DE2437110C3

DE2437110C3 - Verfahren zum Abbau von organischem MuU

Info

Publication number: DE2437110C3
Application number: DE19742437110
Authority: DE
Inventors: Rolf Himmelreich; Kurt Dipl.-Chem. Dr. Knoevenagel
Original assignee: CF Spiess and Sohn GmbH and Co
Current assignee: CF Spiess and Sohn GmbH and Co
Priority date: 1974-08-01
Filing date: 1974-08-01
Publication date: 1978-12-21
Also published as: DE2437110A1; DE2437110B2

Description

Gegenstand des deutschen Patents 2341300 ist ein Verfahren zum Abbau von organischem Müll, das sich dadurch auszeichnet, daß man diesen in wäßriger Lösung oder als Dispersion der gleichzeitigen und gemeinsamen Einwirkung von Sauerstoff, Wasser und Licht aussetzt Vorzugsweise geschieht das in Gegenwart von geringen Mengea Salzsäure.

Nach der vorliegenden Zusatzpatentanmeldung werden nach dem Verfahren des Hauptpatents in Inertgasen enthaltene organische Verunreinigungen abgebaut. Auch in diesem Fall kann man das zu bestrahlende Gasgemisch mit geringen Mengen Chlorwasserstoff versetzen und diesen nach de; Bestrahlung in an sich bekannter Weise wieder entfernen.

Es ist bekannt, Luft durch Bestrahlen mit UV-Licht keimfrei zu machen. Bei dieser Methode werden die Keime aber nur abgetötet. Die organische Substanz bleibt in der Rege: in ihren mehr oder weniger großen Bausteinen, wie z. B. Amiposäure ·. und Peptiden, erhalten und kann so wieder als Nährstoff für andere noch intakte Keime dienen. Es wurde g.üinden, daß sich organische Stoffe auch dann vollständig abbauen lassen, wenn sie gasförmig oder als Aerosole in sauerstoffhaltigen Gasen vorliegen, die gleichzeitig Wasserdampf enthalten.

Das eifindungsgemäße Verfahren ist weitester Anwendung fähig. Es eignet sich ganz allgemein zum Abbau von üblicherweise als organisch bezeichneten Stoffen, aber auch zum Abbau von anderen kohlenstoffhaltigen Verbindungen, wie z. B. Cyaniden, Cyanaten, Thiocyanaten und deren Komplexverbindungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zur Entfernung von organischen Stoffen, wenn sie in den zu reinigenden Medien nur in geringen Mengen vorliegen, dort aber wegen ihrer Giftigkeit, ihres unangenehmen Geruchs oder ihrer Farbe besonders stören. In der Gasphase können die abzubauenden organischen Verbindungen in homogener Verteilung als Gase oder Dämpfe im Gemisch mit Wasserdampf, Stickstoff, Edelgasen, Kohlendioxid, Luft oder Sauerstoff vorliegen. Bei Wasserdampf, Luft oder Sauerstoff enthält das zu reinigende Gas bzw. Gasgemisch bereits einen der zum Abbau notwendigen Reaktionspartner. Die abzubauenden organischen Verbindungen können aber auch als disperse flüssige oder feste Phase (z. B. Ruß) im Gas vorliegen, d. h., es können Nebel ι oder Rauch behandelt werden. Auch Nebel, bei dem die abzubauenden Verunreinigungen und das für die Reaktion notwendige Wasser sowohl in der dispersen flüssigen als der Gasphase vorliegen, oder Rauch mit inerten anorganischen Bestandteilen kann nach der , Erfindung mit Erfolg behandelt werden. Sofern die zu behandelnden Gase, Nebel oder Rauche nicht schon Sauerstoff und Wasser in Form von Wasserdampf oder

ill feinen Tröpfchen enthalten, müssen diese Reaktionskomponenten vor der Bestrahlung zugesetzt werden. Es ist darauf zu achten, daß Wasserdampf und Sauerstoff im Überschuß zugegen sind, um eine befriedigende Abbaugeschwindigkeit zu erzielen. Für Sauerstoff bedeutet »Überschuß«, daß er in mehr als der zur vollständigen Oxydation der organischen Substanzen erforderlichen stöchiometrischen Menge eingesetzt wird. Der Wasserdampf muß mindestens in k^talytischen Mengen vorhanden sein, vorzugsweise erfolgt die Behandlung in feuchten oder wäßrigen Systemen. Wasserdampf und Sauerstoff brauchen nicht in dem verunreinigten Gas ursprünglich vorhanden zu sein. Sauerstoff kann vor der srfindungsgemäßen Behandiung in reiner Form oder zweckmäßigerweise als Luftsauerstoff zugeführt werden. Wasserdampf kann beispielsweise durch Versprühen oder Vernebeln von Wasser oder als solcher in das Gas eingebracht werden. Eine ausreichende Befeuchtung wird in gewissen Fällen auch erreicht, wenn die Gase durch einen feuchten Filter gesaugt oder gepumpt werden. Vorzugsweise wird das zu behandelnde Gasgemisch mit Wasserdampf gesättigt

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Reinigung von solchen Gasen, die übelriechende oder andere umweltbelastende gasförmige organische Verbindur,gen in kleinen Mengen enthalten. Eine genaue Kenntnis ihrer Art ist nicht nötig, da sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sämtliche organische Verbindungen abbauen lassen. So sind z. B. die Zersetzungsprodukte von Eiweißstoffen, die bei der Lagerung der Rohprodukte und Rückstände von Gerbereien, Abdeckereien und Kadaververwertungsanstalten zu einer starken Geruchsbelästigung führen, nicht näher definierbar, aber sicher und schnell erfindungsgemäß abbaubar.

Entsprechendes gilt für Luft, die noch geringe Mengen übelriechender, insbesondere ungesättigter Aldehyde, wie Acrolein oder Mercaptane, Isonitrile oder Phenole, enthält.

Weitere mit Erfolg erfindungsgemäß abbaubare organische Verbindungen sind beispielsweise: Ester, wie Essigsäureäthylester, Lävulinsäureäthylester, Alkohole, wie Methanol, Äthanol, aromatische Verbindungen, wie Benzol, Toluol, Nitrobenzol, Halogenkohlenwasserstoffe, wie Äthylbromid, Methylenchlorid.

Für die Bestrahlung kann Licht einer Wellenlänge von 20 bis 600 nm (Nanometer) gewählt werden, so daß L icht einer Leuchtröhre, insbesondere das einerQueck- -.ilberdampf-Lampe oder im einfachsten Falle auch Sonnenlicht, dessen Intensität für die durchzuführende Reaktion durch Hohlspiegel oder andere Reflektoren verstärkt werden kann. Vorzugsweise wird mit ultraviolettem Licht bestrahlt.

Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäße Abbaureaktion gefördert wird, wenn dem zu behandelnden Gemisch katalytische Mengen von Chlorwasserstoff zugesetzt wird. Dieser katalytische Effekt zeigt sich besonders deutlich beim Abbau kohlenstoffhaltiger Verbindungen, die zugleich verhältnismäßig wasserstoffreich sind. Aus den genannten Gründen ist es zweckmäßig, dem Reaktionsgemisch von vornherein eine geringe Menge Chlorwasserstoff zuzusetzen, sofern nicht, wie dies beim Abbau von chlorierten Kohlenwasserstoffen geschieht, wahrend der Reaktion selbst Salzsäure gebildet wird. Es empfiehlt sich, den zugegebenen bzw. gebildeten Chlorwasserstoff nach der Bestrahlung in an sich bekannter Weise wieder aus

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clem Reaktionsgemisch zu entfernen.

Die Temperatur bei dem erfindungsgemäßen Abbau in der Gasphase spielt keine entscheidende Rolle, sie kann auch einige hundert Grad betragen, zumal erhöhte Temperaturen auch die Geschwindigkeit des Abbaus erhöhen.

Werden die organischen Verbindungen erfindungsgemäß in Gegenwart überschüssigen SauerstolTs und Wasserdampfs mit Licht bestrahlt, so werden sie einer Photooxydation unterworfen. Der Kohlenstoffbestand- ι ο teil wird in Kohlendioxid überführt. Der Stickstoff wird in Abhängigkeit von seiner Bindungsform als Ammoniak- oder Nitratstickstoff frei. Schwefel enthaltende organische Verbindungen, wie übelriechende Mercaptane und Thioäther, setzen in der Regel Schwefeldioxid frei. Ammoniak und Schwefeldioxid können durch Auswaschen aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden.

Die allgemeine Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abbau sämtlicher organischer _> <> Stoffe wird durch die Tatsache bewiesen, daß auch elementarer Kohlenstoff vollständig in Kohlendioxid umgesetzt wird.

Mit besonderem Vorteil läßt sich nach dein erfindungsgemäßen Verfahren die Luft eines geschlossenen r> Raumes durch Umpumpen der Luft durch einen Luftbefeuchter unter Bestrahlung mit Licht von Zigarettenrauch, kleinen Staubteilchen u. dgl. befreien und keimfrei machen. In gleicher Weise kann man auch »Frischluft«, die aus irgendwelchen Gründen noch organische 1» Stoffe, Pilzsporen oder Bakterienkeime enthält, reinigen, bevor sie ihrer eigentlichen Zweckbestimmung zugeführt wird.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur die Lebens- r. Fähigkeit der Keime unterbunden wird, sondern auch deren organische Substanz abgebaut wird, so daß letztere nicht mehr, wie bisher, als idealer Nährboden für noch intakte Keime dienen kann.

Im einfachsten Fall läßt sich als Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein handelsüblicher Luftbefeuchter verwenden, in dem zusätzlich eine Marke Lichtquelle derart angebracht ist, daß durch deren Licht die im Luftbefeuchter befeuchtete Luft bestrahlt wird. 4-,

Auch Klimaanlagen, in denen normalerweise die Luft gefiltert und auf eine bestimmte Temperatur und einen bestimmten Feuchtigkeitsgehalt gebracht wird, lassen sich für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung von Luft verv/enden, -,0 wenn sie zusätzlich mit einer Lichtquelle ausgerüstet werden, so daß die in der Klimaanlage befeuchtete Luft zusätzlich mit Lieht einer geeigneten Ljcbtquelie bestrahlt wird, Hierdurch wird erreicht, daß die organischen Verunreinigungen der Luft abgebaut werden.

Auch industrielle Abgase, in denen noch die umweltbelastenden kohlenstoffhaltigen Verbindungen enthalten sind, lassen sich nach dem erfindungsgemäQen Verfahren reinigen, zumal sie in der Regel auch bereits die Reaktionskomponenten, Sauerstoff und Wasserdampf, enthalten.

Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Der Behandlungsraum I kann in Form eines Hohlzylinders mit einer reflektierenden Schicht ausgekleidet sein. Bei Behandlung eines Gasgemischs, das bereits Sauerstoff und Wasserdampf enthält, tritt dieses durch die Zuleitung 2 ein, passiert die Lichtquelle 4 und verläßt den Behandlungsraum durch die Ableitung 3. Wenn die zu behandelnden Gasgemische zwar Sauerstoff aber noch nicht genügend Wasser enthalten, kann dieses »nit Hilfe der Einrichtung 5 zur feinen Verteilung von Flüssigkeiten, z. B. einer .>jse, eingesprüht werden.

Beispiel

Durch einen 20-l-Rundkolben aus Glas, in dem sich in einem Quarzrohr eine UV-Lampe befand, wurden in getrenntem Kreislauf Luft und Wasser gepumpt. Der Wasserkreislauf wurde so geführt, daß das Wasser im Kolben durch eine Sprühdüse verteilt wurde. Das sich auf dem Boden des Kolbens sammelnde Wasser wurde mit Hilfe einer Pumpe erneut der Sprühdüse zugeführt. Insgesamt war 1 Liter Wasser im Umlauf. In gleicher Weise wurde durch den Kolben mit Hilfe einer Pumpe ein Luftstrom im Kreislauf gehalten. Dem Luftstrom und/ oder auch dem Wasserstrom wurden verschiedene organische Substanzen beigegeben und dann die Zeit gemessen, die zum völligen Abbau der erprobten substanzen erforderlich war. Die Überprüfung erfolgte nach Geruch oder anhand empfindlicher analytischer Methoden. Es wurden sechs verschiedene Substanzen erprobt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle I zusammengefaßt.

Der vorstehend geschilderte Versuch wurde mit Äthylbromid, Allylalkohol und Acrolein wiederholt. Der Luftstrom wurde jedoch durch einen zusätzlich angebrachten Vorratskolben geführt, in dem sich bestimmte Mengen der vorgenannten Substanzen befanden. Der Abbau dieser Substanzen wurde gemessen.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle II zusammengestellt.

Tabelle I

	Substanz	Einwaage	Zeit bis zum vollständigen Abbau	Nachweis-Reagenz
		in mg	in Stunden
I 2 3 4 5 b	Pyridin Propionaldehyd Phenol Anilin Acrylnitril Methyl-Vinylketnn	200 20 IO 204,4 159.4 100,0	97,5 32 23,7 23.0 125.5 26,0	Anilin mit Brom-Cyan Schiffs-Rcagenz KMnO₄-Li)SUHg Ca(OCI )_rPmbc KMnOj-Lösung KMnO,-Lösung

Tabelle II

	Substanz	Einwaage in mg	Hierzu	Abbau in mg	nach Stunden	Nachweis der Abnahme durch Titration
7 8 9 10 Il	'Vinylbromid Älhvlbroniid Allylalkohol Allylalkohol Acrolein	143.0 715,0 170.4 170,4 212.0	38,13 147.0 17.69 24,7 182.95	fi 6 7 23 (,	Argentometrisch Argenlomctrisch Uromomelrisch HronvjiYietrisch Hroniomclrisuh
		1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Abbau von organischem Müll durch gleichzeitige und gemeinsame Einwirkung von Sauer- ·> stoff, Wasser und Licht, gegebenenfalls in Gegenwart von geringen Mengen Chlorwasserstoff, nach Patent 2341300, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgangsmaterial organische Verunreinigungen enthaltende Inertgase verwendet, m