DE2462994C2 - Verfahren zum Abbau von in Abwässern oder Schlämmen enthaltenen polymeren Kunststoffen - Google Patents
Verfahren zum Abbau von in Abwässern oder Schlämmen enthaltenen polymeren KunststoffenInfo
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Description
Gegenstand des älteren deutschen Patentes 23 41 300 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 Mengen Salzsäure.
In der DE-OS 23 00 273 ist eine Vorrichtung beschrieben, mit der Verunreinigungen in Wasser, insbesondere
in Abwasser durch Oxydation unter Verwendung von UV-Licht zusammen mit Oxydationsmittel vermindert
werden können. Es ist angegeben, daß zur Behandlung von Abwässern nicht nur sekundäre, sondern oftmals
tertiäre Behandlungsmaßnahmen erforderlich sind, um weitere Umweltverschmutzungen zu vermeiden.
Aus der FR-PS 21 58 714 ist der Abbau von in Spuren vorhandenen Verunreinigungen, insbesondere von
Phenolen in Abwässern bekannt.
Bisher galten Kunststoffe wie Polyamide. Polyäthylen, PVC, Polytetrafluoräthylen, Silicone als äußerst stabile
Kunststoffe, die gegenüber einem oxydativcm Abbau weitgehend beständig sind. Der größte Teil der Kunststoffe
wird zur Vt längerung der Lebensdauer zusätzlich gegen Abbaureaktionen durch UV-Licht stabilisiert.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Abbau von in Abwässern oder Schlämmen enthaltenen
polymeren Kunststoffen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß den Patentansprüchen.
Bei dem erfindungsgemäßen Abbau der Kunststoffe spielt deren chemische Natur keine Rolle. Die Kohlenstoffatome
können in Ketten angeordnet sein oder auch vernetzt vorliegen. Als Beispiele seien Polyamide,
Phenolharze, Polyäthylen, Polypropylen. Polyvinylchlorid, Polytetrafluoräthylen und Polymethacrylsäureester
genannt.
Beispiele für in der Praxis in Abwässern dispergierte organische Verbindungen sind: Polyamide, wie Wolle,
Casein, Naturseide, 6-Polyamid (aus Caprolactam), 6,6-PoIyamid (aus Hexamethylcnamin und Adipinsäure),
Phenolharze, wie Phenol-Formaldehydkunstharze in der Resol-, Resitol-, Resit- und Novolakform, Silicone, wie
Methylsilicon (Siliconöl), Methylphenylsilicon (Siliconharz) sowie vernetzte Methyipolysiloxane und Bor-Siloxan-Elastomere
(Siliconkautschuk), Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polytetrafluoräthylen, Polymethacrylsäureester,
wie Polymethacrylsäuremethyiester, -äthylester, -propylester.
Völlig überraschend wurde gefunden, daß es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich ist, die bisher als
stabil angesehenen Kunststoffe bis zu Kohlendioxid und Ammoniak abzubauen.
Eine genaue Kenntnis der chemischen Art und der Eigenschaften, der in den Abwässern dispergieren
Polykondensate oder Polymerisate ist jedoch nicht nötig, weil nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sämtliche
organische Substanzen abgebaut werden. Werden die Abwasser erfindungsgemäß unter Bestrahlung mit
UV-Licht der Einwirkung von Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen ausgesetzt, so werden die in ihnen
dispergierten Verbindungen einer Photooxydation unterworfen. Der Kohlenstoffbestandteil wird in Kohlendioxid
übergeführt, das nach Sättigung des wässrigen Mediums entweicht. Der Stickstoff wird in Abhängigkeit von
seiner Bindungsform als Ammoniak- oder Nitratstickstoff frei. Die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist von dem physikalischen Zustand der abzubauenden Stoffe weitgehend unabhängig, d. h. sie
können gelöst, emulgiert oder suspendiert vorliegen. Sie müssen also lediglich in irgendeiner Form in Wasser
oder Abwässern dispergiert sein. Der Dispersionsgrad kann für die Schnelligkeit der Abbaureaktion von
Bedeutung sein.
In manchen Fällen werden deshalb zwecks feinerer Verteilung der Schmutzstoffe gebräuchliche Detergentien,
wie z.B. eines Neizmittels oder eines Emulgators, zugesetzt. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, daß das
bo Detergent, sofern es organischer Naiur ist, ebenfalls der Abbaureaktion unterliegt und deswegen ständig
erneuert werden muß. Zur Erzielung einer guten Verteilung können bei einer bevorzugten Form der Erfindung
auch indifferente anorganische Stoffe dienen, wie z.B. feinstgemahlenes Talkum, Kieselsäure, Attapulgit-Ton, die
nach dem Abbau der Schmutzstoffe zurückbleiben und somit wieder verwendet werden können.
Der Sauerstoff kann in reiner Form oder zweckmäßigerweise als Luftsauerstoff zugeführt werden.
Für die Bestrahlung wird Licht der Wellenlänge zwischen 200 bis 2000 nm gewählt, so das Licht einer Leuchtröhre, insbesondere das eintr Hg- Lampe oder im einfachsten Falle auch Sonnenlicht.
Für die Bestrahlung wird Licht der Wellenlänge zwischen 200 bis 2000 nm gewählt, so das Licht einer Leuchtröhre, insbesondere das eintr Hg- Lampe oder im einfachsten Falle auch Sonnenlicht.
Zweckmäßigerweise wird die Reaktion in der Weise durchgeführt, daß das Reaktionsgemisch in möglichst
großer Oberfläche der Bestrahlung ausgesetzt wird. Am besten erscheint hier ein Umpumpen des zu reinigenden
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Abwassers über einen offenen Rieselturm mit großer, dem Licht ausgesetzter Oberfläche. In dieser Form läßt
sich das Verfahren auch kontinuierlich gestalten, wobei die Menge der abgebauten organischen Stoffe stetig
ersetzt wird.
Die Reaktion kann in einem sehr weiten Temperaturbereich durchgeführt werden, da sie jedoch bei höheren
Temperaturen mit größerer Geschwindigkeit läuft, ist es bevorzugt, bei erhöhter Temperatur zu arbeiten. Als
praktisch günstig hat sich ein Temperaturbereich zwischen 20 und 1000C, vorzugsweise zwischen 40 und 900C,
erwiesen.
Es wurde weiterhin gefunden, daß der Abbau der in Abwässern dispergierten Verbindungen im allgemeinen
durch die Anwesenheit von Η-Ionen katalysiert wird. Auch Ionen der Halogene haben einen gewissen Einfluß.
Überraschenderweise ist der katalytische Einfluß der H + -Ionen bei gleichzeitiger Anwesenheit von Chlor-Ionen to
besonders groß. Aus diesem Grunde wird der Reaktionsmischung von vornherein eine geringe Menge Salzsäure
zugesetzt sofern nicht, wie dies beim Abbau von chlorierten Kohlenwasserstoffen geschieht, während der
Reaktion selbst Salzsäure gebildet wird. Es ist angebracht, die Konzentration der Salzsäure durch bekannte
Maßnahmen während der Reaktionsdauer auf einem günstigen Wert zu halten. Der günstigste pH-Wert ist
abhängig von der Eigenart der Substanz und muß empirisch in den einzelnen Fällen ermittelt werden.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, daß auch die von der Natur
biologisch schwer abbaubaren polymeren Verbindungen vollständig abgebaut werden können, wobei der in
diesen Stoffen enthaltene Kohlenstoff in Kohlendioxid umgewandelt wird, das unschädlich ist und die Umwelt
nicht belastet. Die anderen Elemente der erfindungsgemäß abzubauenden organischen Stoffe werden beispielsweise
in Wasser und Ammoniak übergeführt. ·'■*'
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert. Dabei spielt es
keine Rolle, ob der Luftsauerstoff, wie in den Beispielen, durch die Reaktionsmischung geleitet wird oder ob
diese durch Umpumpen und Fließen über eine größere Oberfläche mit dem Luftsauerstoff in möglichst innige
Berührung gebracht wird. Für die Praxis ist es nicht nötig, daß der verwendete Sauerstoff (Luftsauerstoff)
kohlendioxidfrei ist. In den Beispielen wurde jedoch ein kohlendioxidfreier Luftstrom verwendet, um auf diese
Weise den Abbau qualitativ und quantitativ zu belegen. Da bei dem Abbau der verschiedenen organischen
Verbindungen unter den gewählten Bedingungen mit Sicherheit mehrere verschiedene Reaktionen nebeneinander
und nacheinander ablaufen, ist ein direkter Vergleich der Abbaugeschwindigkeiten der einzelnen Substanzen
untereinander aufgrund einer Angabe der Halbwertzeit nicht sinnvoll.
Es wurden deshalb bei der tabellarischen Zusammenstellung der Ergebnisse für die verschiedenen Substanzen
die Werte für die Zeiten gewählt, die sich für einen Abbau von 25%, 50% und 75% aus den für die einzelnen
Substanzen erhaltenen Abbaukurven entnehmen lassen (s. Tabelle I).
Jeweils einer in der Tabelle angeführten Stoffe wurde möglichst fein in 865,5 ml Wasser verteilt und dieser
Mischung 34,5 ml 0,1 η HCI zugesetzt. Durch die Mischung wurde dann unter starkem Rühren und unter
gleichzeitiger Bestrahlung mit einer Hg-Hochdrucktauchlampe ein kohlendioxidfreier Luftstrom geleitet Die
Temperatur betrug während des Versuchs 90 bis 95° C. Das bei der Reaktion gebildete Kohlendioxid wurde mit
dem Luftstrom über einen Rückflußkühler in eine Vorlage mit Barytlauge geleitet dort aufgefangen und
bestimmt In Tabelle I sind die Zeiten angegeben, die zum Abbau von 25%, 50% und 75% der Ausgangsmenge
erforderlich waren.
•)1545 g Silicon-Sand-Gemisch - 150 mg Silicon.
Nr. | Substanz | Einwaage | Zeit (Sld.) bis zur Bildung | 50% | 75% |
(mg) | von CO2 in % der Theorie | 16.5 | 54.0 | ||
25% | 18,2 | 29,6 | |||
1 | Silicon*) (Polyorganosiliziumverbindungen) | !.245 g | 4,4 | 20,7 | 423 |
2 | Nylon (Polyamid) | 150 | |||
3 | Bakelit (Phenoplaste, Aminoplaste, | 150 | 5,6 | 30,0 | 59.5 |
Epoxid-, Furan- und Polyesterharze) | 33,0 | 57,0 | |||
4 | Teflon (Polytetrafluoräthylen) | 100 | 10.0 | 47,0 | 130,0 |
5 | Polyvinylchlorid | 100 | 13.0 | 85.0 | 126.0 |
6 | Paraffin (fest) | 150 | 24,0 | 13.6 | 20.4 |
7 | Polyäthylen | 140 | 39.0 | ||
8 | Plexiglas (Polyacrylate) | 100 | 6,8 |
Claims (4)
1. Verfahren zum Abbau von in Abwässern oder Schlämmen enthaltenen polymeren Kunststoffen, insbesondere
von Polyamiden, Phenolharzen, Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polytetrafluoräthylen,
Polymethacrylsäureestern oder Siliconen. dadurch gekennzeichnet, daß man diese Abwasser oder
Schlämme nach Zusatz einer geringen Menge Salzsäure über eine große Oberfläche leitet und dabei der
gleichzeitigen und gemeinsamen Einwirkung von Sauerstoff und Licht von einer Wellenlänge zwischen 200
und 2000 nm aussetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Netzmittel oder Emulgator zugesetzt
ίο wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß indifferente anorganische Stoffe
zugesetzt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei erhöhter Temperatur
gearbeitet wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2462994A DE2462994C2 (de) | 1974-02-23 | 1974-02-23 | Verfahren zum Abbau von in Abwässern oder Schlämmen enthaltenen polymeren Kunststoffen |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2408778A DE2408778C2 (de) | 1974-02-23 | 1974-02-23 | Verfahren zum Abbau von in Abwässern enthaltenen Pseudohalogeniden |
DE2462994A DE2462994C2 (de) | 1974-02-23 | 1974-02-23 | Verfahren zum Abbau von in Abwässern oder Schlämmen enthaltenen polymeren Kunststoffen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2462994C2 true DE2462994C2 (de) | 1984-10-11 |
Family
ID=25766686
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2462994A Expired DE2462994C2 (de) | 1974-02-23 | 1974-02-23 | Verfahren zum Abbau von in Abwässern oder Schlämmen enthaltenen polymeren Kunststoffen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2462994C2 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2158714A5 (en) * | 1971-10-29 | 1973-06-15 | Elf Entr Rech Activit | Destroying organic trace pollutants (esp phenols) in water - - by uv irradiation |
DE2300273A1 (de) * | 1972-01-07 | 1973-07-19 | Toray Industries | Vorrichtung fuer fotoreaktionen |
-
1974
- 1974-02-23 DE DE2462994A patent/DE2462994C2/de not_active Expired
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2158714A5 (en) * | 1971-10-29 | 1973-06-15 | Elf Entr Rech Activit | Destroying organic trace pollutants (esp phenols) in water - - by uv irradiation |
DE2300273A1 (de) * | 1972-01-07 | 1973-07-19 | Toray Industries | Vorrichtung fuer fotoreaktionen |
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