden
Wassers als
Abwasser abgeführt und dieser Teil durch Frischwasser
ersetzt. Dies führt dazu, daß nunmehr anstelle der Luft das Abwasser mit Schadstoffen
in unzulässiger Weise verunreinigt ist. Dieses Verfahren versagt, sobald große Mengen
an löslichen Schadstoffen anfallen. Bei Ziegeleien, Gießereien, Galvanikbetrieben
und bei der Müllverbrennung treten als Schadstoffe in erster Linie Schwefeldioxyd,
Schwefeltrioxyd, Chlorwasserstoff und Fluorwasserstoff auf. Daneben sind es Oxyde
des Stickstoffs und des Phosphors, deren Beseitigung Schwierigkeiten bereitet.
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Zum Auswaschen der Schadstoffe aus der Abluft oder den Abgasen wird
beispielsweise ein Gerät verwendet, bei welchem am Einlauf einer Düse Wasser fein
versprüht der Abluft bzw. den Abgasen zugegeben wird. Am Ende der Düse ist ein Abscheider
vorgesehen, in welchem die Abluft bzw. die Abgase vom Wasser getrennt werden. Bei
einer derartigen Gaswaschanlage ist die Anreicherung des Wassers mit löslichen Schadstoffen
insbesondere problematisch, da mit zunehmender Schadstoffkonzentration die-Aufnahmefähigkeit
des versprühten Wassers abnimmt. Es kann hierbei sogar der Effekt auftreten, daß
bei sehr heißen Abgasen im versprühten Wasser enthaltene Schadstoffe aus diesem
verdüsten Wasser ausgetrieben werden, was bedeutet, daß die Abgase zusätzlich mit
gasförmigen Schadstoffen beladen werden. Man ist daher gezwungen, möglichst Frischwasser
zu versprühen, wodurch sehr der WasserverbrauchVerheblich wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagentbei
welchem die im Wasserkreislauf enthaltegen wasserlöslichen Schadstoffe
dem
Kreislauf entzogen und als ungiftige Salze ausgeschieden werden.
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Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird dies erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß in den Wasserkreislauf mindestens ein Anionenaustauscher geschaltet
ist, der in Abständen durch Kalilauge (KOH) regeneriert wird, wobei die so erhaltenen
Kaliumsalze unter Beigabe von Kalziumhydroxyd einer Reaktionsstrecke zugeführt werden
und die dabei erhaltenen Kalziumsalze mit der Kaliumlauge ausgeschieden werden.
Vorzugsweise können die Kalziumsalze in einem Filter gesammelt werden. Als wirkungsvoll
haben sich Anionenaustauscher auf der Basis von Styrol bewährt. Vorzugsweise werden
zwei derartige Anionenaustauscher parallel geschaltet und nur jeweils ein Austauscher
mit Kalilauge regeneriert, so daß ein kontinuierlicher Betrieb gewährleistet ist.
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Die Figur zeigt schematisch eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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Die mit Schadstoffen beladenen Abgase werden einem Gaswäscher 1 zugeführt.
Dieser Gaswäscher 1 weist mehrere Düsen 2 am Eingang eines düsenförmigen Kanals
3 auf. In diesen Düsen 2 wird Wasser ver--sprüht, welches mit den Schadstoffen beladen
wird.
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Im Abscheider 4, der aus einem größeren Wasserbecken besteht, werden
die gereinigten Abgase vom Wasser getrennt, das nunmehr mit den Schadstoffen beladen
ist. Das Wasser vom Abscheider 4 gelangt in ein Schmutzfilter 5, in welchem die
Feststoffe abgeschieden werden. Sodann gelangt das Wasser
durch
mindestens einen der Anionenaustauscher 6,6'. Von den Anionenaustauschern kommt
das Wasser in einen Auffangbehälter 7. Vom Auffangbehälter 7 gelangt ein Teil des
Wassers zu den Düsen 2, während das übrige Wasser zurückgeführt wird in den -Wasserbehälter
des Abscheiders 4. Eine Frischwasserleitung 8 ersetzt das verlorengegangene Wasser
durch Frischwasserzufuhr in den Auffangbehälter 7. Die Frischwasserleitung ist weiterhin
verbunden mit dem Einlauf der . Anionenaustauscher 6, 6', so daß diese von Zeit
zu Zeit mit Frischwasser durchspült werden können. Mit dem Einlauf# der Anionenaustauscher
6,6' verbunden ist auch ein Behälter 9 für Kalilauge.
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Ist einer der Anionenaustauscher 6,6' zu regenerieren, wird er vom
normalen Wasserkreislauf abgeschaltet und dem zu regenerierenden Anionenaustauscher
wird Kalilauge zugeführt. Die sich ergebenden Reaktionsprodukte gelangen vom Auslauf
des zu regenerierenden Anionenaustauschers zu einer Reaktionsstrecke 10, wobei gleichzeitig
am Anfang der Reaktionsstrecke Kalziumhydr-oxyd beigegeben wird, das in einem Behälter
11 bevorratet ist Die am Ende der Reaktionsstrecke vorhandenen Kalziumsalze werden
in einem Feinfilter 12 gesammelt, während Wasser und Kalilauge als Abwasser abgeführt
werden.
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Die auftretenden Reaktionen werden nachfolgend anhand von Schwefeldioxyd,
Salzsäure, Schwefeltrioxyd und Fluorwasserstoff erläutert. Die Gleichung I stellt
die Reaktion des entsprechenden Schadstoffs mit Wasser dar, die auftritt, wenn der
Schadstoff
mit dem Wasser in Berührung kommt. Die Gleichung II
stellt die Reaktion im Austauscher 6,6' dar, wobei jeweils die Anionen gegen Hydroxylionen
OH ausgetauscht werden.
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Bei der anschließenden Regeneration gemäß Gleichung III wird Kalilauge
KOH zugeführt, so daß sich Kaliumsalze bilden, wobei gleichzeitig Hydroxylionen
von neuem an das Austauschermaterial angelagert werden. Teilweise sind diese Kaliumsalze
löslich und giftig, was insbesondere für Kaliumfluorid gilt. Deshalb wird in der
Reaktionsstrecke 10 eine Reaktion gemäß Gleichung IV durchgeführt, wobei Kalziumhydroxyd
den Kaliumsalzen beigegeben wird, so daß das Kalium ausgetauscht wird gegen Kalzium.
Auf diese Weise entstehen Kalziumsalze und Kalilauge, wobei letztere unbedenklich
in verdünntem Maße dem Abwasser beigegeben werden kann.
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Schwefeldioxyd
Salzsäure
Schwefeltrioxyd
Fluorwasserstoff
Entsprechend laufen die Reaktionen ab, wenn Carbonationen CO3, Hydrocarbonationen
HCO3, Nitrationen NO3 und Phosphationen PO3 vorliegen.
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Bei Versuchen wurde als Austauschermaterial verwendet "Kastell A
500 LAV 21" welches aus Styrol besteht. Die Konzentration der Chlorionen am Einlauf
zu den Anionenaustauschern lag zwischen 55 mg/L und 1.400 mg/L. Die Chlorionenkonzentration
am Auslauf der Anionenaustauscher lag zwischen 6,5 mg/L und 9,5 mg/L. Die Konzentration
der Sulfitionen SO3 betrug am-Einlauf der Anionenaustauscher zwischen 132,3 mg/L
und 2.457 mg/L.
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Am Auslauf der Anionenaustauscher wurde eine Sulfitionenkonzentration
zwischen O,1 mg/L und 0,2 mg/L. gemessen. Die Konzentration an Fluorionen lag am
Einlauf der Anionenaustauscher zwischen 9,5 mg/L und 95 mgiL. Am Auslauf der Anionenaustauscher
waren Fluorionen nicht mehr feststellbar.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht notwendigerweise auf Abgase
und Abluft beschränkt, die Fluorwasserstoff enthält. Im Rahmen der Brfindung können
auch Abgase und Abluft behandelt werden, bei denen kein Fluor enthalten ist. Das
Hauptanwendungsgebiet wird jedoch bei fluorhaltigen Gasen liegen, da die Beseitigung
des Fluors von besonderer Problematik ist.
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Ansprüche