DE2549707C3

DE2549707C3 - Verfahren zur Regenerierung von Aktivkohle

Info

Publication number: DE2549707C3
Application number: DE2549707A
Authority: DE
Inventors: Itaru Fukinbara; Okayama Kurashiki; Hiroshige Ibaragi Okamoto; Mitsuo Ibaragi Takano; Shiro Watanabe; Nobumitsu Yano; Katsumi Yuasa
Original assignee: Asahi Kasei Kogyo KK
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1974-11-07
Filing date: 1975-11-06
Publication date: 1981-02-12
Also published as: US4026795A; GB1488067A; DE2549707A1; JPS5743300B2; DE2549707B2; JPS5163383A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regenerierung von mit Adsorbaten beladener Aktivkohle. Dieses Verfahren ermöglicht die wirksame Regenerierung ohne Verschlechterung des Adsorptionsvermögens und der mechanischen Festigkeit durch Entfernen der Adsorbate mit flüssigem Dimethyläther oder einem Gemisch von flüssigem Dimethyläther und Wasser und die wirksame Konzentrierung und Gewinnung der in den desorbierlen Adsorbaten enthaltenen wertvollen Stoffe.

Aktivkohle wird in großtechnischen Verfahren zur Rückgewinnung, Reinigung und Trennung verwendet und beispielsweise in großem Umfange für die Entfärbung, Desodorisution und Raffination von Zwischenprodukten und Endprodukten in der Nahrungsmittelindustrie, chemischen Industrie und pharmazeutischen Industrie sowie zur Behandlung von Abgasen und Aufbereitung von Abwasser und Wasser eingesetzt. Um die Aktivkohle wirtschaftlich im großtechnischen Maßstab zu verwenden, muß die ausgebrauchte Kohle vor der Wiederverwendung regeneriert werden. Verschiedene Regenerierungsverfahren wurden bisher vorgeschlagen und in der Praxis eingesetzt, jedoch sind alle diese bekannten Verfahren noch ungenügend in bezug mjf den Wirkungsgrad der Regenerierung und die Aufrechterhaltung der mechanischen Festigkeit der regenerierten Aktivkohle. Es besteht somit ein starkes Bedürfnis für die Entwicklung eines wirksamen und wirtschaftlichen Regenerierungsverfahrens.

Als Beispiele üblicher Verfahren zur Regenerierung von Aktivkohle sind ein Niedertemperaturverfahren, bei dem die gebrauchte Aktivkohle mit Wasserdampf o. dgl. auf eine Temperatur von 100 bis 400"C erhitzt wird, ein Hochtemperaturverfahren, bei dem die gebrauchte Aktivkohle auf eine Temperatur von 600 bis 1000 C erhitzt wird, ein chemisches Regenerierungsverfahren unter Verwendung einer Säure oder eines Alkalis, ein Naßoxydalionsverfahren und ein mikrobielles Zersetzungsverfahren /u nennen. Für Fliissigphasenbetrifh verwendete Aktivkohle kann jedoch nicht regeneriert werden, es sei denn, sie wird dem Hochtemperaturverfahren, d.h. einer Reaktivierung oder thermischen Regenerierung unterworfen, bei der die Regenerierung unter den gleichen Bedingungen erfolgt die für die Herstellung der Aktivkohle angewandt werden. Ferner sind die Regenerierungsbedingungen, z. B. die Wasserdampfmenge und die VerweiSzeit in einem Regenerierungsofen, verschieden in Abhängigkeit von den Mengen und Eigenschaften der Aktivkohle. Daher nimmt im allgemeinen der Regenerierungsverlust mit länger werdender Verweilzeit übermäßig starker Luftzufuhr u.dgl. zu, während gleichzeitig die mechanische Festigkeit der regenerierten Aktivkohle verschlechtert wird. Ferner verursachen in einigen Fällen die Abgase des Regenerierungsofens eine sekundäre Luftverunreinigung. Außerdem erhöht der Handhabungsverlust in der Regenei<i~.rungsstufe den Gesamtverlust bei der Regenerierung.

Im Gegensatz hierzu hat die chemische Regenerierung, bei der die Kohle nicht auf hohe Temperaturen erhitzt wird, den Vorteil, daß der Regenerierungsverlust verringert werden kann, jedoch ist der Regenerierungsgrad ungenügend und niedriger als beim thermischen Regenerierungsverfahren, und sowohl der Abfall aus der gebrauchten Kohle als auch die für die Regenerierung verwendeten Chemikalien müssen vollständig aufgearbeitet und behandelt werden. Demgemäß ist dieses Verfahren mit Ausnahme von wenigen speziellen Fällen schwierig wirtschaftlich durchzuführen. Ferner ist die Entwicklung weder des Naßoxydationsverfahrens noch des mikrowellen Zersetzungsverfahrens bisher über das Forschungsstadium hinausgekommen.

Aus der DE-PS 5 91096 ist ein Verfahren zur Regeneration von Aktivkohle bekannt, bei dem die eigentliche Regeneration durch eine Oxydation der Verunreigungen bei Temperaturen von 400⁰C und mehr vorgenommen wird. Gegebenenfalls kann diese Reinigung* durch anorganische Lösungsmittel vervollständigt werden.

Aus der DE-PS 7 48 535 ist ein Verfahren zur Regenerierung von Adsorbentien insbesondere Aktivkohle bekannt, bei dem Schwefelkohlenstoff mit Wasser und alkalischen Lösungen entfernt wird. Die als Nebenprodukt gebildete Schwefelsäure wird durch die wäßrige alkalische Lösung entfernt. Es handelt sich somit um ein spezielles Verfahren, das nicht universal eingesetzt werden kann.

Aus der DE-OS 2242 164 ist es bekannt, die Aktivkohle mit organischen, aprotiscAen Lösungsmitteln insbesondere Pyridin und Methyläthylketon zu regenerieren. Da diese Lösungsmittel jedoch unterschiedliehe Stoffklassen zu lösen vermögen, müssen die beiden Lösungsmittel hintereinander angewendet werden. Außerdem ist zur Entfernung der Lösungsmittel anschließend ein Ausblasen der Kohle mit mehr als 200° C heißen Inertgasen erforderlich.

Die vorstehend genannten verschiedenen Verfahren wurden bisher für die Regenerierung von Aktivkohle bekannt und angewendet, jedoch kann mit ihnen nur körnige Aktivkohle regeneriert werden, Pulverförmige Aktivkohle, die ein höheres Adsorptionsvermögen hat und somit größere Mengen als körnige Aktivkohle zu adsorbieren vermag, wird nach dem Gebrauch ohne Regenerierung verworfen, weil der Verlust bei der thermischen Regenerierung so hoch ist, daß die Regenerierung wirtschaftlich uninteressant ist. Demgemäß besteht ein großes Bedürfnis für die Entwicklung eines Regenerierungsverfahrens, das diese Nachteile

der bekannten Verfahren vermeidet und die Regenerierung mit hoher Regenerierungsgeschwindigkeit, hohem Regenerierungsgrad und verringertem Regenerierungsverlust sowie auch die Regenerierung voi: pulverförmiger Aktivkohle mit wirtschaftlichen Vorteilen ermög- licht

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß der Patentansprüche gelöst Dieses erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Regenerierung von gebrauchter Aktivkohle, die mit Adsorbaten beladen ist, die in ι ο flüssigem Dimethyläther oder Wasser löslich oder dispergierbar sind (z. B. organische Lösungsmittel wie Phenol, Benzol und Xylol, synthetische waschaktive Substanzen wie Alkylbenzolsulfonate, Farbstoffe wie Methylenblau, BTB und Kxesolrot, Vitamine wie Vitamin A und Tocopherol, Fette und öle wie Sojabohnenöl und Palmöl, Verunreinigungen in gewerblichen Abfällen und Abwasser, Karamelfarbe in Melasse u.dgl.).

Die Erfindung amfaßt ferner ein Verfahren der vorstehend beschriebenen Art, das die zusätzliche Stufe einer Konzentrierung und Rückgewinnung wertvoller Stoffe aus der beim Regenerieruiigsverfahren erhaltenen Desorptionsflüssigkeit umfaßt

Insbesondere sind beim Regenerierungsverfahren gemäß der Erfindung komplizierte Aroeitsschritte oder komplizierte Apparaturen völlig unnötig, und die Regenerierung kann im allgemeinen sehr einfach durchgeführt werden, indem die gebrauchte Kohle mit flüssigem Dimethyläther oder einem Gemisch von flüssigem Dimethyiather und Wasser durch Rühren, Kolonnenextraktion usw. uMct Dm« U- und Temperaturbedingungen, unter denen -der Dimethyläther im flüssigen Zustand bleibt (unter einem "!ruck von 3 bis 5 kg/cm² bei Raumtemperatur oder unter Normaldruck bei einer Temperatur von weniger als —25°C), zusammengeführt und von der Aktivkohle eine Dimethylätherlösung, die die desorbierten Adsorbate enthält, oder eine Dimethylätherlösung, die die desorbierten Adsorbate und Wasser enthält, durch Zentrifu- galabscheidung, Ritratton usw. abgetrennt wird.

Der überwiegende Teil des in der Aktivkohle verbliebenen restlichen Dimethyläthers läßt sich leicht unter normalen Temperatur- und Druckbedingungen abtrennen, und die restliche Spurenmenge des Dirnethyläthers läßt sich durch leichte Erhöhung der Temperatur oder leichte Senkung des Drucks vollständig entfernen. Im Gegensatz hierzu ist bei Verwendung von Diäthyläther, Chloroform, Petroläther, Hexan o. dgl. als Desorptionslösungsmittel oder Regenerierungsmittel das Desorptionslösungsmittel auch dann, wenn die Desorption erfolgt ist, in der Aktivkohle adsorbiert, so daß keine gute Regenerierung der Aktivkohle erreichbar ist. Dagegen ist bei der erfindungsgemäßen Verwendung von Dimethyläther als Desorptionslösungsmittel die Abtrennung der desorbierten Adsorbate vom Dimethyläther leicht unter normalen Temperatur- und Druckbedingungen erreichbar, und die Abtrennung kann durch leichte Korrektur des Drucks oder der Temperatur nach Bedarf m verbessert und verstärkt werden. Der abgetrennte Dimethyläther kann nach Bedarf raffiniert und dann verflüssigt und für die Regenerierung wiederverwendet werden.

Wenn die Adsorbate wertvoll sind oder wertvolle hi Stoffe enthalten, lassen sich diese Wertstoffe leicht in konzentrierter Form durch Entfernen oder Abdampfen des Dimethyläthers von der Desorptionsflüssigkeit gewinnen. Bei den bekannten Verfahren werden organische Lösungsmittel, z.B. Benzol, Toluol und Xylol, durch Erhitzen mit Wasserdampf von der Aktivkohle desorbiert und gewonnen. In diesem Fall ist es jedoch schwierig, diese organischen Lösungsmittel nach der Desorption vom kondensierten Wasser abzutrennen, so daß eine Destillationskolonne oder Rektifizierkolonne für die Durchführung dieser Trennung unerläßlich ist Ferner ist es zur Entfernung von organischen Lösungsmitteln aus dem nach dieser Kolonnenbehandlung zurückbleibenden kondensierten Wasser erforderlich, das kondensierte Wasser weiter aufzuarbeiten.

im Gegensatz hierzu lassen sich beim Verfahren gemäß der Erfindung, das mit flüssigem Dimethyläther arbeitet, diese organischen Lösungsmittel leicht vollständig vom Dimethyläther lediglich durch Verwendung einer einfach aufgebauten Destillationskolonne abtrennen, so daß die vorstehend genannten Nachbehandlungen überflüssig sind.

Dimethyläther ist chemisch verhältnismäßig stabil und bildet unter normalen Bedingungen kein Peroxyd oder Kondensat Er fällt als Nebenprodukt bei der Herstellung von Methanol an oder kann aus Methanol leicht mit niedrigen Kosten hergestellt werden. Ferner hat Dimethyläther ein Molekulargewicht von 46 und einen Druchmesser der Molekülquerschnittsfläche von nur 5 A. Trotzdem er ein Äther ist, ist er etwas polar. Außerdem hat Dimethyläther nicht nur ein besseres Eindringvermögen in Stoffe als andere Lösungsmittel, sondern er ist auch mit Wasser gegenseitig löslich, und zwar sind bei 20⁰C 54 g Dimethyläther in 100 g Wasser löslich, während 63 g Wasser in 100 g Dimethyläther löslich sind. Daher hat Dimethyläther bei gleichzeitiger Anwesenheit von Wasser ein höheres Extraktionsvermögen für die Behandlung von gebrauchter, mit hydrophilen Substanzen beladener Aktivkohle. Dimethyläther hat ferner einen niedrigen Siedepunkt von — 24,9°C unter Normaldruck und ist bei normaler Temperatur unter Normaldruck leicht verdampfbar oder dispergierbar. Dimethyläther ist vom Extrakt leicht abtrennbar, so daß darin enthaltene wertvolle Stoffe ebenfalls leicht gewonnen werden können.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung kann die ausgebrauchte Aktivkohle, die mit adsorbierten oleophilen und/oder hydrophilen Substanzen beladen ist, mit flüssigem Dimethyläther allein behandelt werden. Wenn jedoch die gebrauchte Kohle mit einer adsorbierten hydrophilen Substanz beladen ist, wird sie vorteilhaft mit einem Gemisch von flüssigem Dimethyläther und Wasser behandelt. Wenn die mit einer adsorbierten hydrophilen Substanz beladene Aktivkohle mit flüssigem Dimethyläther allein behandelt wird, ist eine längere Zeit für die Behandlung erforderlich.

Gewerbliche oder städtische Abwässer enthalten im allgemeinen als Verunreinigungen sowohl hydrophile als auch oleophile Stoffe. Es ist zu bemerken, daß Aktivkohle, die für die Aufbereitung solcher gewerblichen oder städtischen Abwässer verwendet worden ist, im allgemeinen Wasser enthält. Daher enthält das Regenerierungssystem auch dann, wenn kein zusätzliches Wasser neben dem flüssigen Dimethyläther verwendet wird, flüssigen Dimethyläther und Wasser. In einem solchen Fall kann das Verfahren gemäß der Erfindung vorteilhaft ohne Verwendung von zusätzlichem Wasser durchgeführt werden.

Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung unter alleiniger Verwendung von Dimethyl-

äther kann das Gewichtsverhältnis von gebrauchter Kohle zu flüssigem Dimetbyläther im Regenerierungssystem I :0,5 bis 1 :50, vorzugsweise 1 :10 bis 1 :20 betragen. Bei Verwendung eines Gemisches von flüssigem Dimethyläther und Wasser als Regenerierungsmittel kann das Gewichtsverhältnis von gebrauchter Kohle zu Wasser zu flüssigem Dimethyläther 1/0,1—25/0^—50, vorzugsweise 1/0,5—5/10—20 betragen.

Wie bereits erwähnt, wird vorzugsweise ein Gemisch von Dimethyläther und Wasser verwendet, wenn das Adsorbat eine hydrophile Substanz ist In diesem Fall werden gute Ergebnisse erhalten, indem einfach dem Dimethyläther Wasser in einer zur Auflösung des hydrophilen Adsorbats genügenden Menge zugesetzt wird. Besonders bevorzugt wird die Durchführung der Desorption unter Bedingungen, unter denen die mit dem Dimethyläther vorhandene Wassermenge die Sättigungslöslichkeit übersteigt

Die Kontaktzeit zwischen gebrauchler Kohle und Lösungsmittel ist verschieden in Abhängigkeit vom Verhältnis von Wasser zu Dimethyläther, von der Löslichkeit der Adsorbate in Wasser und Dimethyläther, von der Dispergierungsgeschwindigkeit und Teilchengröße der Aktivkohle, jedoch ist im allgemeinen eine Zeit von etwa 5 bis 60 Minuten, in vielen Fällen bis 30 Minuten ausreichend.

Durch die Erfindung werden die folgsnden drei großen Vorteile erzielt:

30

1. Beim Verfahren gemäß der Erfindung kann die Regenerierung ohne Rücksicht auf die Phase oder den Zustand, in dem die Aktivkohle verwendet wird, erreicht werden, d. h. die Aktivkohle kann in dem gleichen Zustand, in dem sie tatsächlich für die Adsorption verwendet wird, ohne Trocknen o. dgl. regeneriert werden. Beispielsweise kann Aktivkohle, die in einer Flüssigphase vorliegt oder eine große Wassermenge enthält, z. B. für die Aufbereitung von Abwasser verwendete Aktivkohle, im flüssigkeitsreichen Zustand als solche auf Grund der gegenseitigen Löslichkeit von Dimethyläther und Wasser regeneriert werden.

2. Die Regenerierung kann bei beliebigen Temperaturen, z. B. bei Raumtemperatür durchgeführt wer- den. Daher können Störungen, die bei der thermischen Regenerierung beobachtet werden,

z. B. Abbau der Aktivkohle, Verkohlung von Adsorbaten und Abscheidung von Asche auf der Aktivkohle, beim Verfahren gemäß der Erfindung vermieden werden, und keinerlei Regenerierungsverlust oder Abbau und Verschlechterung werden beim Verfahren gemäß der Erfindung verursacht. Auf Grund dieses Vorteils ermöglicht dieses Verfahren die wirksame Regenerierung von pulverförmiger Aktivkohle. Die Regenerierung von pulverförmiger Aktivkohle kann unter den gleichen Bedingungen und in der gleichen Weise wie die Regenerierung von körniger Aktivkohle erfolgen.

3. Beim Verfahren gemäß der Erfindung sind keine komplizierten Vorrichtungen für die Regenerierung notwendig, und die ausgebrauchte Kohle muß nicht unbedingt für die Regenerierung entnommen oder bewegt werden. Wenn flüssiger Dimethyläther allein durch Ventilbetätigung in die Regene rierungsapparatuf eingeführt wird, dient die Adsorptionsvorrichtung als Regenerierungsvorrichtung. Daher hat das Verfahren gemäß der Erfindung gegenüber den bekannten Verfahren den großen Vorteil, daß der Handhabungsverlust der Aktivkohle während der Regenerierung stark vermindert werden kann und mechanischer Abrieb der Aktivkohle oder eine Verschlechterung ihrer Festigkeit ausgeschlossen ist.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, wird durch die Erfindung ein neues wirksames Regenerierungsverfahren für Aktivkohle verfügbar, die für die Adsorption in der Gasphase oder in der Flüssigphase eingesetzt wird.

Die Erfindung wird durch die folgenden Versuche und Beispiele weiter erläutert

Versuch 1

Körnige Aktivkohle (Handelsbezeichnung »Adgencoal«, Hersteller Adgen Kabushiki Kaisha, Japan), die für die Aufbereitung von Abwasf/.ji verwendet worden war, das synthetische waschaktive Sr-bstanzen (hauptsächlich Dodecylbenzolsulfonsäure) enthielt, wurde nach dem Regenerierungsverfahren gemäß der Erfindung und nach dem bekannten thermischen Regenerierungsverfahren unter Verwendung eines Elektrodrehofens behandelt Die beiden Regenerierverfahren wurden durch Messen der Jodadsorption und des Karamel-Entfärbungsg.-üdes (nach der Prüfmethode j IS K-1470 für pulverförmige AktivkoIJe), des Schüttgewichts, des Aschegehalts und der Teilchengrößenverteilung bei ungebrauchter neuer Kohle, ausgebrauchter Kohle und regenerierter Kohle verglichen. Die Regenerierung gemäß der Erfindung wurde wie folgt durchgeführt: In eine kontinuierlich arbeitende Extraktionskolonne mit einem Fassungsvermögen von 1 I wurden 100 g (gerechnet als Trockengewicht der ungebrauchten Kohle) gebrauchte Aktivkohle gegeben. Die kontinuierliche Extraktion wurde 15 Mimten bei einer Temperatur von 25° C und einem Druck von 4,2 kg/cm² durchgeführt, während flüssiger Dimethyluther in einer Menge von 50 ml/Minute durchgeleitet wurde. Nach dieser Regenerierung der Aktivkohle durch Waschen wurde sie unter Verwendung eines Drahtsiebs einer Maschenweite von 0,149 mm von der Dimethylätherlösung abfiltriert Die Dimethylätherlösung wurde in einem geschlossenen System mit einem Temperaturgradienten von 40—18°C fraktioniert. Der abgedampfte Dimethyläther wurde verflüssigt und zurückgewonnen. Die Aktivkohle wurde zum Abdampfen und Entfernen des restlichen Dimethyläthers 30 Minuten bei 25³C und 20 mm Hg gehalten. Die erhaltene Aktivkohle wurde dann den Prüfungen unterworfen.

Die Regenerierung nach dem thermischen Regenerierverfahren wurde wie folgt durchgerührt: In einen Elektrodrehofen wurden 100 g (gerechnet als Trockengewicht der neuen ungebrauchten Kohle) der gleichen oben genannten Aktivkohle gegeben, worauf die thermische Regenerierung 15 Minuten bei einer Regenenerungstemperatur von 800⁰C 15 Minuten durchgeführt wurde, während Wasserdampf in einer Menge von 50 g/Std. zugeführt wurde Die erhaltene Aktivkohle wurden den Prüfungen unterworfen.

Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 genannt. Sie zeigen eindeutig, daß das Regenerierverfahren gemäß der Erfindung dem thermischen Regenerierverfahren in bezug auf Regenerierungsgeschwindigkeit und -grad und Verschlechterung der mechanischen Festigkeit der regenerierten Kohle überlegen ist.

25 49 707

7

Tabelle I

Regenerierte

j"

In 100 g (Trockengewicht) körniger Aktivkohle

65

In !50 g körniger Aktivkohle (»Adgencoal«) wurden

8

2,9

2,3

6,9

thermische

(»Adgencoal«. Hersteller Adgen Kabushiki Kaisha)

6 g des Farbstoffs »Procion Red« adsorbiert Die mit

Regenerierun;

wurden 30 g Benzol absorbiert. Die mit dem Benzol

Farbstoff beladene Aktivkohle wurde in drei Teile von

Cohle Gebrauchte Neue

Drahtsiebes einer Maschenweite von 0,149 mm abge

beladene Aktivkohle wurde in ein Druckgefäß gegeben,

erfindungs- ^{Kohle K}°^hlc

trennt Die Dimethylätherlösung wurde in einem

Trockengewicht (g) nach 89

das ein Fassungsvermögen von 1 I hatte und mit einem 4r

\ gemäße

geschlossenen System bei einem Temperaturgradienten

Regenerierung

Magnetrührer versehen war. In das Druckgefäß wurden

Regenerierung

von 40° bis 18° C fraktioniert. Der verdampfte

Schüttgewicht, g/cm¹ 0,54

inn r, niicri^r r>;^=.u..u.u„_ .._.„ r\_.~L „:„„„f.-.u_.

99

Dimethyläther wurde verflüssigt und zurückgewonnen.

Aschegehalt, % 5,8

Der Inhalt wurde 30 Minuten bei einer Temperatur von

Die in der restlichen Flüssigkeit enthaltene Benzolmen

Jodadsorption, mg/g 1020

25⁰C und einem Druck von 42 kg/cm² gerührt (40

0,51 0,59 0,51

ge wurde bestimmt. Die abgetrennte Aktivkohle wurde

Caramel-Deodorisierungs- 80,6

Zyklen/Minute), um das Benzol zu extrahieren und die 4

3,6 5,5 3,5

zur Entfernung des restlichen Dimethyläthers durch

grad. %

Aktivkohle zu regenerieren. Die Aktivkohle wurde dann

1078 660 1100

Abdampfen 30 Minuten bei 25° C und 20 mm Hg stehen

Teilchengrößenverteilung

durch übliche Filtration unter Verwendung eines

93,5 70,0 93,8

„i__ „ „..r j;„ au·:..ι ui_ . „ _j„ r\:_

größer als

Tabelle 2

vorstehend beschriebenen Maßnahmen wurden zwei

1,410mm 1,0

mal bzw. dreimal wiederholt, worauf die vorstehenden

•

1,190-1,410mm 13,2

> Messungen in der gleichen Weise durchgeführt wurden.

1,000-1,190mm 22,8

Zurückgewonnenes Benzol,

2,1 2,1 4,8

Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2

1,0-0,840 mm 24,4

Benzolrückgewinnung, %

29,5 29,4 23,4

genannt

0,59-0,840 mm 29,8

Trockengewicht der regene

30,7 30,9 23,4

0,5-0,59 mm 4,9

rierten Aktivkohle, g

19,7 19.7 19,6

Zahl der Wieder

0,35-0,5 mm 3,3

15,7 15,6 19,2

holungen der Behandlung
1 2 3

kleiner als

Versuch 3

2,0

g 28 29 30

0.35 mm 0,8

90,3 96,7 100

0,3

103 101 99

Versuch 2

je 52 g unterteilt Einer dieser Teile diente als Probe der

gebrauchten Aktivkohle. Einer der übrigen Teile wurde

mit Dimethyläther allein und der andere mit einem

Dimethyläther-Wasser-Gemisch behandelt (nachste

hend als regenerierte Kohle I bzw. regenerierte Kohle II

bezeichnet). Die Jodadsorption und derCaramel-Entfär-

bungsgrad wurden für die gebrauchte Kohle, die regenerierte Kohle I, die regenerierte Kohle Il und neue frische Kohle bestimmt.

Die Behandlung mit Dimethyläther allein wurde wie folgt durchgeführt: In ein Druckgefäß, das ein Fassungsvermögen von I I hatte und mit einem Maf; etrührer versehen war, wurden 52 g der oben genannten gebrauchten Aktivkohle gegeben. Dan,¹, wurden 100 g flüssiger Dimethyläther unter Druck in das Gefäß eingeführt. Die Regenerierung durch F.xtraktion wurde 15 Minuten bei einer Temperatur von 25 C und einem Druck von 4,2 kg/cm- unter Rühren (100 Zyklen/Min.) durchgeführt Die regenerierte Aktivkohle wurde von der Dimethyliitherlösung durch übliche Filtration durch ein Drahtnet/ einer Maschenweite von 0.149 mm abgetrennt. Die vorstehend beschriebenen llehandlungen wurden dreimal wiederholt, worauf die Aktivkohle zur Entfernung von restlichem Dimethyläther, der an der Aktivkohle haftete, 30 Minuten bei 40"C und 20 mm Hg stehen gelassen wurde.

Tabelle 3

Die Behandlung mit dem Dimethyläther-Wasser-Gemisch wurde wie folgt durchgeführt: In ein Druckgefäß, das ein Fassungsvermögen von 1 I hatte und mit einem Magnetrührer versehen war, wurden 52 g der vorstehend genannten gebrauchten Aktivkohle gegeben. In das Gefäß wurden dann 40 g Wasser und 100 g flüssiger Dimethyläther unter Druck eingeführt. Die Regenerierung durch Extraktion wurde 15 Minuten bei einer Temperatur von 25°C und einem Druck von 4,2 kg/cmunter Rühren (100 Zyklen/Min.) durchgeführt. Die Aktivkohle wurde dann von der Dimethylätherlösung in üblicher Weise durch Filtration durch ein Drahtsieb einer Maschenweite von 0,149 mm abgetrennt. Die vorstehend beschriebenen Behandlungen wurden dreimal wiederholt, wobei in jedem Fail 40 g Wasser zugesetzt wurden. Die in dieser Weise regenerierte Aktivkohle wurde zur Entfernung von restlichem Dimethyläther. der an der Aktivkohle haftete. 30 Minuten bei 40⁰C und 20 mm Hg gehalten. Die erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 3 genannt.

Probe

Regenerierte Kohle I Regenerierte
Kohle Il

Gebrauchte
Kohle

Neue
Kohle

Jodadsorption, mg/g 1200

Caramel-Entfärbungsgrad, % 80

Beispiel 1

Körnige Aktivkohle (»Adgencoal«), die für die r> Aufbereitung von Abwasser verwendet worden war, das synthetische waschaktive Substanzen (hauptsächlich Dodecylbenzolsulfonsäure) enthielt, wurde nach dem Verfahren gemäß der Erfindung und nach dem üblichen thermischen Regenerierungsverfahren regeneriert. Der ■»(> ABS-Wert (Japanese Service Water Association-Norm, jwvvA K.-IIJJ und aer Caramel-tnttarDungsgrad wurden für ungebrauchte frische Kohle, ausgebrauchte Kohle und regenerierte Kohle bestimmt.

Die Regenerierung nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wurde wie folgt durchgeführt: In ein Druckgefäß, das ein Fassungsvermögen von 1 I hatte und mit einem Magnetrührer versehen war, wurden 100 g (88 g als neue, ungebrauchte Kohle gerechnet) nicht getrocknete gebrauchte Kohle mit einem Wassergehalt von 5% und 300 g flüssiger Dimethyläther unter Druck eingeführt. Die Extraktion wurde 60 Minuten bei einer Temperatur von 25° C und einem Druck von 4,2 kg/cm² unter Rühren (40 Zyklen/Minute) in der gleichen Weise wie beim Versuch 1 durchgeführt. Die Dimethylätherlösung wurde abfiltriert und die gewaschene Aktivkohle zur Entfernung von restlichem Dimethyläther durch Verdampfen 30 Minuten bei 25°C und 20 mm Hg gehalten. Die so erhaltene regenerierte Aktivkohle (53 g) wurde in der gleichen Weise wie die t>o gemäß der Erfindung regenerierte Probe getestet.

Die Regenerierung nach dem thermischen Verfahren wurde wie folgt durchgeführt: Fn einen mehrstufigen Ofen wurden 50 kg der gleichen gebrauchten Aktivkohle wie beim vorstehend beschriebenen Verfahren e5 gegeben und 30 Minuten auf eine Regenerierungstemperatur von 850 bis 950⁰C erhitzt, während Dampf in einer Menge von 40 kg'Stunde zugeführt wurde. Die so 1570
96

800
70

1580
98

regenerierte Aktivkohle (27 kg) wurde als die nach dem üblichen Verfahren regenerierte Vergleichsprobe getestet. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 4 genannt.

Tabelle 4

ABS-Wert*)

Caramel-

Entfär-

bungsgrad

Nach dem thermischen 27 91

Verfahren regenerierte

Probe

Erfindungsgemäß 26 91

regenerierte Probe

Ausgebrauchte Kohle 80 61

Frische ungebrauchte Kohle 24 92

*) ABS-Wert Aktivkohlemenge, die erforderlich ist, um den restlichen ABS-Wert einer 0,5 ppm enthaltenden Lösung in einer Stunde auf 0,5 ppm zu bringen.

Beispiel 2

Körnige Aktivkohle (Handelsbezeichnung »Kuraray Coal G LC«, Hersteller Kuraray Chemical Kabushiki Kaisha, Japan), die für die Entfärbung von Farbstoff enthaltendem Abwasser (das verschiedene Farbstoffe, oberflächenaktive Verbindungen, Schlichtemittel und ölige Mittel, die zum Färben von Reyon und Nylon verwendet werden, enthielt) verwendet worden war, wurde nach dem Verfahren gemäß der Erfindung und nach dem thermischen Verfahren regeneriert Die (odadsorption und der Caramel-Entfärbungsgrad wur-

Il

den jeweils für die frische ungebrauchte Kohle, die gebrauchte Kohle und die regenerierte Kohle bestimmt. Als Probe, die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung regeneriert wurde, wurden 62 g regenerierte Kohle verwendet, di" durch Behandlung von 100 g (62 g als frische ungebrauchte Kohle gerechnet) der ausgebrauchten Kohle in der in Beispiel I beschriebenen Weise erhalten worden war. Als Vergleichsprobe, die

Tabelle 5

nach dem thermischen Verfahren regeneriert worden war, wurden 57 g regenerierte Kohle verwendet, die erhalten worden war, indem 100 g gebrauchte Kohle in einen elektrischen Drehofen gegeben und 15 Minuten auf eine Temperatur von 850⁰C erhitzt wurden, während Wasserdampf in einer Menge von 50 g/Stunde zugeführt wurde. Die Ergebnisse der Messungen sind nachstehend in Tabelle 5 genannt.

Regenerierte Kohle

thermische Regenerierung

Regenerierung gemiiß der Erfindung

Gebrauchte
Kohle

Frische Kohle

Karamel-Entfarbungsgrad, % !500
93

7'!0
72

!580 97

Beispiel 3

Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wurden 220 g (95 g als frische ungebrauchte Kohle gerechnet) pulverförmige Aktivkohle (Handelsbezeichnung »Shirasagi DW«, Hersteller Takeda Yakuhin), die für die Ausbereitung von städtischem Abwasser verwendet worden war und einen Wassergehalt von 50% hatte, regeneriert. Hierzu wurde die gebrauchte Kohle in ein Druckgefäß gegeben, das ein Fassungsvermögen von 1 I hatte und mit einem Magnetrührer versehen war, worauf 500 g flüssiger Dimethyläther unter Druck eingeführt wurden. Die Extraktion wurde 30 Minuten bei einer Temperatur von 25°C und einem Druck von 4,2 kg/cm·* unter Rühren (40 Zyklen/Minute) durchgeführt. Die behandelte Aktivkohle wurde dann durch Filtration durch Watte von der Dimethylätherlösung

r. abgetrennt. Die abgetrennte Aktivkohle wurde zur Entfernung von Dimethyläther, der an der Aktivkohle haftete, 60 Minuten bei 25°C und 20 mm Hg gehalten.

Hierbei wurden 85% regenerierte Aktivkohle erhalten.

Die Adsorption von Phenol (nach der Methode

ω ]WWA K-113 zur Prüfung von pulverförmiger Aktivkohle für städtisches Gebrauchswasser) und die Adsorption von Methylenblau wurden für die frische ungebrauchte Kohle, die gebrauchte Kohle und die regenerierte Kohle gemessen. Die erhaltenen Ergebnis-

j-, se sind nachstehend in Tabelle 6 genannt.

Tabelle 6

Probe

Frische Kohle Gebrauchte
Kohle

Adsorption von Phenol, mg/g Adsorption von Methylenblau, mg/g 34
141

Regenerierte Kohle

47 250

Beispiel 4

Körnige Aktivkohle (»Adgencoal«), die für die Entfärbung von Melasse verwendet worden war, wurde nach dem Verfahren gemäß der Erfindung regeneriert. In ein Druckgefäß, das ein Fassungsvermögen von 11 hatte und mit einem Magnetrührer versehen war, wurden 100 g (59 g als getrocknete frische Kohle gerechnet. Wassergehalt 30%) dieser Kohle gegeben. Dann wurden 94 g Wasser und 80 g flüssiger Dimethyläther unter Druck in das Gefäß eingeführt. Die Extraktion wurde 120 Minuten bei einer Temperatur von 20° C und einem Druck von 4,2 kg/cm² unter Rühren (50 Zyklen/Minute) durchgeführt Anschließend wurde die Aktivkohle mit Watte von der Dimethylätherlösung abgetrennt und 60 Minuten bei 60° C und 20 mm Hg gehalten. Der an der Aktivkohle adsorbierte Dimethyläther wurde entfernt, wobei 66 g (Wassergehalt 10%) einer Probe von regenerierter Aktivkohle erhalten wurden. Der Karamel-Entfärbungsgrad und die Adsorption von Methylenblau wurden für die regenerierte Kohle, die frische ungebrauchte Kohle und die gebrauchte Kohle gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 genannt

Tabelle 7

Probe

Frische Kohle

Gebrauchte
Kohle

Regenerierte Kohle

Karamel-Entfärbungsgrad, %

Adsorption von Methylenblau, mg/g 79
182

249

Beispiel 5

In ein Druckgefäß, das ein Fassungsvermögen von I I hatte und mit einem Magnetrührer versehen war, wurden 100 g eines Filtermittels gegeben, das pulverförmige Aktivkohle und Ton im Gewichtsverhältnis von 1 :5 enthielt und zum Entfärben und Raffinieren von Palmöl verwendet worden war. In das Gefäß wurden 300 g flüssiger Dimethyläther unter Druck eingeführt. Die Regenerierung durch Extraktion wurde 30 Minuten bei einer Temperatur von 25°C und einem Druck von 4,2 kg/cm² unter Rühren (40 Zyklen/Min.) durchgeführt.

Das Filtermittel wurde von der Dimethylätherlösung durch Filtration durch Watte entfernt. Der Dimethyläther wurde verdampft, verflüssigt und durch Fraktionierung mit einem Temperaturgradienten von 50 bis 18°C von der Dimethylätherlösung zurückgewonnen. Hierbei wurden 45 g Adsorbate erhalten. Geirennt hiervon wurde das Filtermittel, das die Waschflüssigkeit enthielt, 30 Minuten bei 25°C und 20 mm Hg gehalttn, um restlichen Dimethyläther abzudestillieren und zu entfernen. Hierbei wurden 55 g Filtermittel zurückgewonnen. Die vor und nach der Behandlung mit Dimethyläther bestimmten Analysenwerte für das Filtermittel sind in Tabelle 8 genannt.

Tabelle 8	Vor der	Nach der
Probe	Beiiaiiiiiung iiiii	Behaiiüiuiig mit
	Dimethyläther	Dimethyläther
	8,0%	5,7%
Wassergehalt	38,2%	-
Ölgehalt	10,2%	17,9%
Gehalt an pulver
förmiger Aktivkohle	43,6%	76,4%
Tongehalt

Das Regenerierungsverfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Aktivkohle mit flüssigem Dimethyläther regeneriert wird. Gemäß der Erfindung ist es möglich, Aktivkohle bei Raumtemperatur zu regenerieren, ohne die Phase oder den Zustand zu ändern, in dem die Aktivkohle für die Adsorption verwendet worden ist Daher ermöglicht das Verfahren gemäß der Erfindung die wirksame Regenerierung von pulverförmiger Aktivkohle, deren Regenerierung nach dem thermischen Regenerierungsverfahren ohne Regenerierungsverlust nicht möglich ist. Da es ferner beim Verfahren gemäß der Erfindung möglich ist, die Adsorption und Regenerierung kontinuierlich ohne Entnahme oder Ortsveränderung der gebrauchten Kohle durchzuführen, läßt sich ein Verlust an Aktivkohle durch mechanischen Abrieb wirksam verhindern. Ferner kann der als Regenerierungsmittel verwendete Dimethyläther sehr leicht zurückgewonnen und wiederholt verwendet werden. Da der Dimethyläther von der Desorptionsflüssigkeit leicht abgetrennt werden kann, ist es im Falle von Adsorbaten, die wertvolle Stoffe enthalten, möglich, die Wertstoffe sehr leicht zu gewinnen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regenerierung von Aktivkohle durch Behandlung der Aktivkohle mit einem -. organischen Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man die mit Adsorbaten beladene Aktivkohle mit flüssigem Dimethyläther in Berührung bringt und hierdurch die Adsorbate desorbiert und die Adsorbate von der Aktivkohle abtrennt m

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den flüssigen Dimethyläther zusammen mit Wasser verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den flüssigen Dimethyläther in r, einer Menge von 0,5 bis 50 g/g Aktivkohle verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den flüssigen Dimethyläther mit Wasser in einem Verhältnis von 0,5 bis 50 g zu 0,1 bis 25 g/g Aktivkohle verwendet