DE2316972C3

DE2316972C3 - Verfahren zum Aufbereiten von Abwasser

Info

Publication number: DE2316972C3
Application number: DE2316972A
Authority: DE
Inventors: Armand 6050 Offenbach Lehinant; Joachim Walter 6233 Kelkheim Lehmann
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1973-04-05
Filing date: 1973-04-05
Publication date: 1980-12-18
Also published as: DE2316972A1; JPS49129368A; GB1437916A; FR2224414A1; DE2316972B2; IT1010907B; FR2224414B1; CH599057A5; US3947353A; ZA741777B

Description

Abwässer, die Schwebestoffe, anionische oder amphotere Kolloide bzw. bestimmte Anionen enthalten, werden nach bekannten Verfahren im allgemeinen dadurch aufbereitet, daß man Lösungen von Salzen dreiwertiger Metalle, vorzugsweise von Eisen und Aluminium, bei pH-Werten knapp oberhalb des Neutralpunkts zusetzt. Durch Hydrolyse bzw. durch Reaktion mit den die temporäre Wasserhärte bedingenden Ionen, auch durch eine gleichzeitige pH-Korrektur (End-pH 7,5—8) schneiden sich die Metallhydroxide als stark wasserhaltige Gelflocken ab. Hierbei werden Schwebstoffe, Kolloide und großmolekulare Anionen mitgefällt, und zwar sowohl durch Okklusion als auch durch Adsorption. Die ausgeschiedenen Gel-Agglomerate altern schnell, setzen sich ab und können von dem so gereinigten Wasser abgetrennt werden.

Die Verwendung von Natrium-Wasserglas in der Textilindustrie als speziell wirkendes Alkali und als Stabilisierungsmittel hat in neuerer Zeit stark zugenommen.

Wenn Wasserglas in größeren Mengen (ab 0,1 g/l) in das Abv/asser gelangt, wird die oben dargestellte Aufbereitung des Abwassers durch Flockung von Metallhydroxiden erheblich gestört: bei Anwesenheit von Wasserglas wird sowohl Eisen (Ill)-hydroxid als auch Aluminiumhydroxid, sogar im alkalischen Bereich, ganz oder teilweise an der Fällung gehindert. Die reinigende Wirkung der Hydroxidfällung bleibt deshalb aus.

Natrium-Wasserglas besitzt als nichtkristallisierbares technisches Produkt keine völlig exakt angebbare chemische Konstitution. Legt man jedoch das bei der technischen Herstellung angewendete Verhältnis der Ausgangskomponenten — kalzinierte Soda zu Quarzsand — von I : 2 zugrunde, so gelangt man zu einer Zusammensetzung, die etwa der idealisierten Formel Na2Ö · 4 SiÖ2 mit einem Formelgewicht von 302 entspricht.

Natrium-Wasserglas kann somit als Natriumtetrapolysilikat aufgefaßt werden. Es unterscheidet sich in seinem chemischen und kolloidalen Verhalten wesentlich von Natriummetasilikat Na2SiC>3.

Das Polysilikat-Anion verhält sich offenbar ähnlich wie ein stabilisierendes Schutzkolloid und verhindert die Ausflockung der Metallhydroxide auch im alkalischen Bereich.

Durch Ansäuern allein ist eine Abscheidung von Kieselsäure aus Wasserglaslösungen nicht möglich. Bei geringen Wasserglas-Konzentrationen erfolgt in der Kälte überhaupt keine Abscheidung, bei höheren Konzentrationen kommt es nach dem Ansäuern sogar zu einem homogenen Gelieren des Gesamtvolumens der Flüssigkeit ohne jede Neigung zur Bildung einer abtrennbaren Phase.

Aus der US-PS 28 62 880 ist ein Verfahren bekannt, mit dem sich negativ geladene, suspendierte Teilchen aus Wasser entfernen lassen. Dabei wird dem zu behandelnden Wasser ein Polyamin mit einer Alkyl-

gruppe, die 8 bis 22 C-Atome enthält, zugesetzt Die suspendierten Feststoffe scheiden sich danach ab. Gleichzeitig kann mit dieser Behandlung auch die Reinigung des Abwassers durch Fällung von Aluminium- oder Eisensalzen durchgeführt werden. Aus der genannten Literaturstelle geht jedoch nicht hervor, ob sich dieses Verfahren auch zur Reinigung von wasserglashaltigen Lösungen eignen würde.

Es wurde nun ein Verfahren zur Aufbereitung von wasserglashaltigen Abwässern nach dem Flockungsverfahren mit Hydroxyden dreiwertiger Metalle gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist daß man dem wasserglashaltigen Wasser ein Monoamin zusetzt, das aus der Gruppe, bestehend aus Monoalkylamin, Dialkylamin und Trialkylamin ausgewählt wurde, wobei die Alkylgruppen aus 1 bis 6 C-Atomen bestehen und noch durch Hydroxylgruppen substituiert sein können. Ebenso sind einsetzbar die Salze der genannten Monoamine mit Mineralsäuren oder organischen Säuren. In Gegenwart der genannten Amine erfolgt die Flockung durch Metallhydroxyde dann unter üblichen Reaktionsbedingungen.

Es ist ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß es auf diese Weise gelingt, sowohl die sonst nicht mögliche Hydroxydfällung erfolgreich durchzuführen und gleichzeitig Kieselsäure auszudocken. Gegenüber dem aus der US-PS 28 62 880 bekannten Einsatz von Polyaminen besteht ein Vorteil darin, daß die erfindungsgemäß eingesetzten Monoamine in der Regel technische Großprodukte darstellen, d. h. leichter zugänglich sind. Ferner werden in vielen Fällen wegen des niedrigeren Molekulargewichtes der Stickstoffverbindungen geringere Mengen benötigt, um den gleichen Effekt zu erzielen.
Der Aminzusatz, vorzugsweise in äquivalenten Mengen, kann sowohl vor, als auch nach dem Versetzen des Abwassers mit den Metallsalzen erfolgen.

Die Fällung soll bei etwa pH 7—8,5 durchgeführt werden. Es empfiehlt sich deshalb das zu klärende Abwasser gegebenenfalls zu neutralisieren, z. B. durch

■»5 Kalkmilch oder Schwefelsäure. Die Flockung ist nach der üblichen Verweilzeit abgeschlossen.

Ein Liter eines in Färbereibetrieben vielfach verwendeten, handelsüblichen Natrium-Wasserglases von 49" Be, rf= 1,52 g/ml, enthält 46 Gewichtsprozente, also

μ 0,7 kg Natriumtetrapolysilikat vom Formelgewicht 302, entsprechend 2,3 Mol. Je Mol Natriumtetrapolysilikat ist 1 Mol eines Amins oder V₂ eines Diamine aufzuwenden. Für I Liter des genannten Wasserglases benötigt man also z. B. 0,35 kg Triäthanolamin (Molgewicht 149,2). Daraus geht hervor, daß zur Eliminierung des Wasserglases nur geringe Mengen der Stickstoffbasen erforderlich sind.
Man kann auch weniger als I Mol Amin pro

Formelgewicht Na₂SUO₉ (=302g) einsetzen; dabei verringert sich aber auch die Menge des ausgeflockten Niederschlags. Größere Mengen als 1 Moi Amin bringen im allgemeinen keine Vermehrung des Niederschlags. Die Konzentration des Natriumtetrapolysilikats s im Abwasser ergibt sich aus der eingesetzten Menge Wasserglas und dem Grad der Verdünnung durch das Spülwasser und andere wasserglasfreie Abwässer. Bei unbekanntem Gehalt an Wasserglas kann eine Silikatanalyse im zu behandelnden Wasser erfolgen. Man kann ι ο auch nach Zusatz von Eisen (Hl)-chlorid oder Aluminiumsulfat langsam das Amin zudosieren bis eine weitere Zugabe die Fällung nicht mehr verstärkt.

Bevorzugt werden Amine mit niedrigem Molgewicht verwendet, da das äquivalente Verhältnis zu Wasserglas dann mit niedrigen Zusatzmengen erreicht wird und somit eine wirtschaftliche Arbeitsweise möglich ist Vornehmlich geeignet sind Amine, deren Alkylgruppen aus 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bestehen und durch Hydroxylgruppe« uibstituiert sein können. Verwendbar sind z.B. Methylamin, Dimcthylamin, Trimethylamin, Äthylamin, Triethylamin, Alkanolamine wie Mono-, Dioder Triäthanolamin, Alkyldialkanolamine wie Methyldiäthanolamin, Dialkyl-alkanolamine wie Dimethaläthanolamin. Basen mit niedrigem Siedepunkt (z. B. Methylamin) können gasförmig, in Lösung oder in fester Form (z. B. in Form der Hydrochloride) zugegeben werden.

Nach diesem Verfahren lassen sich Abwässer, die Wasserglas in Konzentrationen von über 0,1 g/l enthalten, insbesondere Abwässer aus Färbereibetrieben, von Schweb^offen, Kolloiden und Wasserglas befreien. Geringe Mengen Wasserglas beeinträchtigen die Flockungsreinigung nicht in einschneidendem Maße.

Beispiel 1

Auf einem Foulard wird bei einer Flottenaufnahme von 50% ein Gewebe mit einer Flotte geklotzt, die 200 ml Wasserglas von 49° Be Liter enthält. Auf der Ware befinden sich somit 100 ml der wasserglashaltigen Flotte je kg Warengewicht Nach Ablauf der Einwirkungszeit wird mit der zehnfachen Menge an kaltem Wasser gespült Dabei gelangt das Wasserglas ins Abwasser.

Das Abwasser enthält somit 10 ml/1 des ursprünglichen Wasserglases von 49" Be, einer technisch möglichen Maximalkonzentration von Wasserglas im Abwasser entspricht

Man setzt dem alkalischen Abwasser 3,5 g/l Triäthanolamin zu und stellt mit verdünnter Schwefelsäure auf pH 8,0 bis 8,5 ein. Um dann in üblicher Weise die Flockung mit Eisen (IH)-chlorid vorzunehmen, setzt man eine wäßrige Lösung von 2,5 g/I FeCb · 6 H2O zu. Dabei fällt der pH-Wert auf ca. 7,5 ab. Die Fällung setzt sofort ein. In der Praxis wird sich die eingesetzte Menge an Eisensalzen oder anderen Metallsalzen nach dem gewünschten Reinigungseffekt und den vorhandenen Verunreinigungen richten. Das Abwasser wird durch diese Behandlung sowohl von der Hauptmenge an Wasserglas als auch von anderen zu beseitigenden Stoffen befreit (Schwebätoffe, Farbstoffe).

Beispiel 2

Man verfährt wie oben angegeben, jedoch ohne den Zusatz an Triäthanolamin. Es scheidet sich auch nach längerem Stehen kein Niederschlag ab.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufbereitung von wasserglashaltigen Abwässern nach dem Flockungsverfahren mit Hydroxiden dreiwertiger Metalle, dadurch gekennzeichnet, daß man dem wasserglashaltigen Wasser ein Monoamin zusetzt, das aus der Gruppe, bestehend aus Monoalkylamin, Dialkylamin und Trialkylamin ausgewählt wurde, wobei die Alkylgruppen aus 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bestehen und noch durch Hydroxylgruppen substituiert sein können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkylgruppen des Monoamins aus 1 bis 4 Kohlenstoff-Atomen bestehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Triäthanolamin einsetzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Dialkylalkanolamin oder Alkyldialkanolamin einsetzt.