DE2309365A1

DE2309365A1 - Verfahren zur schaumzerstoerung

Info

Publication number: DE2309365A1
Application number: DE19732309365
Authority: DE
Inventors: Henri Prof Roques; Michel Roustan
Original assignee: Pechiney Ugine Kuhlmann SA
Current assignee: Pechiney Ugine Kuhlmann SA
Priority date: 1972-02-29
Filing date: 1973-02-24
Publication date: 1973-09-06
Also published as: DE2309365C3; FR2173728A1; FR2173728B1; US3965034A; JPS5325311B2; JPS48100374A; DE2309365B2

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKER

5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90

Köln, den 9. Feb. 1973 Eg/Ax

PECHINEY UGINE KUHLMANN, lo, Rue du General Foy, Paris 8e, Frankreich

Verfahren zur Schaumzerstörung

Das Problem der Schaumzerstörung tritt häufig auf, wenn es sich um ungewollten Schaum, der beispielsweise durch Gärung, Mischen oder Handhaben von Reaktionsteilnehmern oder in Färbeflotten entsteht, oder um absichtlich erzeugten Schaum bei den Verfahren der Anreicherung, Trennung und Fraktionierung durch Schäumen handelt.

Zahlreiche Vorschläge zur Schaumzerstörung wurden gemacht, jedoch ist keine der vorgeschlagenen Lösungen völlig befriedigend. Bekannt ist die Schaumzerstörung durch Schleudern, chemisches und thermisches Einwirken und Einwirken von- Ultraschall auf den Schaum. Die Wirksamkeit der Schaumzerstörung durch Schleudern ist sehr unsicher. Diese Arbeitsweise ist kompliziert und erfordert einen hohen Energieverbrauch und führt häufig zu einer Trocknung des Schaums, ohne ihn zu zerschlagen. Bei der Schaumzerstörung durch chemisches Einwirken wird ein Schaumverhütungsmittel zugesetzt, das den Schaum zerstört. Die verwendeten Schaumverhütungsmittel, z.B. Siliconöle, sind häufig teuer und werfen Verunreinigungsprobleme auf. Der Schaumzerstörung durch thermische Einwirkung liegt die Tatsache zu Grunde, daß eine starke Erhöhung oder Senkung der Temperatur die Stabilität des Schaums zerstören kann. Bei dieser Art der Schaumzerstörung ist jedoch die Zufuhr einer häufig großen Energiemenge erforderlich. Ferner können hierbei gewisse zerbrechliche

309836/0942

Moleküle gespalten werden. Bei der Schaumzerstörung durch Schalleinwirkung wird mit Ultraschall gearbeitet. Diese Methode ist nicht wirtschaftlich und ermöglicht die Zerstörung eines nur sehr geringen Schaumvolumens·

Gegenstand der Erfindung ist ein einfaches und wirksames Verfahren, das keinen der Nachteile der bisher angewandten Verfahren aufweist. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Püllkörperfüllung verwendet wird, durch die der zu zerstörende Schaum geleitet wird. Die Füllkörper können aus einem beliebigen festen Material bestehen, das gegenüber dem zu behandelnden Schaum inert ist, jedoch wurde gefunden, daß besonders gute Ergebnisse erhalten werden, wenn fluorierte Harze, insbesondere Polytetrafluoräthylen, oder Glas, Kunststoffe und Metalle, die mit einem Fluorkohlenstofi derivat behandelt sind, verwendet werden.

Die die Füllung bildenden Füllkörper können verschiedene geeignete Formen haben. Geeignet sind beispielsweise Raschigringe, Drehspäne oder Späne und Schnitzel. Die Oberflächenbeschaffenheit des die Füllung bildenden Materials kann einen Einfluß auf die erhaltenen Ergebnisse haben. Es wurde festgestellt, daß im allgemeinen eine poröse Oberfläche die Zerstörung des Schaums begünstigt.

Der Schaum wird beim Verfahren gemäß der Erfindung mit beliebigen geeigneten Mitteln, deren Wahl dem Fachmann in Abhängigkeit von der Art des zu lösenden Problems der Schaumzerstörung ohne weiteres möglich ist, durch die Füllkörperfüllung geleitet. Beispielsweise kann die Füllkörperfüllung in einem Rohr enthalten sein und der zu zerschlagende Schaum mit Hilfe eines Trägergases durch das Rohr geführt werden. Am Austritt der Füllkörperzone wird die aus dem zerschlagenen Schaum gebildete Flüssigkeit erhalten, während das Trägergas durch den gleichen Austritt entweicht und gegebenenfalls zurückgewonnen

309836/0942

werden kann. Als Trägergase eignen sich beispielsweise Luft, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Kohlensäure. Die Geschwindigkeit, mit der der Schaum durch die Füllkörper geführt wird, und die Länge der Füllkörperzone werden vom Fächmann für jeden gegebenen Fall bestimmt. Die Füllkörper können auch zwischen zwei Gittern oder Netzen, die eine Vorrichtung in Form einer Galette bilden, gehalten werden. Diese Galette kann in dem zu zerstörenden Schaum bewegt werden, oder sie kanu an der Oberseite des Schaums feststehend angeordnet werden, wobei man den Schaum mit Hilfe einer Saugpumpe oder eines gegebenenfalls mit einer Gasumwälzung zusammenwirkenden Rührers durch die. Füllkörper führt. Als Trägergase für den Schaum können beliebige geeignete Gase, z.B. Luft, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Kohlensäure, verwendet werden.

Es wurde gefunden, daß besonders gute Ergebnisse bei Verwendung von Füllkörpern erhalten werden, die mit einem Fluorkohlenstoffderivat der allgemeinen Formel

CF₃ - (CF₂)_n - X ,

in der η eine ganze Zahl zwischen 3 und 9 und X eine funktioneile Gruppe ist, die mit dem Substrat eine stabile Verbindung zu bilden vermag, behandelt worden sind.

Bei Metallfüllkörpern beispielsweise aus gewöhnlichem Stahl, nichtrostendem Stahl und Kupfer können die Fluorkohlenstoffderivate verwendet werden, die in der französischen Patentanmeldung 71/43 253 (2.12.1971, Ugine Kuhlmann) beschrieben sind. Bei Füllkörpern aus Polyvinylchlorid können als Fluorkohlenstoffderivate Verbindungen der Formel C₆F₁₃ - C₂H₄ - SO, - C₄H₉, die unter der Bezeichnung "SON-D-1^W (Hersteller Ugine Kuhlmann) im Handel sind, oder Verbindungen der folgenden Formeln verwendet werden:

^C6^F13 - ^C2^H4 * ^S03^H

C₆F₁₃ - C₂H₄ - SO₃H, (C₂H₅)₃N

309836/0942

C₆F₁₃ - C₂H₄ - so₂ - ₂

Die Behandlung der Füllkörper mit dem Fluorkohlenstoffderivat wird in beliebiger geeigneter Weise vorgenommen, z.B. durch Eintauchen der Füllkörper für einige Minuten in eine Lösung des Fluorkohlenstoffderivats, durch Aufstreichen einer Lösung des Fluorkohlenstoffderivats oder auch mit Hilfe eines Treibgases nach der Aerosol-Methode. Das in dieser Weise behandelte Material wird anschliessend getrocknet«, Für die Herstellung der Lösung des Fluorkohlenstoffderivats können alle Lösungsmittel verwendet werden, die gleichzeitig ein gutes Lösungsvermögen für das gewählte Fluorkohlenstoffderivat und eine genügende Flüchtigkeit aufweisen, um leicht entfernt werden zu können. Geeignet als Lösungsmittel sind beispielsweise Alkohole, insbesondere Methanol und Äthanol, Ketone, insbesondere Aceton, halog^iierte Derivate, insbesondere Chloroform, Trichloräthylen und das Trichlortrifluoräthan, das unter der Bezeichnung "Forane 113" im Handel ist (Hersteller Societe des Produits Chimique Ugine Kuhlmann). Die Konzentration des Fluorkohlenstoffderivats im Lösungsmittel liegt zwischen 0,1 und 10%, vorzugsweise zwischen 0,1 und 1#.'

Es kann ferner zweckmäßig sein, gewissen Füllkörpermaterialien eine Oberflächenbeschaffenheit, die eine gute Verankerung des Fluorkohlenstoffderivats ermöglicht, zu verleihen, wie bereits in der oben genannten französischen Patentanmeldung 71/4-3 253 erwähnt.

Daa Fluorkohlenstoffderivat kann auch in die Masse des Kunststoffs vor der Formgebung eingearbeitet werden. Das fluorierte Derivat wandert hierbei an die Oberfläche des Kunststoffs und bildet auf diese Weise einen dauerhaften Überzug.

In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse genannt, die bei Versuchen zur Schaumzerstörung mit verschiedenen

309836/0942

Füllkörpern erhalten wurden. Diese Ergebnisse lassen die deutliche Verbesserung der Fähigkeit zur Schaumzerstörung bei Polyvinylchlorid erkennen, das im unbehandelten Zustand keinerlei Zerstörung des Schaums der untersuchten oberflächenaktiven Mittel bewirkt und nach Behandlung durch Eintauchen in eine 1%ige Lösung der Verbindung C₆F₁₃ - C₂H. - SO, - C₄H₉ (SON-D-1) in Trichlortrifluoräthan (Forane 113) den Schaum von Cetylpyridiniumchlorid, Laurylbenyltrimethylammoniutnchlorid, Natriumlaurylsulfat und Natriumlaurylbenzolsulfonat vollständig zerstört. Es ist festzustellen, daß Polytetrafluoräthylen (PTFE) ebenfalls gute schaumzerstörende Eigenschaften hat. Es zerstört den Schaum zahlreicher oberflächenaktiver Verbindungen sowie Gärungsschaum·

Cetylpyridiniumchlorid Tetradecylpyridiniumbromid Laurylpyridiniumchlorid

Lauryltrimethylammoniumchlorid

Cetyltrimethylaramoniumchlorid

Laurylbenzyltrimethylammoniumchlorid

Cetyldimethylbenzylammoniumchlorid

Natri umlauryls ulfat Natriumlaurylbenzolsulfonat

X = Zerstörung, O = keine Zerstörung, XO = unvollständige Zerstörung

Die Erfindung wird in Verbindung mit den Abbildungen (Fig.1 und Fig.2) erläutert, wobei jedoch keine Begrenzung auf die dargestellten Vorrichtungen beabsichtigt ist.

PTFE	Polyäthy len	PVC	Mit SON- D-1 be handeltes PVC	X
X	X	0	X	—
X	XO	0	XO	X
X	X	0	-	X
0	0	0	XO
0	0	0	-
0	0	0
X	X	0
0	0	0
0	0	0

309836/0942

Fig.1 stellt eine Vorrichtung dar, die zur Schaumzerstörung gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Der Schaum wird mit Hilfe eines Trägergases durch das Rohrstück A in den Rohrkrümmer B und dann durch die Füllkörperschicht 2 geführt, die durch Vigreux-Stifte 3 in ihrer Lage gehalten wird. Die durch die Schaumzerstörung gebildete Flüssigkeit wird bei C aufgefangen, während das Trägergas bei D entweicht. Es ist möglich, eine (nicht dargestellte) Vorrichtung zur Temperaturregelung, beispielsweise in Form eines das Rohr 1 mit Krümmer umgebenden Mantels, vorzusehen, Falls erforderlich, kann auch eine (nicht dargestellte) Vorrichtung zur Rückführung der durch die Schaumzerstörung gebildeten Flüssigkeit vorgesehen werden.

Fig.2 zeigt eine andere Vorrichtung, die für die Zwecke der Erfindung verwendet werden kann. Die Flüssigkeit, deren Schaum M zerstört werden soll, ist in einem Behälter 4 enthalten, der mit einem Rührer 6 mit Schaufeln 7 versehen ist. An der Oberseite des Schaums ist eine flache "Galette" oder Schicht 5 aus Füllkörpern angeordnet. Ein Gas wird durch den Eintritt E zugeführt und entweicht durch den Austritt F. Der Schaum, der durch das mit dem Gasstrom zusammenwirkende Rühren durch die Füllkörperschicht getrieben wird, wird in der Füllkörperschicht zerstört.

Die Erfindung hat zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Sie kann dazu dienen, den Schaum von Färbeflotten und Gärbrühen zu zerstören. Sie kann ferner vorteilhaft bei den Verfahren zur Anreicherung, T-rennung und Fraktionierung durch Schäumen angewandt werden. Eine im wesentlichen vollständige Übersicht über diese Schäumverfahren gibt Lemlich in der Arbeit "Adsorption Bubbles Separation Method", IEC 1968-60-10, Seite 16 bis 22. Dieses Schäumverfahren ist nicht nur auf die Extraktion oder Trennung von natürlich schäumenden Produkten, sondern auch auf die

309836/0942

Extraktion von nicht schäumenden Produkten mit Hilfe eines der zu "behandelnden Lösung zugesetzten oberflächenaktiven Mittels anwendbar. Eines der größten Probleme dieser Verfahren ist die Möglichkeit, den erhaltenen Schaum zur Rückgewinnung der darin enthaltenen Bestandteile in einfacher und wirksamer Weise zu zerstören. Es scheint, daß zahlreiche Verfahren zur Fraktionierung, Anreicherung und Trennung durch Schäumen mangels einer geeigneten Methode zur Schaumzerstörung nicht voll ausgenutzt werden können. Das Verfahren der Schaumzerstörung gemäß der Erfindung stellt eine Lösung dieser Probleme dar.

Beispiel 1

Eine Vorrichtung der in Fig.1 dargestellten Art wird verwendet. Der Rohrkrümmer aus Glas hat an der Stelle der Füllkörperschicht einen Durchmesser von 4 cm und ist, wie in Fig.1 dargestellt, über eine Länge von 10 cm mit Polyvinylchloridschnitzeln gefüllt, die einige Minuten in eine 1#ige Lösung der Verbindung C₆F₁, - C₂H^ -SO, - C.Hq (SON-D-1) in Trichlortrifluoräthan (Forane 113) getaucht und anschließend bei Raumtemperatur an der Luft getrocknet worden sind. Die verwendeten PVC-Schnitzel haben eine Dicke von 0,2 mm und eine Breite von 5 mm.

Mit Hilfe von Luft als Trägergas wird der Schaum von Cetylpyridiniumchlorid durch die Füllkörperschicht geführt. Die Luftmenge beträgt 350 cm'/Minute. Der Schaum wird nach dem Durchgang durch die ersten 5 cm der Füllkörperschicht vollständig zerstört.

Beispiel 2

Dieses Beispiel veranschaulicht die Anwendung der Erfindung beim Verfahren zur Anreicherung durch Verschäumen.

Eine wässrige Lösung von Cetylpyridiniumchlorid mit einer Konzentration von 350 mg/1 wird geschäumt. Der erhaltene Schaum wird auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise, jedoch unter Verwendung einer Füllkörperschicht aus PoIy-

309836/0942

?309365

tetrafluorathylen zerstört. Die durch die Schaumzerstörung gebildete Flüssigkeit hat eine Konzentration von 650 mg/1.

309836/0942

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Schaumzerstörung, dadurch gekennzeichnet, daß man den zu zerstörenden Schaum durch eine FUIlkörperschicht führt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Raschigringe als Füllkörper verwendet werden.

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Material, das die FUllkörperschicht bildet, Schnitzel und Späne verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Füllkörper aus Glas, Kunststoffen oder Metallen verwendet werden.

5· Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Füllkörper aus fluorierten Harzen verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß Füllkörper aus Polytetrafluoräthylen verwendet werden.

7· Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Füllkörper, die aus Glas, Kunststoffen und Netallen bestehen, vorher mit einem Pluorkohlenstoffderivat behandelt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Fluorkohlenstoffderivate der allgemeinen Formel CP-I-(CFg)_n-X verwendet werden, in der η eine ganze Zahl zwischen 3 und 9 und X eine funktioneile Gruppe ist, die mit dem Material der Füllkörper eine stabile Verbindung zu bilden vermag.

9. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 8 auf die Technik der Anreicherung, Fraktionierung und Trennung durch Schäumen.

309836/0942

Leerseite