DE2654937A1 - Verfahren zur entfernung von phenolen und anderen organischen stoffen aus abwasser - Google Patents

Description

Verfahren zur Entfernung von Phenolen und anderen organischen Stoffen aus Abwasser

Die Erfindung betrifft die Entfernung von Phenolen und anderen organischen Stoffen aus Abwässern. Sie bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur fast vollständigen Entfernung dieser Stoffe durch Adsorption auf Kohle (char).

Während der letzten Jahre sind Beschränkungen auferlegt worden auf die Mengen und Arten von organischen Stoffen, die in die Umwelt abgelassen werden dürfen. Diese Beschränkungen sind immer strenger geworden. Ein Verfahren, das im allgemeinen heute benutzt wird, um organische Verunreinigungen aus Abwasser zu entfernen, ist eine biologische Behandlung. Studien zeigen, daß die Adsorption von organischen Verunreinigungen durch Aktivkohle ein kommerziell tragbares Verfahren ist, um städtische und industrielle Abwässer zu behandeln. Dieses Verfahren ist wirksamer als eine biologische Behandlung, da die Aktivkohle sowohl biologisch abbaubare und biologisch nicht abbaubare organische Substanzen

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adsorbiert in Mengen, die groß genug sind, die heutigen und zukünftigen Ausflußstandards zu erfüllen. Aktivkohle kann benutzt werden, um städtische Kanalisationsabwässer und Abwasser aus industriellen Anlagen, wie Raffinerien und chemischen Fabriken, zu behandeln. Außerdem hat man gefunden, daß Aktivkohle in wirksamer Weise dazu benützt werden kann, um Abwässer aus Verkokungs- und Kohlenvergasungsanlagen zu behandeln. Optimale Resultate sind bei einem solchen Adsorptionssystem dadurch erhalten worden, daß man das pH des Abwassers vor dem Kontakt mit der Aktivkohle richtig einreguliert, in dem Sinne, daß die organischen Verunreinigungen in ihrer nichtionisierten und mehr adsorptionsfähigen Form vorlagen. Die Aktivkohle hat wenig oder gar keinen Effekt auf das pH des Abwassers.

Die Erfindung schafft ein verbessertes Verfahren für die Behandlung von Abwasser mit künstlicher Kohle (char), im folgenden nur als "Kohle" bezeichnet. Gemäß der Erfindung hat man gefunden, daß eine fast vollständige Entfernung von Phenolen und anderen organischen Substanzen, die in Lösung dissozizieren unter Bildung von organischen Anionen und Wasserstoffionen, aus Abwasser erreicht werden kann, wenn man das Abwasser mit einer Kohle behandelt, die aus einem kohlenstoffhaltigen Material stammt, dessen Asche insgesamt mindestens 15 Gewichtsprozent Kalzium, Magnesium, Kalium und Natrium, ausgedrückt als Oxyde auf einer feuchtigkeitsfreien Basis, enthält, das pH der resultierenden Aufschlämmung bei einem Wert hält, der eine solche Größe hat, daß das Verhältnis der höchsten Dissoziationskonstante der organischen Verbindungen, die in dem Abwasser anwesend sind, zu der Wasserstoffionenkonzentration der Aufschlämmung geringer ist als ungefähr 0,1, und dann das gereinigte Abwasser gewinnt.

Das pH des Kohle-/Abwasserschlamms kann auf dem gewünschten Niveau dadurch gehalten werden, daß man entweder Mineralsäure direkt zu der Aufschlämmung gibt oder aber zu der Kohle, bevor sie mit dem Abwasser in Berührung gebracht wird. Das Abwasser kann aus den verschiedensten Quellen stammen. Es kann z.B. ein wässriger Abfluß sein von einer Kläranlage, die Kanalisationsabwässer behandelt. Das Abwasser kann aus Raffinerien, chemischen

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Fabriken, Vergasungsanlagen und ähnlichen industriellen Einrichtungen stammen. Die Kohle (char), die als Adsorptionsmittel geeignet ist, kann jedes beliebiges kohlenstoffhaltiges Produkt sein, das aus der partiellen thermischen Behandlung von Kohle oder anderen kohlenstoffhaltigen Materialien stammt, deren Asche mindestens 15 Gewichtsprozent Kalzium, Magnesium, Kalium und Natrium enthält, wobei dieser Prozentsatz sich auf die Oxyde auf einer feuchtigkeitsfreien Basis bezieht. So kann z.B. die Kohle, die im erfindungsgemäßen Verfahren angewandt wird, ein kohlenstoffhaltiges Produkt sein, das durch Karbonisierung, Vergasung, Pyrolyse oder Verflüssigung von Kohle erhalten wurde. Besonders günstig ist es, Kohlefeingut zu benutzen, das von dem Produkt Gas am Kopf einer Pliessbettvergaseranlage mitgetragen wird. Die Nutzbarmachung des unumgesetzten Kohlenstoffes, der in dem Peingut enthalten ist, durch Anwendung in dem Verfahren gemäß Erfindung erhöht die Wirtschaftlichkeit sowohl des Vergasungsprozesses wie auch des Verfahrens für die Abwasserbehandlung.

Arbeiten im Labor haben überraschenderweise gezeigt, daß Kohlefeingut, das aus der Vergasung gewisser Wyodakkohlen stammt, bei Aufschlämmung in destilliertem Wasser einen Schlamm ergibt, dessen pH sich wesentlich erhöht und Werte höher als 10,0 erreichen kann. Ferner ist gezeigt worden, daß ein pH von dieser Größe einen nachteiligen Effekt hat auf die Menge des gelösten Phenols, das durch das Kohlefeingut adsorbiert wird. Das hohe pH des Schlammes bewirkt, daß das Phenol in der Lösung dissoziiert und Wasserstoffionen und die weniger adsorbierbaren Phenoxydionen bildet. Man hat beobachtet, daß diese Erscheinung die Adsorption bis ungefähr J>0% verringern kann. Man hat jedoch gefunden, daß die Adsorption des Phenols bei praktisch optimalen Werten gehalten werden kann, wenn man das pH des Kohlefeingutabwasserschlamms' verhindert, über ungefähr 8,0 hinaufzugehen. Die Vergrößerung des pH wird offenbar durch Hydrolyse der Kalzium-, Magnesium-, Kalium- und Natrium enthaltenden Verbindungen verursacht, die sich in den Kohlefeinteilchen befinden, wenn sie mit dem Abwasser aufgeschlämmt werden.

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Fig. 1 ist ein schematisehes Pliessdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens für die Vergasung von Kohle und ähnlichen kohlenstoffhaltigen Peststoffen gemäß der Erfindung und

Fig. 2 ist ein schematisehes Fliessdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens für die Behandlung von Abwasser gemäß der Erfindung.

Das Verfahren, das in Fig. 1 abgebildet ist, ist ein Verfahren zur Herstellung von Syrfchesegas durch Fliessbettvergasung von bituminöser Kohle, subbituminöser Kohle, Braunkohle oder ähnlicher kohlenstoffhaltiger fester Stoffe mit Dampf bei hoher Temperatur, um ein Produktgasstrom zu erhalten, der Methan enthält. Es soll erwähnt werden, daß die Erfindung nicht auf das spezielle Verfahren, das in Fig. 1 gezeigt ist, beschränkt ist. Die Erfindung kann in Verbindung mit anderen Prozessen benutzt werden, die die Entfernung von Phenolen und anderen organischen Säuren aus Abwasser durch Behandlung des Abwassers mit Kohleteilchen umfassen. Ein Beispiel eines solchen Verfahrens ist in Fig. 2 abgebildet und wird später ausführlicher beschrieben werden.

Bei dem Verfahren, das in Fig. 1 gezeigt ist, wird das feste Beschickungsmaterial durch die Leitung 10 in das System eingeführt. Das Beschickungsmaterial kommt aus einer nicht gezeigten Vorbereitungsanlage, in der die Kohle oder ein ähnliches Material zerstossen, getrocknet und gesiebt wird, oder aus einer Speicheranlage, die in der Abbildung nicht erscheint. Um die Überführung des festen Einsatzmaterials in den fluidisierten Zustand zu erleichtern, wird die Kohle oder das andere kohlenstoffhaltige feste Material in das System in einem feinverteilten Zustand eingeführt. Normalerweise wird die Größe der Kohlebeschickungsteilchen kleiner sein als ungefähr 8 mesh nach der U.S. Siebserienskala. Wenn gewünscht, kann die Kohle imprägniert oder gemischt werden mit einem Alkalimetall-enthaltenden Stoff, der dazu dient, die Vergasungsreaktion zu katalysieren.

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Die Anlage, die in Fig. 1 gezeigt ist, wird bei erhöhten Drücken betrieben. Daher wird die Kohle durch Leitung 10 in das Gefäß 11 geführt, von dem es durch ein Sternrad oder ähnliche Vorrichtung 12 in die Leitung 13 bei Betriebsdruck oder einem etwas höherem Druck gebracht wird. Man kann auch andere Vorrichtungen benutzen, um den als Beschickung dienenden Kohlenstrom auf das erforderliche Druckniveau zu bringen. Die Benutzung solcher Vorrichtungen zum Umgang mit Kohle und anderen feinverteilten Feststoffen bei erhöhten Drucken ist in der Patentliteratur beschrieben worden und daher dem Fachmann geläufig.

Ein Trägergas, wie z.B. Dampf unter hohem Druck, Produktgas, Abgas oder ähnliche Gase, wird in die Einspeiseleitung l4 injiziert. Hier trägt das Gas die Aufgabekohlenteilchen mit sich mit und transportiert sie in den Vergaser 15. Die Anwendung von im Kreise zurückgeführten Produktgas hat die Wirkung, eine bedeutende Verringerung der Wasserstoffkonzentra tion in dem Vergaser zu vermeiden und die Methanausbeute zu erhöhen. Deshalb wird dieses Gas normalerweise bevorzugt. Das Trägergas wird bei

ο einem Druck zwischen ungefähr 3*5 und 70,3 kg/cm (50 bis 1000 pounds per square inch gauge) in das System eingeführt. Dieser Druck hängt teilweise von dem Druck ab, bei dem die Vergaseranlage 15 betrieben wird und von der Natur des festen Beschickungsmaterials, das man benutzt.

Der die Kohle oder ein anderes Material enthaltende Beschickungsstrom wird durch eine oder mehrere Ausströmöffnungen oder Düsen in den Vergaser hineingeführt. Ein Fluidum, wie z.B. Dampf unter niedrigem Druck, kann in den Düsen zum Zwecke der Kühlung zirkuliert werden oder in den Vergaser um den Strom des Beschickungsgases und der mitgerissenen festen Stoffe herum injiziert werden, um das Eintreten der Feststoffe in das sich in dem Vergaser befindlichen Fliessbett zu kontrollieren. In dem System, das in Fig. 1 gezeigt ist, fliessen das Gas und die von ihm mitgetragenen festen Stoffe in die Injektionssammelleitung 23 und gehen von da in den Vergaser durch vier Injektionsdüsen 16, die in Abständen an der Peripherie des Vergasers angebracht sind.

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Die Zahl der angewandten Injektionsleitungen und Düsen hängt zum Teil von dem Durchmesser des Vergasers und der angewandten Strömungsgeschwindigkeit ab. Sie kann, wenn erforderlich, variiert werden. In gleicher Weise hängt die Höhe, in der die Kohle oder das andere feste Beschickungsmaterial durch die Düsen in den Vergaser eingeführt wird, teilweise von den Charakteristika der betreffenden Beschickungsmaterialien und anderen Paktoren ab. In dem hier gezeigten System werden die Peststoffe in mittlerer Höhe eingeführt. In anderen Fällen können sie jedoch am oder in der Nähe des Kopfes oder Bodens des Vergasers injiziert werden.

Das als Vergaser dienende Gefäß 15, welches in dem in der Pig. I abgebildeten System benutzt wird, enthält ein Fliessbett aus Kohleteilchen, die in den unteren Teil des Gefäßes durch Leitung 17 eingeführt werden. Dampf für die Reaktion mit der Kohle und zur Aufrechterhaltung der Teilchen in einem fluidisierten Zustand wird durch die Sammelleitung 20 und die Leitungen 18 und 19 eingeführt. Die gesamte Dampfgeschwindigkeit variiert normalerweise zwischen ungefähr O,2j5 und ungefähr 0,91 kg Dampf pro 0,45 kg Kohlebeschickung (zwischen ungefähr 0,5 und ungefähr 2,0 pound pro pound Kohle). Der Dampf und die Kohle, die nach oben fHessen, bilden ein Fliessbett, das sich in dem Vergaser nach oben ausdehnt bis auf ein Niveau, das über dem liegt, bei dem die Kohle oder anderen Feststoffteilchen mit dem Gas aus Leitung 14 eingeführt werden. Der untere Teil des Vergasers, der durch die Bezugszahl 21 gekennzeichnet ist, dient als Dampfvergasungszone. Hier reagiert der Dampf, der durch die Leitungen 18 und 19 eingeführt wird, mit dem Kohlenstoff, der sich in der heißen Kohle befindet, unter Bildung von Synthesegas gemäß der Gleichung: H₂O + C ^t H₂ + CO. Am Boden des Reaktors ist die Wasserstoffkonzentration in der Gasphase des Fliessbetts im wesentlichen gleich Null. In dem.Maße, wie der Dampf durch die fluidisierten Kohleteilchen aufsteigt, reagiert er mit dem Kohlenstoff, und die Wasserstoffkonzentration in der Gasphase steigt. Die Temperatur in der Dampfvergasungszone 21 wird normalerweise in dem Bereich zwischen ungefähr 790⁰C und ungefähr 930° C liegen (1450° bis

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18OO P). Die Gasgeschwindigkeiten in dem Pliessbett variieren zwischen ungefähr 6 cm und ungefähr 90 cm (0,2 bis 3,0 feet) pro Sekunde.

Der obere Teil des Pliessbetts im Reaktor 15, der durch die Bezugszahl 22 gekennzeichnet ist, dient als Hydrogasifizierzone. Hier wird die Einsatzkohle von flüchtigen Stoffen befreit, und ein Teil der flüchtigen Stoffe, die so erzeugt werden, reagiert mit dem Wasserstoff, der in Zone 21 erzeugt wird, unter Bildung von Methan als eines der Hauptprodukte. Der Punkt, wo der Kohlebeschickungsstrom in den Vergaser eingeführt wird, und damit auch die Lage der Dampfvergasungszone und der Hydrodampfvergasungszone hängen hauptsächlich von den Eigenschaften der speziellen Kohle ab, die man als Beschickung verwendet. Im allgemeinen bevorzugt man^eine möglichst große Methanausbeute aus dem Vergaser zu erhalten und die Teerausbeute so klein wie möglich zu gestalten. Allgemein gesagt wächst der Betrag des erzeugten Methans in dem Maße, wie die Injektionsdüse für die Kohlebeschickung näher an den Kopf des Reaktors verlegt wird. Der Teer, der die Tendenz hat, die stromabwärtsliegenden Verarbeitungsvorrichtungen zu verstopfen, nimmt im allgemeinen in seiner Menge zu, in dem Maße, wie der Kohleninjektionspunkt in dem Vergaser nach oben verlegt wird. Die Teermenge nimmt ab, wenn der Kohleneintrittspunkt näher an den Boden des Reaktors bewegt wird. Dies gilt, wenn die anderen Verfahrensbedingungen konstant bleiben. Die Kohlenbeschickung wird normalerweise in den Vergaser 15 an einem Punkt injiziert, wo die Wasserstoffkonzentration in der Gasphase über ungefähr 15 Volumenprozent liegt, vorzugsweise zwischen 25 und 50 Volumenprozent.

Die obere Begrenzungsfläche des Fliessbetts liegt normalerweise bei einem Niveau, das genügend über dem Beschickungsinjektionspunkt ist, damit die Verweilzeit der Gasphase irn Kontakt mit den fluidisierten Feststoffen in der Hydrogasifizierungszone 22 mindestens 4- Sekunden beträgt. Im allgemeinen bevorzugt man, daß

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die Verweilzeit für das Gas im Kontakt mit der festen Phase über dem Punkt, wo die Kohlenbeschickung injiziert wird, zwischen ungefähr 7 und ungefähr 20 Sekunden ist. Es ist verständlich, daß die optimale Wasserstoffkonzentration an dem Kohleinjektionspunkt und die Verweilzeit des Gases über dem Punkt der Kohleinjektion sich verändern in Abhängigkeit von den verschiedenen Typen und Zusammensetzungen der Beschickungskohle und in Abhängigkeit von Variationen in der Temperatur des Vergasers, des Druckes, der Dampfgeschwindigkeit und anderer Verfahrensbedingungen. Kohlen besserer Qualität erfordern normalerweise etwas schärfere Reaktionsbedingungen, um vernünftige Reaktionsgeschwindigkeiten zu erhalten, als Kohlen von niederer Qualität. In ähnlicher Weise haben höhere Reaktortemperaturen und Dampfgeschwindigkeiten normalerweise die Tendenz, die Wasserstoffkonzentration in der Gasphase zu vergrößern und so die Verweiltzeit der Peststoffe, die für die Vergasung einer bestimmten Kohlebeschickung erforderlich ist, zu reduzieren.

Wie schon diskutiert, wird die Temperatur in dem Vergaser 15 normalerweise zwischen ungefähr 790⁰C und ungefähr 930⁰C (1450° bis l800°F) gehalten. Die Wärme, die man braucht, um die endothermische Gesamtreaktion, die sich in dem Vergaser abspielt, in Gang zu halten und die Betriebstemperatur aufrechtzuerhalten, wird dadurch geliefert, daß man ein Teil der Kohleteilchen aus dem Pliessbett durch Leitung 24 abzieht und dieses Material in das untere Ende des Transferlinebrenneis 25 leitet. Dampf kann in die Leitung 24 in der Nähe der Biegung injiziert werden, um einen glatten Fluss der festen Stoffe zu fördern und die Gefahr einer Verstopfung zu vermeiden. In ähnlicher Weise kann man ein als Verdünnungsmittel wirkendes Gas, wie Abgas, durch Leitung 2β injizieren, um den suspendierten Zustand der Feststoffe zu unterstützen und um sie in verdünnter Phase als Strom mitzunehmen, wenn sie durch den Transferlinebrenner nach, oben strömen. Ein sauerstoffhaltiges Gas, vorzugsweise eine Mischung von Luft mit genügend im Kreis zurückgeführten Abgas, das einen Gehalt an molekularem Sauerstoff von weniger als ungefähr 10 Volumenprozent hat, wird in das untere Ende des Brenners durch die Sammelleitung 27 und die an der Peripherie befindlichen Injektionsleitungen 28 eingeführt. Dabei soll

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die Menge des sauerstoffhaltigen Gases oder der Mischung von Luft mit Rauchgas hoch genug sein, um einen Fluß der Peststoffe in verdünnter Phase zu bewirken und um die Verbrennung der Kohleteilchen einzuleiten.

Die Anwendung eines Gases, das einenverhältnismäßig niedrigen Sauerstoffgehalt hat.am unteren Ende des Brenners hilft dabei, die Bildung von heißen Stellen (hot spots) zu vermeiden, die in örtlichen Temperaturen resultieren können, welche die Ascheschmelztemperatur übersteigen, und die zu der Bildung von Ablagerung führen können und auch zur Verstopfung des Brenners. Sauerstoffenthaltendes Gas, das einen höheren molekularen Sauerstoffgehalt hat als das, welches am unteren Ende des Brenners eingeführt wird, kann in den Brenner durch die Sammelleitung und die sich in Abständen an der Peripherie befindlichen Leitungen 30 eingeführt werden. Es ist vorzuziehen, das zusätzliche sauerstoffhaltige Gas bei 2 oder mehr senkrecht voneinander entfernten Niveaus um den Brenner herum einzuführen, um eine bessere Kontrolle des Verbrennungsprozesses zu erreichen und um auch wieder lokales Überhitzen und die Probleme, die es begleitet, zu vermeiden. In dem System, das in Fig. 1 gezeigt ist, wird Luft oder ein anderes sauerstoffhaltiges Gas bei 2 zusätzlichen Niveaus mittels der Sammelleitungen 31 und 352 und von der Peripherie heraus, durch die sich im Abstand befindlichen Injektionsleitungen 33 und J>K eingeführt. Die Niveaus, bei welchen das sauerstoffhaltige Gas in den Brenner eingeführt wird, sind im allgemeinen genug voneinander entfernt, so daß fast der gesamte Sauerstoff, der bei einem Niveau eingeführt wird, verbraucht ist, bevor das Gas und die mitgerissenen Feststoffe das nächste Niveau erreichen. Das ermöglicht im allgemeinen eine bessere Kontrolle der Temperaturen in dem Brenner und resultiert in einer wirksameren Verbrennung. Es reduziert auch den Kohlenstoffmonoxydgehalt des Abgasstroms. Der Gesamtbetrag des Sauerstoffs, der auf diese Weise eingeführt wird, ist genügend, um die Temperatur der Feststoffe, die nach oben durch den Brenner durchgehen, um ungefähr 10⁰C bis ungefähr 150⁰C (50⁰F bis 300⁰F) zu erhöhen und um auf diese Weise genügend Wärme zu liefern nach der Rückkehr der Feststoffe zu dem Vergaser

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durch Dipleg 36 und Leitung 17, daß die Vergasungsreaktionen aufrechterhalten werden.

Die Gase und die mitgerissenen Peststoffe, die den oberen Teil des Transferlinebrenners 25 verlassen, und die zu dem Zyklonabscheider oder einem ähnlichen Abscheider 35 geleitet werden, wo die größeren Peststoffpartikeln aus dem Gasstrom entfernt werden, werden durch Dipleg 3°" zu der Vergasereinflußleitung am Boden zurückgeführt. Man kann Dampf in das Feststoffrückführungssystem durch Leitung 37 einführen, wenn es gewünscht wird, um den richtigen Fluß der Pestsubstanzen zu gewährleisten und um Verstopfungsschwierigkeiten zu vermeiden. Die heißen Kohleteilchen, die auf diese Weise zu dem Vergaser zurückgeführt werden, bieten die Wärme, die nötig ist, um sowohl die Dampfvergasungsreaktion, welche in der Dampfvergasungszone 21 vor sich geht, als auch die Hydrovergasungsreaktionen, die in der Hydrovergasungszone 22 stattfinden, aufrechtzuerhalten. Das aus dem Trenner 35 oben herauskommende Gas enthält feine Teilchen von Kohle. Um diese Teilchen aus dem Abgas zu entfernen, wird das aus dem Trenner oben herauskommende Gas durch Linie 38 zu dem primären Brennerzyklontrenner oder einem ähnlichen Gerät 39 geleitet, wo die mitgerissenen feinen Teilchen entfernt werden und durch den Dipleg 41 nach unten befördert werden. Das rohe Gas, das oben aus dem Trenner 39 herauskommt, wird durch die Leitung 40 in den sekundären Brennerzyklontrenner oder eine ähnliche Einheit 42 geleitet, wo zusätzliche feine Teilchen entfernt werden und nach unten durch den Dipleg 4-3 geleitet werden. Die Feinstoffe, die durch Dipleg 41 und 43 entfernt werden, können in der Leitung zusammengeführt und in die Leitung 24 geleitet werden zwecks Wiedereinführung in den Brenner 25.

Das Rauchgas, das den Abscheider 42 oben verläßt und das immer noch feine Teilchen von Kohle enthält, wird durch Leitung 45 zu einem Venturiwaschsystem geleitet oder zu einer ähnlichen Einheit, die einen Venturiwäscher 46 und das Wasserumlauf system 47 enthält.' Hier wird das Abgas mit Wasser gewaschen. Die feinen Teilchen werden aus dem Gas entfernt und in Form einer Aufschlämmung wiedergewonnen. Die Aufschlämmung geht von dem Umpumpsystem durch

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Leitung 48 ab, während das gewaschene Rauchgas das System für die Weiterbearbeitung durch Leitung 49 verläßt.

Das oben herauskommende Produktgas, das den Vergaser 15 durch die Leitung 50 verläßt, wird im allgemeinen auch eine wesentliche Konzentration von feinen Kohleteilchen enthalten. Das Produktgas wird auf eine V/eise behandelt, die ähnlich der Rauchgasbehandlung ist. Das oben aus dem Vergaser kommende Material wird durch Leitung 50 zu dem primären Zyklonabscheider oder einer ähnlichen Vorrichtung 51 geleitet, wo die größeren mitgerissenen Feststoffe von dem Gas getrennt werden. Die Peststoffe, die von dem Gas im Abscheider 51 abgetrennt wurden, werden nach unten durch Dipleg 52 geleitet. Das aus dem Trenner 51 oben herauskommende Gas wird durch Leitung 53 zu dem sekundären Zyklonabscheider oder einer ähnlichen Einheit 54 geleitet, wo noch weitere mitgerissene feste Teilchen aus dem Gas entfernt werden. Das Peingut, das auf diese Weise gewonnen wurde, wird nach unten zu durch den Dipleg 55 geleitet und kann in Leitung 56 mit den Peststoffen aus Dipleg 52 vereint werden. Die feinen Teilchen von Kohle, die man so erhält und in die Leitung 56 einführt, können zu dem Vergaser durch Leitung 57 und Regelorgan 58 zurückgeführt werden oder sie können auch durch Leitung 56 und Regelorgan 59 zu einer sich weiter unten in dem System befindlichen Einheit gebracht werden. Dort können sie zur Behandlung von Abwasser, das Phenole und andere organische Verunreinigungen enthält benutzt werden. Ein Beispiel von einer solchen Abwasserbehandlungsanlage ist in Fig. 2 abgebildet und wird später im einseinen diskutiert werden.

Das Produktgas, das den Abscheider 54 verläßt, wird durch Leitung 60 zu einer Venturiwaschanlage oder zu einer ähnlichen Einheit, die einen Venturiwäscher 6l und ein Wasserumlaufsystem 62 umfasst, geführt. Hier wird das Gas mit Wasser gewaschen. Das Peingut, das so aus dem Gas entfernt wurde, wird in der Form einer Aufschlämmung gewonnen. Die resultierende Aufschlämmung wird aus dem Pumpkreislaufsystem durch Leitung 63 entfernt, während das gewaschene Produktgas das System für weitere Behandlung durch Leitung 64 verläßt.

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Die Zusammensetzung des Produktgases, das aus dem Abscheider 5^ durch Leitung 6o abgezogen wird, hängt teilweise von der Zusammensetzung der als Charge benutzten Kohle oder anderen kohlenstoffhaltigen Feststoffe ab, die man in dem Verfahren benutzt, und auch von den Betriebsbedingungen, die man anwendet. Analysen von 2 typischen als Charge benutzten Kohlen, und zwar eine bituminöse Illinois Nr. β Kohle und eine subbituminöse Wyodakkohle werden in Tabelle I gezeigt.

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	Illinois Mr. 6-Kohle	2654937
	68,0
	4,8
'/fr-	12,0	Wyodak-Kohle
Tabelle I	1,2
Zusammensetzung der Kohle	4,6	68,0
	9,4	5,0
Analyse am Ende Gewichtsprozent auf trockener Grundlage	17,5
Kohlenstoff	0,9
Wasserstoff	0,7
Sauerstoff	7,9
Stickstoff
Schwefel
Asche

Insgesamt

100,0

100,0

Aschenanalyse der Kohle Gewichtsprozent Oxyde
basierend auf trockener Asche

P₂O₅

SiO^

TiO₂
CaO
MgO
SO.

Na₂O

0,1 48,8 22,1 19,8

Insgesamt 100,3 709823/0940

0,7 27,7

4,8

17,9 1,3

20,7 4,8 18,9

1,0

0,4

'98,2

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Das Produktgas, das aus dem sekundären Zyklonabscheider 54 austritt, und das Abgas, das aus dem sekundären Brennerzyklonabscheider 42 herauskommt, werden durch Venturiwaschsysteme geleitet, um feste Teile und wasserlösliche Vergasungs- und Verbrennungsprodukte zu entfernen. Die resultierende Aufschlämmung von Produktgaswaschwasser und Kohlefeingut wird von Umlaufpumpanlage 62 durch Leitung 6j> abgezogen. Die resultierende Abgaswascherwasser-Kohlefeingutaufschlämmung wird von dem Wasserumlaufpumpsystem 47 durch Leitung 48 entfernt. Man gibt genügend Wasser zu den Umlaufpumpsystemen um Aufschlämmungen zu erhalten, die ungefähr 5 Gewichtsprozent Kohlefeingut enthalten. Die Konzentration des Peinguts wird normalerweise bei dieser Größe aufrechterhalten, um das Pumpen der Aufschiämmungen zu erleichtern.

Das Produktgaswaschwasser, das man durch Waschen im Gegenstrom eines an Peingut freien Produktgases mit Wasser in einer gefüllten Kolonne erhält, wird im allgemeinen Spurenelementbestandteile enthalten, die aus dem Produktgas entfernt wurden: Schwefel- und Stickstoffverbindungen, die durch das Wasser absorbiert wurden, wie Ammoniak, Blausäure, Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxydj und organische Verunreinigungen, wie Phenol, Naphthol, Indol, Chinolin, Naphthalin, Phenantren und ähnliche Verbindungen. Das Produktgaswascherwasser wird normalerweise ein alkalisches pH im Bereich zwischen ungefähr 8,0 und ungefähr 9*0 haben. Das Abgaswaschwasser, das durch Waschen des Kohlefeingut-freien Abgases in derselben Weise wie das feingutfreie Produktgas erhalten wurde, wird normalerweise Spurenelementbestandteile enthalten, die aus dem Abgas entfernt wurden, wie Schwefel- und Stickstoffverbindungen in etwas niedrigerer Konzentration als das Produktgaswaschwasser und kleine Mengen von organischen Verunreinigungen. Dies Abgaswaschwasser wird normalerweise sauer oder neutral sein.

In einem Verfahren des Types wie er in Fig. 1 abgebildet ist, wo die Kohle in den Boden des Vergasers eingespeist wird, ist die Phenolkonzentration des Wascherwassers, das man durch Waschen des Kohlefeingut-freien Produktgases mit Wasser im Gegenstrom erhält, im allgemeinen geringer als ungefähr 10 ppm. Die Phenol-

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konzentration des Abgaswascherwassers, das man auf gleiche Weise erhält, ist wesentlich geringer als 10 ppm. Diese niedrigen Phenolniveaus sind die Folge der Injektion der als Charge benutzten Kohle in die Bodengegend des Vergasers. Wegen des niedrigen Kohleniηjektionspunktes ist die Verweilzeit der flüchtigen organischen Stoffen einschließlich der Phenole, die während der Vergasung erzeugt werden, groß genug, um es den flüchtigen Produkten zu gestatten, zu kracken oder in anderer Weise zu reagieren. Wenn jedoch die Aufgabekohle bei höheren Niveaus in das Pliessbett injiziert wird oder wenn Störungen während der Vergasung zu niedrigen Niveaubetten führen, ist die Konzentration des Phenols und der anderen organischen Verunreinigungen in dem Produktgaswascherwasser sehr drastisch erhöht.

Außer Phenol kann das Waschwasser zahlreiche andere gelöste oder suspendierte organische Verbindungen enthalten. So kannz.B. das Waschwasser, das man durch Waschen im Gegenstrom des Produktgases, das frei von Kohlefeinteilchen ist und bei der Vergasung von gewissen Wyodak Kohlen entsteht, in Lösung Verbindungen wie Indol, Chinolin, Methylpyridin, Naphthalin und Phenole, wie Naphthol, Kresol, Resorcinol und andere Hydroxyderivate von Benzol und seinen kondensierten Kernen enthalten. Wenn die Vergasung unter normalen Bedingungen ausgeführt wird, werden diese organischen Verbindungen im allgemeinen nur in kleinen Mengen anwesend sein. Immerhin kann das Abgas- und Produktgaswascherwasser im allgemeinen nicht in die Umwelt abgelassen werden, ohne eine Behandlung zur Entfernung von mindestens einem Teil dieser organischen Verunreinigungen, zusammen mit Schwefel und Stickstoffverbindungen, die während des Waschprozesses absorbiert wurden, durchzuführen.

In dem Verfahren, das in Pig. 1 abgebildet ist, werden die Kohlenfeinteilehen (char fines) in den Aufschlämmungen, die in den Kreislaufpumpsystemen 47 und 62 gebildet werden, sich ähnlich benehmen wie aktivierter Kohlenstoff. Sie werden mindestens einen Teil der Phenole und anderen organischen Verunreinigungen, die

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in dem Wascherwasser gelöst oder suspendiert sind, adsorbieren. Dieses Verhalten kann man erwarten, da die Vergasung, die im Vergaser 15 stattfindet, ähnlich ist wie die Verfahren, die man benutzt um Aktivkohle herzustellen. Auch hat das Kohlefeingut, das in dem Vergaser und in dem Transferlinebrenner erzeugt wird, eine hohe Oberflächenausdehnung und es enthält verhältnismäßig große Mengen von Kohlenstoff, wie das aus der nachfolgenden Tabelle II hervorgeht.

Tabelle II

Elementaranalyse von Kohlefeingut und Feingut aus künstlicher Kohle (char)

Gewichtsprozent
(auf Trockenbasis)

Wyodak

Kohle Kohleteilchen (char)

Illinois Nr. 6

Kohle Kohleteilchen

' (char)

Kohlenstoff	68,5	61,9	69,8	69,3
Wasserstoff	4,8	0,8	5,1	0,6
Sauerstoff	17,1	3,7	10,0	3,0
Stickstoff	0,9	0,30	1,1	0,4
Schwefel	0,5	0,10	4,4	0,05
Asche	8,2	33,2	9,5	26,6
Oberfläche, m2/g	. -	294	-	331
Porenvolumen, cnr/g		0,37	_	0,10

Der Grad der Adsorption gewisser organischer Verunreinigungen an dem Kohlefeingut (char fines) wird sehr wesentlich durch das pH der Waschwasseraufschlämmung beeinflußt. Die nicht ionisierten organischen Verbindungen, die sich in der Lösung befinden, werden schneller als in ihrer ionisierten Form durch Aktivkohle adsorbiert.

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Deshalb kann die Adsorption organischer Säuren, d.h. jener Substanzen, die in Lösung zu Wasserstoffionen und organischen Anionen dissoziieren, ungünstig durch das pH oder die Wasserstoffionenkonzentration der Lösung beeinflußt werden.

Das Ausmaß der Dissoziation einer bestimmten organischen Säure in wässriger Lösung kann man charakterisieren, wenn man die Dissoziationskonstante der Säure betrachtet. Das Dissoziationsgleichgewicht wird durch die. folgende Gleichung ausgedrückt:

HA ±j H⁺ + A"

in der H⁺ ein Wasserstoffion darstellt und A" jedes beliebige organische Anion. Aus der obigen Gleichung kann man die HA Dissoziation wie folgt definieren:

(H⁺) (A-) _K

(HA) ^a

wo die Konzentrationen in Molen pro Litter ausgedrückt und wo K die Dissoziatio:
folgt umschreiben:

K die Dissoziationskonstante ist. Diesen Ausdruck kann man wie

(HA) " (H⁺)

Die obige Gleichung definiert das Verhältnis der Anionenkonzentration zu der Konzentration von nicht ionisierten Molekülen. Dieses Verhältnis gibt den Grad der Dissoziation von HA-MoIekülen an. Wenn das Verhältnis klein ist, werden die leichter adsorbierbaren nicht ionisierten HA-Moleküle vorherrschen, und fast alles HA wird adsorbiert werden. Wenn das Verhältnis groß ist, wird jedoch das Anion predominieren, und deshalb muß man eine geringere Adsorption erwarten. Um im wesentlichen vollständige oder fast vollständige Adsorption von HA zu erreichen, muß das Verhältnis höchstens ungefähr 0,1, vorzugsweise ungefähr 0,01 oder kleiner sein.

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HA kann u.a. jede beliebige organische Säure darstellen, wie z.B. Phenylameisensaure, Naphtalinsäure und ähnlichen Karbonsäuren. Jeder Stoff, der in die allgemeine Klasse fällt, die man als Phenole bezeichnet, wie z.B. Phenol, Naphthol, Kresol, Resorzin, Hydrochinon; und jede andere Hydroxyverbindung, die von Benzol und seinen kondensierten Ringen abgeleitet ist.

Im folgenden geben wir eine mathematische Illustration wie das pH des Wascherwassers oder einer beliebigen wässrigen Lösung die Adsorption von Phenol beeinflussen kann. Die Gleichung für die Dissoziation von Phenol in wässriger Lösung kann wie folgt geschrieben werden:

Die Gleichgewichtskonstante oder die Dissoziationskonstante wird durch den Ausdruck

K₈= 1.1 χ ICf¹⁰= &Cf 3 Ch⁺J

φΟΗ

definiert. Das Verhältnis der Konzentration von Phenoxydion zu Phenol findet man, wenn man die obige Gleichung folgendermaßen umschreibt

'/!»Ο- 7 ^Ka 1.1 χ IQ-¹⁰

ΕφΟΗ J /H⁺ J [E⁺]

Angenommen, das pH ist 8,0. dann erhalten wir

Th⁺7 = IQ"⁸ und ΓΦΟ" 7. 1.1 x IQ¹⁰ _Λ11

Ii)OEJ 10 ^ö

So sind bei einem pH von 8,0 ungefähr 100 mal soviele nicht ionisierte Phenolmoleküle in Lösung anwesend, wie Phenoxydionen,

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und die Adsorption von Phenol kommt dem Optimum nahe. Wenn jedoch das pH 10,0 ist, dann ist ( H⁺) = 10"¹⁰ und die Gleichung nimmt den folgenden Ausdruck an:

.-10

1.1 χ 10

Dieser Wert für das Konzentrationsverhältnis gibt an, daß ungefähr 50% des Phenols in der weniger adsorbierbaren ionisierten Form vorliegen und daß die Adsorption von fast allem Phenol nicht erwartet werden kann.

Wie man aus den obigen Werten der Analyse sehen kann, wir die fast völlige Adsorption von Phenol oder einer anderen organischen Säure, die in Lösung in Wasserstoffionen und organische Anionen dissoziieren, erhalten, wenn man das pH der wässrigen Lösung so einstellt, daß das Konzentrationsverhältnis K / (H ) klein ist und zwar vorzugsweise kleiner als ungefähr 0,01. Häufig werden verschiedene organische Säuren in der Lösung anwesend sein und die Entfernung aller dieser Säuren wird gewünscht sein. Wenn dies der Pail ist, wird die größte Dissoziationskonstante der anwesenden organischen Säuren benützt, um das pH auszurechnen, das eine optimale Adsorption aller dieser Säuren gewährleistet.

Die Dissoziationskonstanten für einige Substanzen, die in die allgemeine Klasse der Phenole fallen, sind in Tabelle III aufgeführt.

709823/0940 -²⁰"

Tabelle III

Dissoziationskonstanten für Phenole Zusammensetzung Dissoziationskonstante (K_&)

Phenol 1.1 χ 10 ^1U

o-Kresol 6.3 χ ΙΟ"¹¹

m-Kresol 9.8 χ ΙΟ"¹¹

p-Kresol 6.7 x ΙΟ"¹¹

Catechin 1 χ 10~¹⁰

-IO Resorzin 3 χ 10

Hydrochinon 2 χ 10"¹⁰

o-Plurphenol. 1.5 x 10" °"

o-Chlorphenol 7.7 χ 10" °

ο- Bromphenol 4.1 χ 10" °

o-Jodphenol 3.4 χ 10" °

m-Nitrophenol 5,0 χ 10" °

£ R. Morrison and R. Boyd, "Organic Chemistry; Alljnand Bacon, Boston, I954, p. 586.

Wie man aus Tabelle III ersehen kann, variieren die Dissoziaüonskonstanten der aufgeführten Phenole zwischen ungefähr 10"° und

-12 *
ungefähr 10 . Um eine fast vollständige Adsorption dieser Phenole aus einer Lösung, die ein oder mehreie von ihnen enthält, zu gewährleisten, sollte das pH der Lösung bei ungefähr 7,0 aufrechterhalten werden, so daß das Verhältnis der höchstmöglichen Dissoziationskonstante, nämlich ungefähr 10""°, zu der Wasserstoffionenkonzentration, nämlich 10*" , ungefähr 0,01 ist.

Wie vorhin schon gesagt, bewegt sich das pH des Produktgaswaschwassers, das man durch Waschen im Gegenstrom in einer gefüllten Kolonne von Produktgas erhält, das frei an Kohlenfeingut ist, im allgemeinen in dem Bereich von 8,0 bis ungefähr 9,0. Das Abgaswaschwasser, das durch Waschen im Gegenstrom von dem Abgas,das

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-St-

frei an Kohlenfeingut ist., in gleicher Weise erhält, wird auf der anderen Seite ein saures pH haben. In dem Verfahren, das in Abbbildung 1 abgebildet ist, hat sowohl das Abgas und das Produktgas einen Gehalt an Kohlenfeingut (char fines), wenn die Gase durch Venturiwaseher 46 und 6l geleitet werden, und deshalb enthält sowohl das Abgaswaschwasser, das aus dem Kreislaufwasserpumpsystem 47 und das Produktgaswaschwasser, das aus dem Umlaufpumpsystem 62 herauskommt, Kohlenfeingut. Wie schon vorher festgestellt, adsorbieren diese feinen Kohleteilchen (char fines) Phenole und andere organische Verunreinigungen in den Waschwässern. Man hat gefunden, daß das pH von dem Abgas- und dem Produktgaswaschwässern sich wesentlich vergrößert und dadurch den Grad der Adsorption verringert, wenn Kohleteilchen, die aus der Vergasung von gewissen Typen von Kohle oder ähnlichem kohlenstoffhaltigen Material stammen, in den Waschwässern anwesend sind.

Kohlefeingut, das bei der Vergasung einer Kohle oder eines kohlenstoffhaltigen Materials entsteht, das einen verhältnismäßig hohen Gehalt von Kalzium, Magnesium, Kalium und Natrium-enthaltenden Bestandteilen hat, hat einen wesentlichen Effekt auf das pH der Abgas- und Produktgaswaschwasser. Wenn eine solche Kohle vergast wird und ihr Peingut (char fines) in den Waschwässern anwesend ist, dann wird das Abgaswaschwasser in Form seiner Aufschlämmung mindestens etwas basisch sein anstelle von sauer, und das pH des Produktgaswaschwasserschlammes wird normalerweise ungefähr 9*0 oder höher sein.

Die Erhöhung des pH ist offenbar bedingt durch die Hydrolyse einiger der Magnesium-, Kalzium-, Kalium- und Natrium-enthaltenden Verbindungen, die in dem Kohlefeingut anwesend sind. Der Betrag dieser basischen Bestandteile in dem Kohlefeingut hängt von dem Gehalt an Mineralien in der rohen Kohle ab. Es ist schwer, den Betrag und die Typen der verschiedenen Mineralbestandteile der rohen Kohle zu bestimmen. Die üblichste und am weitesten benutzte Methode besteht darin, daß man die Kohle unter Standardbedingungen verascht oder völlig abbrennt und den resultierenden Ascherück- · stand analysiert. Die Standardverfahren, die man benutzt um die Kohle zu veraschen, sind den Fachleuten geläufig. Obwohl man die

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Aschenanalyse benutzt, um den Mineralgehalt der Kohle, aus der die Asche stammt, zu charakterisieren, stellt doch die Zusammensetzung der Asche nicht den ursprünglichen Mineralgehalt der Kohle dar, weil die Kohle während der Verbrennung gewisse Veränderungen durchmacht. Die Verbindungen, die man in der Asche findet, werden normalerweise als Oxyde registriert. Jedoch kommen sie in Wirklichkeit als eine Mischung von Silikaten, Oxyden, Sulfaten und kleinen Beträgen anderer Substanzen vor. Die Standardform, Aschenanalysen der Kohle zu registrieren, wird in dem unteren Teil der Tabelle I (siehe oben) gezeigt.

Studien, die gemacht worden sind, zeigen, daß im allgemeinen das pH der Kohlefeingutteilchen in den Waschwasseraufschlämmungen von einer solchen Größe ist, daß es die Adsorption ungünstig beeinflußt, wenn die feinen Teilchen bei der Vergasung einer Kohle oder eines ähnlichen kohlenstoffhaltigen Materials entstehen, dessen Asche einen Gesamtbetrag von mindestens 15 Gewichtsprozenten Kalzium, Magnesium, Kalium und Natrium, ausgedrückt als Oxyde auf einer feuchtigkeitsfreien Basis, enthält. Da der Gehalt an Mineralien bei verschiedenen Kohlen stark variiert, ist es nicht möglich, ohne eine Aschenanalyse genau-zu sagen, welche Kohlen kaustische Feingutteilchen (char fines) liefern. Diese Kohlefeingutteilchen vergrößern das pH des Waschwassers mit dem Ergebnis, daß sie eine ungünstige Wirkung auf die Adsorption haben.

Nachdem die Aufschläramungen in den Venturiwaschsystemen des Verfahrens, das in Pig.l gezeigt ist, gebildet worden sind, werden sie durch Leitungen 48 bzw. 6j> in die Leitung 65 geleitet, und die vereinten Aufschiämmungen werden zu dem Abstreifer 66 geschickt. Das pH der vereinten Aufschiämmungen, die bei der Vergasung von Kohle, die nicht kaustische Kohlefeingutteilchen liefern, gebildet werden, wird normalerweise in dem Bereich von ungefähr 8,0 zu ungefähr 9*0 liegen. Das saure Abgaswaschwasser hat eine geringe Wirkung auf das pH der vereinten Aufschiämmungen wegen der puffernden Wirkung von Ammoniumkarbohat und Ammoniumbikarbonat, die in dem Produktgaswaschwasser anwesend sind. Das pH der vereinten Aufschlämmungen, die bei der Vergasung einer Kohle, die kaustische Kohlefeingutteilchen liefert, gebildet werden, wird andererseits normalerweise in dem Bereich von

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ungefähr 9*0 zu ungefähr 11,0 liegen.

Die vereinten Was chwasseraufs chi äramungen werden in dem Abstreifer 66 mit Dampf in Berührung gebracht oder mit einem anderen Abstreifgas, welches in das System durch die Leitung eingeführt wird. Das Abstreifgas entfernt Schwefelwasserstoff, Kohlendioxyd, Blausäure, Ammoniak und andere gelöste Gase und trägt sie oben durch Leitung 68 heraus, von wo das Gas zu einer Veraschungsvorrichtung oder zu einer anderen vielter unten in dem System liegenden Vorrichtung geleitet werden kann, die letzten Endes die Entfernung oder die Wiedergewinnung dieser Verbindungen ohne atmosphärische-Verunreinigung gestattet.

Die Entfernung von gelösten Gasen durch die Abstreifwirkung in dem Gefäß 66 veranlaßt das pH der nicht kaustischen Kohlefeingutteilchen in der Aufschlämmung abzunehmen. Eine solche Aufschlämmung, die vom Boden des Abstreifers 66 durch Leitung 69 abgeführt worden ist, hat normalerweise ein pH von ungefähr J_t0 oder etwas niedriger. Wie schon vorher besprochen, wird ein pH von dieser Größe eine fast vollständige Adsorption durch die Kohlefeinteilchen gewähren, d.h. eine Adsorption von Phenolen und anderen organischen Säuren, die Dissoziationskonstanten von

10 ^ oder kleiner haben. Andererseits wird das pH einer kaustischen Kohlefeingutaufschlämmung sich nicht wesentlich ändern, wenn gelöste Gase.während der Passage durch den Abstreifer entfernt werden. Dieses Phänomen wird offensichtlich durch die kontinuierliche Hydrolyse der kaustischen Bestandteile des Kohlefeinguts verursacht. So ist das pH eines Schlammes, der aus den hochsiedenen Bestandteilen des Abstreiferinhalts stammt und bei der Vergasung von Kohle, deren Asche'insgesamt mindestens 15 Gewichtsprozent ^Kalzium, Magnesium, Kalium und Natrium, ausgedrückt als O^yde auf einer feuchtigkeitsfreien Basis,enthält,normalerweise bei 9*0 oder höher. Wie schon besprochen, resultieren pH-Vierte in diesem Bereich in einer vergrößerten Dissoziation und einer verringerten Adsorption von Phenolen und anderen organischen Säuren, die in dem aus dem Abstreifersumpf stammenden Schlamm

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"⁸^ 265A937

anwesend sind. Um eine wesentliche oder praktisch vollständige Adsorption der Phenole und der anderen organischen Säuren, die

q eine Dissoziationskonstante von ungefähr 10 ^y oder niedriger haben, zu erhalten, wird genügend Mineralsäure durch Leitung 71 zu der Aufschlämmung des Abstreifersumpfes gegeben, die sich in dem Gefäß 7o befindet, um das pH auf ungefähr 7*0 zu senken.

Die Geschwindigkeit und der Grad der Ammoniakentfernung bei Abstreifen kann wesentlich beeinflußt werden durch das pH in dem Abstreifer. Ein pH von ungefähr 8,0 bis zu ungefähr 9*0 ist optimal für die Entfernung von Ammoniak durch Abstreifen mit Dampf. So kann es nötig sein, eine Base zu der Aufschlämmung der nicht kaustischen Kohlefeingutteilchen zu geben, die in den Abstreifer eintritt, um ein pH zwischen ungefähr 8,0 und ungefähr 9,0 während des AbstreifVorganges aufrechtzuerhalten. Die Zugabe einer Base, wenn erforderlich, erhöht das pH der nicht kaustischen Kohlefeinteilchen, die sich in dem Sumpfschlamm befinden, der aus Gefäß 66 herauskommt. Deshalb ist es notwendig, das pH dieser Aufschlämmung aus den hoGhsiedenen Bestandteilen so einzustellen, daß eine fast vollständige Entfernung der Phenole und der anderen organischen Säuren durch die Kohlefeinteilchen vor sich geht. So kann eine Anpassung oder Einstellung des pH in dem Mischgefäß 70 erforderlich sein, selbst wenn die Kohle, die vergast wird, nichtkaustische Kohlefeinteilchen erzeugt.

Nachdem der Schlamm aus dem Sumpf des Abstreifers in dem Mischgefäß 70 neutralisiert worden ist, wird er durch Leitung 72 zu einem Drehfilter oder ähnlichem Apparat 73 geführt, wo die Kohlefeinteilchen, die adsorbierte Phenole und andere Verunreinigungen enthalten, entfernt werden. Waschwasser wird dem Filter durch Leitung ¹Jh zugeführt, und Kohlefeinteilchen werden durch Leitung 75 entfernt. Die Peinteilchen können dadurch untergebracht werden, daß man mit ihnen Gruben ausfüllt oder auf andere Weise. Das Wasser, aus dem die Kohlefeinteilchen entfernt worden ist, wird von dem Filter durch Leitung 76 abgezogen. Die ses Wasser wird im allgemeinen ein pH von ungefähr 7*0 haben. Es ist im wesentlichen befreit von Phenolen und anderen organischen Verunreinigungen. Das Wasser kann im Kreislauf zur Vergasung zurückgeführt

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werden oder für andere Zwecke benutzt werden oder in die Umwelt abgelassen werden.

Die Ausführungsform der Erfindung, die oben beschrieben worden ist, führt zu einer fast vollständigen Entfernung der Phenole und der anderen organischen Säuren, die eine Dissoziationskonstante von ungefähr 10 ^ oder niedriger haben aus Abwasser. Diese Verbindungen werden so aus dem Wascherabwasser, das bei der Vergasung von Kohle oder ähnlichen kohlenstoffhaltigen Materialien anfällt, entfernt. Das Waschwasser, das man reinigen will, wird mit kaustischem Kohlefeingut (char fines) kontaktiert, das aus der Vergasung eines kohlenstoffhaltigen Materials stammt. Das pH des resultierenden basischen Schlammes wird auf ungefähr 7,0 heruntergebracht. Diese Einstellung des pH garantiert, daß Phenole und andere organische Verbindungen in ihrer mehr adsorptionsfähigen nichtionisierten Form vorigen. Auf diese Weise wird eine fast vollständige Adsorption durch die Kohlefeinteilchen, die sich ähnlich wie Aktivkohle benehmen, sichergestellt. Das tatsächliche Kontaktieren der Kohlefeinteilchen mit dem Waschwasser ist dem Verfahren des Pliessschemas eigentümlich.

Man soll sich darüber klar sein, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, beschränkt ist. Es kann vielmehr auf alle Operationen angewandt werden, wo Abwasser, das Phenole oder andere organische Säuren einschließlich Mercaptanen enthält mit jeder beliebigen künstlichen Kohle (char) in Kontakt gebracht wird, die aus einem kohlenstoffhaltigen Material, dessen Asche insgesamt mindestens 15 Gewichtsprozent Kalzium, Magnesium, Kalium und Natrium, als Oxyde ausgedrückt auf feuchtigkeitsfreier Basis, enthält. Das Abwasser kann aus verschiedenen Quellen stammen, wie z.B. der wässrige Abfluß aus städtischen Kläranlagen, aus Raffinerien, aus chemischen Fabriken, aus Anlagen für die Kohleverflüssigung und aus ähnlichen industriellen Einrichtungen. Die künstliche Kohle, die man als Adsorptionsmittel benutzt, kann Jedes kohlenstoffhaltige Produkt sein, das einen hohen Gehalt von kaustischem Material besitzt und das aus der thermischen Behandlung eines geeigneten kohlenstoffhaltigen Materials stammt in Fällen, wo

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dieses Material nicht völlig verbraucht oder umgesetzt wird, wie z.B. bei der Karbonisierung, Pyrolyse oder Verflüssigung. Die Größe der Kohle (char)teilchen kann sich in einem großen Bereich bewegen. Die Teilchen können z.B. Feingut sein, wie die, die in der obenbeschriebenen Ausführungsform benutzt werden. Sie können auch größer sein, wie die Teilchen, die man in den Diplegs aus Abscheider 39* ^2, 51 und 5^ von Fig. 1 entfernt, oder sie können sogar die Größe von den größeren Kohleteilphen in dem Fliessbett des Vergasers haben.

Das Verfahren, das in Fig. 2 abgebildet ist, ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der Abwasser mit Kohle (char) behandelt wird, die bei der Fliessbettvergasung eines kohlenstoffhaltigen Materials entstand. Dieses kohlenstoffhaltige Material hat eine Asche, die insgesamt mindestens 15 Gewichtsprozent Kalzium, Magnesium, Kalium und Natrium, ausgedrückt als Oxyde auf feuchtigkeitsfreier Basis, enthält. Das Verfahren, das durch Fig.. 2 illustriert wird, wird auf ein Abwasser angewandt, das ein pH von ungefähr 7*0 hat und das Phenole und andere gelöste oder suspendierte organische Verunreinigungen einschließlich Mercaptane enthält. Das Abwasser wird durch Leitung 77 in den Abscheider 78 geführt. Falls erforderlich, kann ein Koagulierungsmittel, wie Alaun oder etwas ähnliches durch die Leitung 79 in das rohe Abwasser in Leitung 77 eingeführt werden. Man läßt das Abwasser in dem Abscheider etwa 30 bis 90 Minuten stehen, damit suspendierte Feststoffe sich absetzen können. Schwimmendes öl und andere unlösliche Stoffe werden vom Kopf des Abscheiders auf konventionelle Weise entfernt, wie z.B. durch eine rotierende Abschöpfvorrichtung, und dann durch Leitung 80 abgeführt. Feste Teilchen in dem Abwasser, wie Salz, Fasern, Teer und ähnliche Stoffe, setzen sich am Boden des Abscheiders ab und werden in Form eines Schlammes durch Leitung 8l abgezogen. Der Abscheider wird normalerweise bei Raumtemperatur und gewöhnlichem Druck betrieben.

Der Abfluß aus dem Abscheider, der an suspendiertem Material stark verarmt ist, wird durch Leitung 82 zum Boden des Kontektors 83 geleitet, wo er nach oben zu durch eine nach unten

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Zuströmende wässrige Aufschlämmung von Kohleteilchen geführt wird. Die künstliche Kohle benimmt sich ähnlich wie Aktivkohle und adsorbiert etwa noch vorhandene restliche Mengen von suspendiertem organischen Material zusammen mit den gelösten Phenolen und anderen organischen Verunreinigungen.

Die nach unten fliessenden Aufschlämmung von Kohleteilchen wird im Gefäß 89 gebildet, wo Wasser, das ein pH von ungefähr 7*0 hat, durch Leitung 84 eingespritzt wird und gemischt wird mit trockenen Kohleteilchen die in das Gefäß durch Leitung 56 eingeführt verden. Wasser wird in einer Menge zugegeben, die so groß ist, daß sich ein leicht pumpbarer Schlamm bildet,. der normalerweise ungefähr 5 Gewichtsprozent von Kohleteilchen enthält. Künstliche Kohle (char), die für die Bildung einer Aufschlämmung geeignet ist, kann jedes beliebige kohlenstoffhaltige Produkt sein, das aus der thermischen Behandlung eines kohlenstoffhaltigen Materials stammt, dessen Asche insgesamt mindestens I5 Gewichtsprozent Kalzium, Magnesium, Kalium und Natrium, ausgedrückt als Oxyde auf einer feuchtigkeitsfreien Basis, enthält. Dies gilt für alle Fälle, wo das kohlenstoffhaltige Material nicht völlig verbraucht oder umgesetzt wurde, wie z.B. bei der Karbonisierung, Vergasung, Pyrolyse oder Verflüssigung. In dem Verfahren, das in Fig. 2 abgebildet ist, ist die Kohle die, die durch Abscheider 51 und 5^ aus dem Produktgas, das in dem Vergaser 15 von Fig. entstand, entfernt wurde. Das Absperrorgan 58 wird zugemacht, und die Kohleteilchen in den Diplegs 52 und 55 werden vereint und durch Regelorgan 59 und Leitung 56 zu dem Gefäß 89 von Fig. 2 geleitet. Die Anwendung von Kohle, die in dem Vergasungsverfahren, welches in Fig. 1 abgebildet ist oder in einem ähnlichen Verfahren entstand, als ein Adsorptionsmittel für die Behandlung von Abwasser, das aus anderer Quelle stammt, verbessert die Wirtschaftlichkeit des Vergasungsprozesses, da man den unumgesetzten Kohlenstoff, der in den Kohleteilchen verbleibt, benützt.

Das pH der Aufschlämmung, die im Gefäß 89 erzeugt wird, wird normalerweise über ungefähr 9*0 liegen. Dieses unerwartet hohe pH wird offenbar verursacht durch den hohen Gehalt an kaustischem

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Material in der Kohle. Die kaustischen Verbindungen werden aus der Kohle ausgelaugt und durch Wasser hydrolysiert. Wie oben diskutiert, hat ein hoher pH-Wert einen ungünstigen Effekt auf die Adsorption der Phenole und anderen organischen Säuren, die in Lösung zu Wasserstoffionen und organischen Anionen dissoziieren. Um eine wesentliche oder fast vollständige Adsorption dieser Verbindungen an der Kohle beim Kontaktieren im Gefäß 85 zu erhalten, wird eine genügende Menge Mineralsäure durch Leitung 86 zu der Aufschlämmung gegeben, so daß das pH in dem Kontaktor 85 beträchtlich erniedrigt wird.

Das pH-Niveau, das man in dem Kontaktor einstellen will, hängt von dem Wert der Dissoziationskonstanten der organischen Säuren ab, die man durch Adsorption auf der Kohle entfernen will. Das pH wird so eingestellt und gehalten, daß das Verhältnis der höchsten Dissoziationskonstante der anwesenden organischen Säuren, deren Entfernung gewünscht ist, zu der Wasserstoffionenkonzentration höchstens ungefähr 0,1, vorzugsweise 0,01 oder niedriger ist. Wenn die organischen Säuren, die man entfernen will, nur Phenol oder ähnliche Verbindungen, wie sie in Tabelle III aufgeführt sind, beinhalten, ist ein pH von ungefähr 7*0 wünschenswert.

Eine konzentrierte Aufschlämmung von verbrauchten Kohleteilchen wird vom Boden des Kontaktors 83 durch Linie 87 abgeführt. Sie kann durch ein Filter geleitet werden, um die Feststoffe von der Flüssigkeit zu trennen. Die Feststoffe können dann in Gruben geschüttet werden, so daß keine Gefahr einer Verunreinigung der Umwelt besteht. Das von organischen Verunreinigungen im wesentlichen befreite Abwasser, das einige Kohleteilchen enthält, wird von dem Kontaktor durch Leitung 88 abgezogen. Die restlichen Kohleteilchen werden aus dem Wasser entfernt, das dann in die Umwelt abgelassen oder in einem anderen industriellen Verfahren benutzt werden kann.

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Die Natur und die Ziele der Erfindung werden durch Resultate von Laboratoriumstests noch weiter illustriert. Die erste Testserie veranschaulicht den überraschenden kaustischen Charakter der Wyodak-Kohlefeinteilchen. Die zweite Versuchsserie illustriert die Tatsache, daß Wyodak-Kohlefeingut sich schlecht als Adsorptionsmittel eignet, es sei denn, das pH der Aufschlämmung des Kohlefeinguts wird richtig eingestellt.

Bei der ersten Testserie wurden vier 3-Li"ter Rundkolben mit 750 ml von einem durch Waschen von Produktgas erhaltenem Wasser gefüllt. Das Wasser wurde durch die Wäsche eines Produktgases gewonnen, das bei der Vergasung von Kohle in einer Kohlevergasungsanlage im halbtechnischen Maßstabe erzeugt worden war. Die Anlage war ähnlich der Anlage, die durch Fig. 1 gezeigt wird. Das Produktgas Waschwasser, das man anwendete, enthielt keine feinen Kohleteilchen, da diese aus dem Produktgas durch Zyklone und Gasfilter stromaufwärts von dem Wascher abgetreent worden waren. Zwei der Rundkolben wurden mit Waschwasser eines Produktgases gefüllt, das bei der Vergasung einer Wyodak-Kohle erzeugt worden war, während die anderen beiden Rundkolben Produktgaswaschwasser enthielten, das durch Vergasung einer Illinois-Nr. 6 Kohle entstanden war. 37*5 g Wyodak-Kohlefeingut, das durch Gasfilter aus dem Kopfgasstrom, das den Produktgas-Sekundärzyklonabscheider (Leitung 60 in Fig. 1) verlassen hatte,wurde zu einem der Kolben gegeben, die Wyodak-Produktgaswaschwasser enthielten. 37*5 S der Illinois Nr. 6 Kohlefeinteilchen, die in gleicher Weise erhalten worden waren, wurden zu einem der Kolben gegeben, die Illinois Produktgaswaschwasser enthielten. Der Inhalt eines jeden der Kolben wurde dann.4- Stunden lang zu Sieden erhitzt. Während des Siedens wurde das Wasservolumen in den Rundkolben dadurch konstant gehalten, daß man frisches destilliertes Wasser zusetzte, um die verdampfte Flüssigkeit zu ersetzen. Nach 4-stündigem Kochen wurde das pH der wässrigen Sümpfe, die in den Kolben verblieben, gemessen. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle IV aufgeführt.

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	Tabelle IV	Art des Kohlefeinguts	£H Kolbensumpf
Das pH	von mit Dampf abgestreiften	keine Wyodak keine Illinois	7.4 9.7 6.6 7.0
Waschwasseraufschlämmungen
Art des Waschwassers
Wyodak Produktgas Wyodak Produktgas Illinois Produktgas Illinois Produktgas

Wie man aus Tabelle IV ersehen kann, haben die Illinois Nr. 6 Kohlefeinteilchen nur eine geringe Wirkung auf das pH des Waschwasserschlammes, während die Wyodakkohlefelnteilchen das pH bedeutsam erhöhen. Es wird angenommen, daß dieser überraschende und unerwartete Effekt auf das pH an dem hohen Gehalt kaustischer Materialien in den Wyodakkohlefelnteilchen liegt. Die Analysen der Aschen, die aus Wyodak und Illinois Nr. 6 Kohlefeingut stammen, das in den oben beschriebenen Experimenten benutzt wurde, sind in Tabelle V aufgeführt.

Tablle	V	Wyodakkohlefeingut
Analyse der	Kohlenasche
AschebestandteiIe	Illinois Nr. 6
Gewichtsprozent Oxyde	Kohlefeingut	4,3
trockene Asche		10,4
Fe2O^	21,8	1,5
SO,	0,7	1,1
TiO2	1,5	24,2
P2O5	0,2	15,6
SiO2	46,5	33,1
Al2O3	21,1	7,3
CaO	2,4
MgO	1,2

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Aschebestandteile Illinois Nr. 6 Wyodakkohlefeingut Gewichtsprozent Oxyde Kohlefeingut trockene Asche

2,0 0,1

0,2 .0,4

Gesamt CaO, MgO, K_p0

und Na₂O ^ 5,8 40,9

Wie man aus Tabelle V ersieht, ist die Asche, die aus Wyodakkohlef eingut stammt, durch einen Gesamtgehalt von 40,9 Gewichtsprozent CaO, MgO, K₂O und Na₂O gekennzeichnet, während die Illinois Nr. 6 Kohlenasche nur 5,8 Gewichtsprozent enthält. Das Wasser der Aufschlämmung hydrolysiert anscheinend die Kalzium, Magnesium, Kalium und Natrium-Verbindungen in den Kohlefeinteilchen, wodurch es das pH der Wyodak-Aufschlämmung wesentlich vergrößert. Im allgemeinen kann man dasselbe Phänomen erwarten, wenn irgendeine künstliche Kohle (char), die aus einer Kohle (coal) stammt, deren Asche insgesamt mindestens 15 Gewichtsprozent Kalzium, Magnesium, Kalium und Natrium, ausgedrückt als Oxyde auf einer feuchtigkeitsfreien Basis enthält, mit Wasser aufgeschlämmt wird.

In der zweiten Testserie wurden vier getrennte Lösungen von Phenol in destilliertem Wasser hergestellt, so daß die Phenolkonzentration 950 ppm betrug. Wyodakkohlefeingut wurde dann zu zwei der Lösungen gegeben, und Illinois Nr. 6 Kohlefeingut zu den anderen zwei." In jedem Falle wurde genug Kohle zugefügt, um Aufschlämmungen zu bilden, die 5 Gewichtsprozent Feingut enthielten. Die Aufschlämmungen wurden bei Raumtemperatur 30 Minuten lang gerührt und dann filtriert. Das Filtrat wurde auf Phenol hin durch die 4-Aminoantipyrenprobe analysiert, und die Resultate wurden durch Ultraviolettanalysen nachgeprüft. Der Betrag des

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Phenols, der durch die Kohle adsorbiert wurde, wurde durch Subtraktion des Phenolbetrags, der in dem Filtrat gefunden wurde, von dem Betrag, der ursprüngliche Lösung war, ermittelt.Die Kohlefeinteilchen, die das adsorbierte Phenol enthielten, wurden dann einer Soxlet (kontinuierlich fest-flüssig) Extraktion bei 75°C und bei 100⁰C unterworfen. Die resultierenden Extrakte wurden auf Phenol analysiert und die Resultate auf das ursprüngliche Aufschlämmungsgewicht normalisiert. Das wurde getan, um den Phenolbetrag zu ermitteln, der auf den Kohlefeinteilchen unter scharfen Bedingungen adsorbiert bleiben würde. Die Ergebnisse dieser Experimente sind in Tabelle VI, sowohl für die Illinois als auch die V/yodakkohlefeingutauf schlämmungen, aufgeführt.

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Tabelle VI

Phenoladsorption auf Kohlefeingut

Arte des Kohlefeinguts Versuch

Illinois Nr. Wyodak

1 2 1 2

Anfänglich adsorbiertes Phenol(ppm)

947,2 945,8 783 800

Adsorption	Extraktions
	temperatur, C
99,7	100°
99,5	75°
82,4	100°
84,2	75°

Phenol nach 20 Stunden % Extraktion** Gesamtphenol adsorbiert

extrahiert (ppm)	I 3,7	ppm .	% *	96,0
34,8	. 0,9	912	98,7
8,0	36,6	938	52,5
284	17,9	499	69,2
143	657

*· Basierend auf einer anfänglichen Phenolkonzentration von 950 ppm
*$ Basierend auf dem anfänglich adsorbierten Betrag

Man kann aus Tabelle VI entnehmen, daß die Illinois Nr. 6 Kohlefeinteilchen in der Lage sind, anfänglich fast alles Phenol aus der Lösung zu entfernen, und auch fähig sind, fast das gesamte Phenol bis auf einige Prozente nach wässriger Extraktion bei erhöhter Temperatur zurückzuhalten. Die Adsorptionsfähigkeit der Wyodakfeinteilchen ist auf der anderen Seite der der Illinois Nr. 6 Kohlefeinteilchen weit unterlegen. Die anfängliche Adsorption ist ungefähr 2C$ niedriger und die Gesamtadsorption ist ungefähr J>0 bis ungefähr $0% niedriger in Abhängigkeit von der Extraktionstemperatur. Diese Ungleichheit in dem Adsorptionsvermögen konnte nicht durch Unterschiede im Kohlenstoffgehalt oder in der Oberflächenausdehnung erklärt werden, da die Werte dieser Parameter fast gleich sind, wie man aus Tabelle II sieht. Weitere Studien haben gezeigt, daß die pH-Niveaus der Illinois Nr. 6 Kohlefeinteilchen in Form von Aufschiämmungen in destilliertem Wasser sich zwischen ungefähr 6,0 bis ungefähr J₃O bewegen, während die pH der Wyodakaufschlämmungen stets ungefähr 10 oder höher waren. Die Basizität der Wyodakaufschlämmungen war offenbar der Grund für das schlechte Adsorptionsvermögen, weil sie die Dissoziation des Phenols begünstigte, die ihrerseits wieder die Menge an Phenol verringerte, die in dem nichtionisierten und mehr adsorb ti ons fähigen Zustand vorlag.

Die folgenden hier beschriebenen Versuche illustrieren die Tatsache, daß das Adsorptionsvermögen von Wyodakkohlefeingut wesentlich durch eine richtige Einstellung des pH vergrößert wird. Drei Lösungen von Phenol in destilliertem Wasser, die dasselbe Volumen hatten, wurden bereitet. Jede Lösung enthielt 9βΟ ppm Phenol. Wyodakkohlefeingut wurde zu den Lösungen hinzugegeben in einer Menge, die genügte, 5 gewichtsprozentige Aufschiämmungen zu erzeugen. Unbehandeltes Feingut wurde zu zwei der Lösungen gegeben, während vorbehandeltes Feingut zu der anderen gegeben wurde. Die vorbehandelten Kohlefeinteilchen wurden durch Hinzufügen von Schwefelsäure zu einer Aufschlämmung unbehandelten Wyodakfeingutes in destilliertem Wasser hergestellt. Dann wurden die Feinteilchen mit destilliertem V/asser gewaschen, bis das pH des Filtrats zwischen 6,0 und 7,0 lag.

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Die drei Aufschlämmungen wurden dann bei Raumtemperaturen 30 Minuten lang gerührt und filtriert. Während des Rührens wurde Schwefelsäure zu einer der Aufschlämmungen gegeben, die unbehandeltes Feingut enthielt, so daß das pH bei ungefähr 7,0 aufrechterhalten wurde. Das Filtrat eines jeden Schlammes wurde dann auf Phenol analysiert und der Betrag des von der Kohle ursprünglich adsorbierten Phenols durch den Unterschied festgestellt. Die Kohlefeinteilchen wurden dann einer Soxlet-Extraktion bei 75°C 20 Stunden lang unterworfen. Die resultierenden Extrakte wurden auf Phenol analysiert, und die Ergebnisse wurden mit dem ursprünlichen Gewicht der Aufschlämmung normalisiert. Die aus diesen Experimenten erhaltenen Daten sind in Tabelle VII aufgeführt.

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Tabelle VII Effekte des pH auf die Phenoladsorption von Wyodakkohlefeingut

Art der Behandlung des Schlammes

Das ursprünglich % Adsorption Phenol nach 20 Std. % extrahiert adsorbierte · . . bei 75 C extra

Phenol (ppm)

hiert ppm

Gesamtmenge des ad sorbierten Phenols ppm % & % (69) (58)

Keine

^₃ Aufschlämmung

_o angesäuert mit

co HpS Oj, während

oo des Rührens

Feingut, angesäuert mit HpSOh bevor

° Aufschlämmung mit Phenollösung gebildet wurde

682

917

908

71

95,3

18,5

556 57,9 (68,8)

798 79,8 (9*,9)

94,5

11,0

808 80,8 (96,1)

Basierend auf der anfänglichen Phenolkonzentration von 96O ppm Basierend auf dem anfänglich adsorbierten Betrag

Die chemische Analyse zeigte, daß die Wyodakfeinteile, die in diesen Experimenten benutzt wurden 58$ Kohlenstoff enthielten. Die Kolonne berücksichtigt diese Tatsache, so daß das Adsorptionsvermögen verglichen werden kann mit dem der Illinois Nr. β Kohlefeinteilchen (69$ Kohlenstoff), die in den Adsorptionsexperimenten der Tabelle VI wiedergegeben wurden.

Die Ergebnisse dieser Experimente zeigen, daß die richtige pH-Einstellung die Adsorptionsfähigkeit von Wyodakkohlefeingut um ungefähr 20-25/? sowohl ursprünglich wie auch nach der Extraktion vergrößern kann, ganz gleich, ob die Einstellung des pH durch Vorbehandlung des Feinguts mit Mineralsäure erreicht wurde, oder durch direkte Zugabe der Säure zu der Aufschlämmung des Kohlefeinguts. Die Adsorptionsfähigkeit der Wyodakfeinteilchen nach richtiger Einstellung des pH kann man vergleichen mit der Adsorptionsfähigkeit der Illinois Kohlefeinteile, die in Tabelle VI registriert ist, wenn man den höheren Kohlenstoffgehalt der Illinoiskohlefeinteilchen berücksichtigt. Das Illinoisfeingut enthält 69^ Kohlenstoff, während das Wyodakfeingut 58^ enthält. Durch Multiplikation der Prozentwerte der Gesamtadsorption, die in Tabelle VII registriert sind, mit dem Verhältnis 69/58 kann man sehen, daß die Adsorption an dem Wyodakfeingut sich nach richtiger Einstellung des pH der Adsorption an den Illinoisfeinteilchen nähert.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren für die fast vollständige Entfernung einer organischen Verbindung, deren Moleküle in Lösung dissoziieren unter Bildung von organischen Anionen und Wasserstoffionen, aus Abwasser, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte umfaßt:

   a) Kontaktieren des Abwassers in einer Kontaktzone mit einer künstlichen Kohle (char), die aus einem kohlenstoffhaltigen Material stammt, dessen Asche insgesamt mindestens 15 Gewichtsprozent Kalzium, Magnesium, Kalium und Natrium enthält,

   • ausgedrückt als Oxyde auf einer feuchtigkeitsfreien Basis;

   b) Aufrechterhaltung des pH in der resultierenden wässrigen Aufschlämmung in der Kontaktzone bei einem solchen Wert, daß das Verhältnis der Dissoziationskonstante der organischen Verbindung zu der Wasserstoffionenkonzentration der Aufschlämmung geringer ist als ungefähr 0,1; und '

   c) Gewinnung des Abwassers, das an der organischen Verbindung stark verarmt ist oder von ihr praktisch befreit ist, aus der Kontaktzone.

   2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichn' e t, daß die organische Verbindung Phenol enthält.

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   j5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzei ohne t, daß die organische Verbindung ein Hydroxylderivat von Benzol oder seinen kondensierten Kernen enthält.

   4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Verbindung eine Karbonsäure enthält.

   5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Verbindung ein Mercaptan enthält

   6. Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 53 dadurch gekennzeichnet, daß" das Abwasser einen aus einer Vergasungsanlage abgehenden wässrigen Strom enthält.

   7. Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die künstliche Kohle (char) aus der Vergasung von subbituminöser Kohle stammt.

   8. Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die künstliche Kohle (char) aus der Vergasung einer bituminösen Kohle stammt.

   9. Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das pH bei dem erforderlichen Wert durch direkte Zugabe von Mineralsäure zu der Aufschlämmung in der Kontaktzone aufrechterhalten wird.

   10. Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Dissoziationskonstante zu der Wasserstoffionenkonzentration kleiner ist als ungefähr 0,01.

   11.· Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das pH der Aufschlämmung in der Kontaktzone bei dem erforderlichen Wert durch Behandlung der Kohle mit Mineralsäure vor ihrer Injektion in die Kontaktzone aufrechterhalten wird.

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   12. Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 11., dadurch g e -

   kennzei chnet, daß das pH der Aufschlämmung Ms zu ungefähr 7*0 erniedrigt wird.

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