DE2737070A1

DE2737070A1 - Verfahren zur reinigung von gasen

Info

Publication number: DE2737070A1
Application number: DE19772737070
Authority: DE
Inventors: Aleksandr Ilitsch Vulich
Original assignee: VULICH
Current assignee: VULICH
Priority date: 1977-08-17
Filing date: 1977-08-17
Publication date: 1979-03-08
Also published as: DE2737070C2

Description

Verfahren zur Reinigung von Gasen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung von Gasen von den sie begleitenden Beimengungen, insbesondere von Fluor- undloder Chlorwasserstoff.
Der Fluor- und der Chlorwasserstoff gehören zu den besonders verbreiteten, die Atmosphäre verunreinigenden Stoffen in der chemischen und der Hüttenindustrie. So fallen beispielsweise bei der Herstellung von Phosphordüngemitteln, Aluminium, Fluorwasserstoff, Fluorwasserstoffsäure, Fluor, Metallfluoriden, fluororganischen und anderen fluorhaltigen Verbindungen große Mengen fluorhaltiger Gase an, deren Hauptkomponente Fluorwasserstoff ist. Große Chlorwasserstoffmengen fallen bei der Chlorierung organischer Verbindungen, der Sulfochlorierung von Kohlenwasserstoffen und in einigen Prozessen der anorganischen Technologie, beispielsweise bei der Hydrolyse von Magnesiumchlorid zwecks Herstellung von Magnesiumoxid, bei der Umwandlung von Chloriden in Nitrate mit Salpetersäure und bei der Verarbeitung von Kaliumchlorid und polymineralischer Kaliumerze zu chlorfreien Düngemitteln an. Der Chlorwasserstoff fällt auch in verschiedenen metallurgischen Prozessen an, in denen Nickel-Kupfer-Erze, Zinnerze und andere Erze der Chlorierung in Gegenwart von Wasserdampf unterworfen werden. Abgase, die gleichzeitig Chlor- und Fluorwasserstoff enthalten, bilden sich bei der Herstellung von Chlorfluorkohlenwasserstoffen, die als Kälteträger verwendet werden, und bei der thermischen Verarbeitung von Buntmetallerzen, die fluor- und chlorhaltige Mineralien enthalten.
Der Fluor- und der Chlorwasserstoff sind toxische und korrosionsaktive Stoffe, die eine schädliche Wirkung auf den menschlichen Organismus, auf die Ausrüstungen und die Umwelt ausüben. Andererseits sind sie wertvolle chemische Produkte, die in verschiedenen Industriezweigen viel verwendet werden. Deshalb kommt es darauf an, diese Stoffe nicht nur aus dem Gasstrom abzutrennen, sondern sie auch zu verwerten.
Durch die hohe Löslichkeit von HF und HC1 in Wasser bei großen Ausgangskonzentrationen dieser Stoffe in Gasen (von einigen g bis zu mehreren Hunderten g in 1 m3 Gas) kann der Hauptteil dieser Stoffe durch Absorptionsmethoden wirksam abgetrennt werden (US-PS 3 297 684, 3 743 704, 3 787 304, DT-PS 1 055 512). Diese Verfahren sind aber wenig wirksam bei der Notwendigkeit einer Feinstreinigung von Gasen, die durch die sanitären Normen gefordert wird, wo die Ausgangskonzentration von HF und HCl von einigen wenigen mg bis zu Hunderten mg in 1 m3 Gas reicht.
Die wässerige Absorption von Fluorwasserstoff aus solchen Gasen ist durch die hohe Gleichgewichtselastizität des HF-Dampfes über der Lösung der sich bildenden Säure begrenzt, wodurch es nicht möglich wird, das Gas feinst zu reinigen und Säure in einer Konzentration zu erhalten, bei der ihre Verwertung wirtschaftlich vertretbar ist.
Außerdem bilden sich in Gegenwart von Wasserdampf Nebel von Säuren, deren Absorption mit Wasser unbefriedigend verläuft. Der letztere Umstand macht es nicht möglich, eine vollständige Reinigung der Gase von HF und HCl auch bei der Verwendung wässeriger Lösungen chemischer Reagenzien wie Alkalifluoride (US-PS 3 798 875), Ammoniumkarbonat (UdSSR-Urheberschein Nr. 136 510), Kalziumchlorid (UdSSR-Urheberschein Nr. 394 067, US-PS 3 810 970, 3 826 816) für die Absorption zu erreichen. Somit sind die Hauptnachteile der Absorptionsmethoden zur Reinigung der Gase von HF und HCl bei nicht hohen Konzentrationen dieser Stoffe große Volumina der Abwässer, die zusätzlich zu neutralisieren sind, sowie ein ungenügend hoher Reinigungsgrad. Praktisch kann man nach dieser Methode die Konzentration von HF und HCl nur auf 20 bis 30 mg/m3 senken. Eine weitere Senkung der Konzentration der Abgase ist nur bei der Anwendung der Adsorptionsprozesse möglich. Ein Nachteil der Absorptionsmethoden zur Reinigung der Gase von HF und HCl ist auch die Notwendigkeit, teuere korrosionsbeständige Materialien für die ganzen Ausrüstungen der Anlagen zu verwenden und einen relativ hohen aerodynamischen Widerstand der Apparate in Kauf zu nehmen.
Die Adsorptionsreinigung der Luft von Fluor- und Chlorwasserstoff kann unter Verwendung granulierter Adsorptionsmittel durchgeführt werden. In allen Fällen wird der höchste Reinigungsgrad bei der Verwendung von Materialien erreicht, die fähig sind, diese Stoffe nach dem Chemosorptionsmechanismus zu sorbieren. Die Adsorptionsmittel physikalischer Wirkungsweise vom Typ der Aktivkohlen besitzen bei geringen Konzentrationen von HF und HCl eine niedrige Kapazität und haben bei großen Konzentrationen keine Vorteile gegenüber den Absorptionsmethoden. Neben dem hohen Reinigungsgrad ist der Hauptvorteil der Chemosorptionsreinigung der Gase von HF und HCl die Möglichkeit, die Bildung von Abwässern zu vermeiden oder die Menge derselben gegenüber den Absorptionsmethoden bedeutend zu verringern. Die meisten technischen Lösungen zur Chemosorptionsgasreinigung sind für Fluorwasserstoff aufgrund seiner höheren Toxizität und der geringeren Wirksamkeit der Absorptionsmethoden zur Reinigung der Gase von HF im Vergleich zur Absorptionsreinigung der Gase von HOI bestimmt. Die Chemosorptionsmethoden zur Adsorption von HCl werden selten, und zwar im wesentlichen in Kombination mit den Absorptionsmethoden (US-PS 3 810 970, 3 826 816),angewandt.
Als Adsorptionsmittel für die Sorption von HF können Fluoride, Oxide, Hydroxide, Karbonate, Chloride, Sulfide und andere anorganische Verbindungen der Metalle verwendet werden.
Bei einem bedeutenden Gehalt der Ab- und technologischen Gase an Fluorwasserstoff verwendet man zweckmäßig für ihre Reinigung und Verwertung Metallfluoride. Die Verwendung der Fluoride beruht auf der Bildung der Hydrogenfluoride vom Typ MeFm ~ n HF mit dem Fluorwasserstoff. Bei der thermischen Zersetzung der Hydrogenfluoride entwickelt sich HF, der kondensiert und in den technologischen Zyklus zurückgeleitet werden kann.
Die Wahl der Fluoride für die Adsorption von Fluorwasserstoff wird durch viele Faktoren bestimmt, von denen die wichtigsten die thermische Beständigkeit der Hydrogenfluoride, die Möglichkeit deren Zersetzung bei mäßigen Temperaturen zwecks Desorption von HF und nochmaliger Verwendung des Adsorptionsmittels in dem Adsorptions-Desorptions-Zyklus sowie die Kosten der verwendeten Fluoride sind.
Zur sanitären Reinigung der Gase mit einem geringen Gehalt an HF verwendet man gewöhnlich Oxide, Hydroxide und Karbonate der Metalle. Die Umsetzung von HF mit diesen verläuft in der Regel irreversibel, und man kann unter optimalen Bedingungen eine quantitative Abtrennung von HF aus den Abgasen erzielen. Die sich bildenden Fluoride können in einigen Fällen für die Gewinnung von Fluor verarbeitet werden.
Es sind Verfahren zum Auffangen von Fluorwasserstoff auf Al203 in Form von aktiviertem Aluminiumoxid oder feingemahlener Tonerde bekannt. Das Adsorptionsmittel kann unmittelbar im Apparat in granulierter Form (FR-PS 1 209 223) oder nach dem Aufsprühen gemahlener Teilchen auf ein Gewebefilter (US-PS 3 721 066) verwendet werden. Nach diesen Verfahren kann man einen Grad des Auffangens von HF bis zu 99 % erreichen. Jedoch hängt der Grad des Auffangens von den Parametern des Systems, der Größe und der Oberfläche der Teilchen, der Feuchtigkeit des Gases und der Geschwindigkeit des Durchleitens stark ab. Zur Aufrechterhaltung stabiler Kennwerte der Reinigung muß man besondere Kontrollmaßnahmen ergreifen.
Ein gemeinsamer Nachteil aller gegenwärtig angewandten Adsorptionsmethoden zum Auffangen von Fluorwasserstoff sind die starke Abhängigkeit des Reinigungsgrades von den Parametern des Systems, wobei die hohe relative Feuchtigkeit der Luft auf diese eine äußerst negative Wirkung ausübt, so daß die optimalen Temperaturen der Anwendung dieser Me-0 thode 100 0 übersteigen, die Unmöglichkeit einer mehrfachen Verwendung der Adsorptionsmittel und ein hoher Widerstand, den die Filtrierschicht der granulierten Adsorptionsmittel dem zu reinigenden Gasstrom entgegensetzt, was zu einer Senkung der Leistungsfähigkeit der industriellen Apparate führt und ihre Bedienung erschwert.
Es ist noch eine Methode zur Gasreinigung von den Halogenwasserstoffen bekannt, welche auf der Verwendung synthetischer Ionenaustauscherharze, vor allem körniger Anionenaustauscher, beruht.
Der Fluor- und der Chlorwasserstoff werden aus feuchter Luft durch Anionenaustauscher in der Hydroxylform (UdSSR-Urheberschein Nr. 327 936, Nr. 463 631, CSSR-Urheberschein Nr. 150 146, GB-PS 805 853, DL-PS 9657, DT-PS 1 195 518, US-PS 293 460) nach der Reaktion worin R' die polymere Matrize des Anionenaustauschers bedeutet, wirksam adsorbiert. Das Adsorptionsmittel unterwirft man einer alkalischen Regenerierung. Dabei erhält man eine alkalische Halogenidlösung; man verwendet zweckmäßig schwach basische Anionenaustauscher, welche günstigere Kennwerte für die Überführung derselben in die basische Form besitzen.
Es ist jedoch vorteilhafter, stark basische Anionenaustauscher in der gleichnamigen Salzform, d. h. in der Fluorid-oder Chloridform (UdSSR-Urheberschein Nr. 224 878, Nr.
287 912) R'F + nHF d R'F ~ nHF unter wässeriger Regenerierung des Adsorptionsmittels zu verwenden. In diesem Fall wird bei vergleichbarem Reinigungsgrad und etwas geringerer dynamischer Aktivität des Anionenaustauschers für HF seine Regenerierung bedeutend vereinfacht, und das Eluat stellt eine reine Lösung der entsprechenden Säure dar.
Die Hauptvorteile der Ionenaustauschmethode zur Adsorption des Fluor- und des Chlorwasserstoffs, besonders zum Zwecke der sanitären Reinigung der Luft, gegenüber anderen Adsorptionsmethoden sind folgende: 1. Hoher Grad des Auffangens, der in der Nähe von 100 S liegt; 2. hohe spezifische Kapazität der Ionenaustausch-Adsorptionsmittel (etwa 20 Gewichtsprozent) und geringe Abhängigkeit derselben von der Konzentration der Halogenwasserstoffe und den anderen Parametern des Prozesses; 3. das Vorliegen von Feuchtigkeit in der Luft bewirkt eine wirksame Reinigung, so daß der abzutrennende Fluor-und Chlorwasserstoff in dem behandelten Gasstrom sowohl in gasförmigem als auch in nebelförhigem Zustand vorliegen kann; 4. die hohe chemische Beständigkeit der Ionenaustauscher und das Bestehen einfacher und wirksamer Regenerierungsmethoden machen es möglich, diese mehrfach für die Adsorption von Fluor- und Chlorwasserstoff ohne Verschlechterung der Sorptionskennwerte zu verwenden; 5. Möglichkeit einer einfachen Verwertung des Eluats infolge genügend hoher Konzentration von HF und HCl in diesem.
Der Hauptnachteil dieser Verfahren zur Reinigung von Abgasen, der einer breiten industriellen Verwendung von Ionenaustauschern für diese Zwecke im Wege steht, ist es, daß für gewöhnliche körnige Ionenaustauscher die Geschwindigkeit der Reaktion mit Gasen durch die Diffusion im Korn limitiert wird, wodurch es notwendig wird, tiefe Schichten des Adsorptionsmittels zu verwenden. Dieser Faktor widerspricht den Forderungen einer hohen spezifischen Leistungsfähigkeit des Filters, weil mit wachsender Tiefe der Schicht der dem Gasstrom entgegengesetzte Widerstand stark anwächst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der genannten Nachteile ein Anionenaustausch-Adsorptionsmittel solcher physikalischen Form und solcher chemischen Zusammensetzung zu wählen, das es möglich macht, die Geschwindigkeit der Adsorption der Halogenwasserstoffe aus dem Gasstrom stark zu erhöhen und die Größe des aerodynamischen Widerstandes der Schicht des Adsorptionsmittels unter Beibehalten dessen hoher Sorptionskapazität, chemischer Beständigkeit und mechanischer Festigkeit zu verringern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man bei einem Verfahren zur Reinigung von Gasen von Chlor- und/oder Fluorwasserstoff mittels Durchleitens des Gases durch ein Anionenaustausch-Adsorptionsmittel und anschließender wässeriger Regenerierung des Adsorptionsmittels erfindungsgemäß als Anionenaustausch-Adsorptionsmittel strukturierte Chemosorptionsfasern auf der Basis von Karbokettenpolymeren mit Vinylpyridingruppen oder aliphatischen Aminogruppen verwendet.
Die Quelle des zu reinigenden Gases, die Fluor- und/oder Chlorwasserstoff enthält, wirkt sich auf die Wirksamkeit der Reinigung bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens praktisch nicht aus. Solche Gase können beispielsweise Abgase, die einer Absorptionsreinigung unterworfen wurden, oder die in den oben genannten Produktionsprozessen anfallende Ventilationsluft sein. Eine mögliche Einschränkung für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein hoher Staubgehalt der zu reinigenden Gase sein, welcher die Wirksamkeit der mehrfachen Verwendung der Anionenaustauschfasern infolge der Speicherung des Staubs auf dem Filter senkt. Im Falle von wasser- oder säurelöslichem Staub kann dies nicht von wesentlicher Bedeutung sein.
Mit sinkender Feuchtigkeit des zu behandelnden Gasstromes nimmt die Sorptionskapazität der Fasern ab, bleibt jedoch tragbar bis zu einer relativen Feuchtigkeit von 30 %.
Die Temperatur des zu behandelnden Gasstromes ist kein kritisches Parameter.
Die strukturierten Chemosorptionsfasern können unmittelbar als Filterfüllung und in Form von Garn, Matten, nicht gewebten Bahnen und Geweben verwendet werden. Besonders wirksam aber ist die Verwendung von Fasern in Form von nicht gewebten, nadelgelochten Bahnen, deren gleichmäßige Struktur und spezifische Besonderheiten (Biegsamkeit, Festigkeit, Dichte) breite Möglichkeiten für die Entwicklung hochwirksamer, leichter und nach der Konstruktion einfacher Sorptions- und Filtermaterialien eröffnen. Solche nicht gewebten Bahnen können mit einer Dicke bis 20 mm und einer Flächendichte bis 2 kg/m2 erhalten werden. Der aerodynamische Widerstand der Bahn bei einer Geschwindigkeit des Gasstromes von 1 cm/s und einer Dicke der Schicht von 1 cm beträgt mindestens 1 mm WS.
Die spezifische Sorptionskapazität der genannten Fasern für den Fluor- und Chlorwasserstoff hängt von der Ausgangskonzentration derselben in den zu reinigenden Gasen ab und beträgt bis 20 Gewichtsprozent Halogenwasserstoffe. Dabei wird durch die sehr hohe Geschwindigkeit der Sorption der Halogenwasserstoffe durch das erfindungsgemäße Adsorptionsmittel die genannte Kapazität im dynamischen Bereich im wesentlichen als Kapazität bis zum Durchbruch in der Schicht der nicht gewebten Bahn mit einer Flächendichte von 1 kg/m2 und darüber bei einer Geschwindigkeit des Gasstromes bis 10 cm/s realisiert.
Die Regenerierung der gesättigten Anionenaustauschfasern führt man mittels deren Behandlung mit Wasser durch und erhält in dem Eluat Lösungen entsprechender Säuren, welche in vielen Fällen in den Produktionsprozeß zurückgeleitet werden können.
Die regenerierten Fasern sind fähig, unter analogen Adsorptionsbedingungen HF und HCl noch einmal bis zu den genannten Werten der Gewichtskapazität zu adsorbieren. Wenn das Ausgangs-Adsorptionsmittel aus Fasern in basischer Form besteht, ist ihre Kapazität infolge der Neutralisation der funktionellen Gruppen in dem ersten Zyklus höher als in den nachfolgenden. Der Zyklus "Adsorption/wässerige Regenerierung" kann Hunderte Male bis zum mechanischen Verschleiß der Bahn wiederholt werden.
Als strukturierte Chemosorptionsfasern auf der Basis von Karbokettenpolymeren mit Vinylpyridingruppen können Fasern auf der Basis eines Copolymeren verwendet werden, welches aus 50 bis 80 Gewichtsprozent Akrylnitril und 50 bis 20 Gewichtsprozent 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin oder 2-Methyl-5-vinylpyridin besteht. Es können auch Fasern verwendet werden, welche aus 20 bis 50 Gewichtsprozent Polyvinylidenchlorid, Polyvinylidenfluorid oder Polyvinylchlorid und 80 bis 50 Gewichtsprozent Poly-2-vinylpyridin, Poly-4-vinylpyridin oder Poly-2-methyl-5-vinylpyridin bestehen.
Die genannten Fasern auf der Basis halogenhaltiger Polymeren und Polymeren der Pyridinreihe weisen höhere chemische Beständigkeit gegenüber den Fasern auf der Basis von Copolymeren des Akrylnitrils auf. Genügend hohe chemische Beständigkeit besitzen auch Fasern auf der Basis eines aus 20 bis 50 Gewichtsprozent Polypropylen und 80 bis 50 Gewichtsprozent 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin oder 2-Methyl-5-vinylpyridin bestehenden Copolymeren, die man als Adsorptionsmittel verwenden kann. Als strukturierte Chemosorptionsfasern können auch Fasern auf der Basis von Karbokettenpolymeren mit aliphatischen Aminogruppen verwendet werden, und zwar Fasern auf der Basis von 20 bis 60 Gewichtsprozent Polyäthylenpolyamind oder Polyäthylenimin und 80 bis 40 Gewichtsprozent Polyvinylidenchlorid, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylchlorid oder eines Copolymeren von Vinylidenfluorid mit Tetrafluoräthylen. Ein Gehalt der Chemosorptionsfasern an ionogenem Polymeren von weniger als 20 Gewichtsprozent führt zur Verminderung der Austauschkapazität des Adsorptionsmittels und macht seine Verwendung unzweckmäßig. Eine Steigerung des Gehaltes der Fasern an ionogenem Polymeren auf mehr als 50 bis 60 Gewichtsprozent führt zur Senkung der mechanischen Festigkeit der Fasern und kompliziert den Prozeß ihrer Herstellung und der textilen Verarbeitung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung der Gase von dem Chlor- und/oder Fluorwasserstoff macht es möglich: a) Gase praktisch vollständig (bis auf minimale analytisch nachweisbare Konzentrationen) unabhängig von ihren Ausgangskonzentrationen zu reinigen, was gewöhnlich einem Reinigungsgrad von > 99 % entspricht; b) eine genügend hohe spezifische Kapazität der Absorptionsmittel selbst bei niedrigen Konzentrationen der Halogenwasserstoffe in den zu reinigenden Gasen zu erhalten; c) eine hohe Wirksamkeit der Reinigung der Gase in einem breiten Bereich ihrer Parameter, bei einer Feuchtigkeit von 30 bis 100 % (sowie beim Vorliegen von Aerosolen der Lösungen von Säuren in den Gasen) und bei Temperaturen von den Minustemperaturen bis 60 OC zu erreichen; d) eine praktisch unbegrenzte Zahl der Sorption/Regenerierungs-Zyklen auf ein und demselben Filter durchzufuhren; e) eine billigere wässerige Regenerierung der Filter unter Erzielung von Lösungen der Halogenwasserstoffsäuren durchzuführen, die in vielen Fällen verwertet werden können; f) Filter mit außerordentlich niedrigem ((10 mm WS) aerodynamischen Widerstand bei hoher Leistungsfähigkeit je Volumeneinheit zu verwenden, wodurch es möglich wird, solche Filter in bestehenden Ventilationssystemen ohne merkliche Verringerung des Luftstromes einzusetzen.
Das Verfahren ist einfach in der technologischen Ausführung und wird, wie folgt, durchgeführt: Die Chemosorptionsfasern erhält man nach bekannten Methoden aus Karbokettenpolymeren bzw. Copolymeren, in denen eines der Monomeren aktive Gruppen enthält, welche zum Ionenaustausch fähig sind.
Der Prozeß der Herstellung von Chemosorptionsfasern aus Copolymeren von Akrylnitril und Vinylpyridinen besteht aus folgenden Hauptstufen: Copolymerisation, die im Lösungs-oder Suspensionsverfahren durchgeführt wird, Formen der Fasern aus dem erhaltenen Copolymeren und ihre Strukturierung mit bifunktionellen Verbindungen, die eine mehrfache Verwendung der Fasern in den Prozessen des Ionenaustausches gewährleistet. Als Ausgangsmonomeren kommen beispielsweise Akrylnitril und Vinylmonomeren der Pyridinreihe, 2-Methyl-5-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin, 2-Vinylpyridin, in Frage. Den Gehalt an den letzteren in dem Polymeren variiert man in einem breiten Bereich von 20 bis 50 Gewichtsprozent. Als Lösungsmittel verwendet man bei der Lösungspolymerisation aprotische organische Lösung mittel, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, Dimethylazetamid usw.. Als Strukturierungsstoffe verwendet man Epoxydoligomere, die bei der Wärmebehandlung mit dem Vinylpyridin chemische Bindungen bilden, die die Bildung einer dreidimensionalen Struktur der Fasern herbeiführen. Als Strukturierungsmittel kommen auch Hydrazinhydrat, Peroxidverbindungen oder Epichlorhydrin in Frage. Die Ionenaustauschfasern erhält man im "Trocken-" oder im ~Naß-"Verfahren, welches aus folgenden Stufen besteht: Formen, Orientierungsstrecken, Strukturierung, Veredelung, Gaufrieren, Schneiden.
Die Chemosorptionsfasern aus halogenhaltigen Polymeren erhält man durch deren Aminierung mit wässerigen Lösungen von Polyäthylenpolyamin oder Polyäthylenimin. Die genannten Fasern erhält man auch durch deren Formen aus einem Gemisch der Polymeren in einem gemeinsamen Lösungsmittel. Von den Lösungsmitteln für das halogenhaltige Polymere und Polyvinylpyridin verwendet man polare aprotische Lösungsmittel, wie Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid und andere. Das Strukturierungsmittel gibt man der Lösung oder dem Spinnbad zu.
Als halogenhaltiges Polymeres verwendet man Polyvinylidenchlorid, Polyvinylchlorid, chloriertes Polyvinylchlorid, Polyvinylidenfluorid oder ein Copolymeres von Vinylidenfluorid mit Tetrafluoräthylen.
Im Falle der Herstellung von Chemosorptionsfasern auf der Basis von Polypropylen kann man die Polyvinylpyridine auf fertige Fasern oder Gewebe aus Polypropylen unter Anwendung der Methode des chemischen Initiierens der Polymerisationsreaktion aufpfropfen. Die Polymerisation kann in wässerigen Medien durchgeführt werden.
Das Verfahren zur Reinigung von Gasen wird erfindungsgemäß, wie folgt, durchgeführt: Die zu reinigenden Gase leitet man durch ein Filter, das eine Schicht von Anionenaustauschfasern in Form einer Füllung oder in Form von textilem Material, vorzugsweise einer nicht gewebten Bahn, enthält. Das Filter kann eine beliebige Konstruktion aufweisen, die der physikalischen Form des verwendeten Materials entspricht. Das Gas strömt durch die in dem Filter befindliche Schicht des Adsorptionsmittels und wird von der gasförmigen wie auch in Form von Aerosolen der Säuren anwesenden Beimengungen HCl und/oder HF befreit. Die Reinigung des Gases dauert bis zum Auftreten der als Norm vorgegebenen Konzentration von HF und/oder HCl in dem gereinigten Gas (gewöhnlich wird der Durchbruch auf dem Niveau der nach den sanitären Normen höchstzulässigen Konzentration fixiert).
Nach der Sättigung des Filters (Auftreten des Durchbruchs von HF und/oder HCl) wird die Adsorptionsmittelschicht in dem Filter mit Wasser gewaschen, dessen Menge für das jeweilige Filter fixiert sein kann und gewöhnlich 2 bis 20 Volumen je 1 Volumen Adsorptionsmittel beträgt.
Die Gesamtheit der Operationen der Reinigung der Gase und der wässerigen Regenerierung bildet einen Zyklus, nach dessen Abschluß das Filter wieder zur Gasreinigung verwendet wird.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden folgende konkrete Beispiele angeführt: Beispiel 1 In ein Gefäß mit Rührwerk und Rückflußkühler bringt man ein Reaktionsgemisch bei folgendem Verhältnis der Komponenten ein: Akrylnitril 80 Gewichtsteile, 2-Methyl-5-vinylpyridin 20 Gewichtsteile, entsalztes Wasser 1700 Gewichtsteile, Azobisisobutyronitril 0,2 Gewichtsteile.
Das Reaktionsgefäß bringt man in ein Wasserbad mit regelbarer Temperatur ein. Die Polymerisation der Monomeren wird bei einer Temperatur von 60 OC und einem pH-Wert des Mediums von 2,5 unter Rühren während 2 Stunden durchgeführt. Der Umwandlungsgrad des Copolymeren beträgt 55 bis 60 S. Der Gehalt des Copolymeren an 2-Methyl-5-vinylpyridin beträgt 35 Gewichtsprozent, und <l des Polymeren in Dimethylformamid bei 25 OC ist 1,5. Das erhaltene Copolymere wird mit Alkalilösung ausgefällt, von den unumgesetzten Monomeren mit Xthylalkohol gewaschen und bei einer Temperatur von 70 0 auf konstantes Gewicht getrocknot. Das erhaltene Copolymere löst man in Dimethylformamid bei derselben Temperatur zur Herstellung einer 18 Eigen Spinnlösung auf. Aus dieser Lösung formt man Fasern in ein Isopropylalkohol enthaltendes Spinnbad durch eine 100 t5ffnungen von 0,008 mm Durchmesser aufweisende Spinndüse. Dann streckt man die Fasern in der Atmosphäre von Wasserdampf um das Vierfache ihrer ursprünglichen Länge und behandelt sie mit 8 Siger wässeriger Lösung des auf der Basis von Diäthylenglykol erhaltenen Epoxydoligomeren, wonach die Fasern bei einer Temperatur von 150 OC während 30 Minuten getrocknet werden. Die Austauschkapazität der Fasern nach 0,1 n-HCl, unter statischen Bedingungen gemessen, beträgt 2,4 mval/g, die lineare Dichte der Fasern 0,3 Tex, die Festigkeit 18 p/Tex, die Dehnung 20 Z.
Aus den erhaltenen Fasern stellte man eine nicht gewebte nadelgelochte Bahn mit einer Flächendichte von 500 g/m2 und einer Dicke von 6 mm her. Die Absaugluft aus der Fluorwasserstoffsäure-Produktion, welche 50 mg/m3 HF enthält, eine Temperatur von 20 OC und eine relative Feuchtigkeit von 50 % aufweist, leitet man durch ein Filter aus einer Schicht dieser Bahn.
Die Arbeitsfläche des Filters beträgt 15 cm2, das Gewicht der Fasern in dem Arbeitsbereich des Filters ist 0,75 g.
Die Luft wird durch das Filter mit einer Volumengeschwindigkeit von 2 1/min geleitet (die lineare Geschwindigkeit der Strömung des Gases durch das Filter beträgt 2,2 cm/s).
Der von dem Filter dem Gasstrom entgegengesetzte aerodynamische Widerstand beträgt 0,7 mm WS.
Bis zum Auftreten von HF-Spuren in der gereinigten Luft (Nachweisempfindlichkeit 0,5 mg/m3 HF) wurden durch das Filter 1360 1 Luft geleitet und 68 mg HF (9 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Adsorptionsmittels) adsorbiert. Bis zum Ausgleich der Konzentration von HF in der Ausgangs- und der filtrierten Luft wurden durch das Filter zusätzlich 700 1 Luft geleitet und 25 mg HF (3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Adsorptionsmittels) adsorbiert.
Zur Regenerierung wurden durch das Filter 30 ml Wasser geleitet. Man erhielt in dem Filtrat 60 mg HF. Bei nochmaliger Reinigung der die gleiche Zusammensetzung und die gleiche Temperatur aufweisenden Luft mit dem regenerierten Filter bis zum Durchbruch von HF (0,5 mg/m3) leitet man 900 1 Luft durch und adsorbiert 45 mg HF (6 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Adsorptionsmittels). Der aerodynamische Widerstand bei der gleichen Filtrationsgeschwindigkeit des Gases beträgt gegen 1,5 mm WS in der ersten Minute der Filtration und sinkt dann auf 0,8 mm WS. Bei der wiederholten Regenerierung des Filters mit 30 ml Wasser erhält man in dem Filtrat 45 mg HF.
Im weiteren können die Zyklen der Reinigung der Luft von HF und der wässerigen Regenerierung beliebig oft mit gleichem Resultat wiederholt werden. Der Grad der Reinigung der Luft bis zum Durchbruch von HF beträgt > 99 % und im Mittel, wie eine spezielle Bestimmung zeigt, 99,8 %.
Beispiel 2 In ein Gefäß mit Rührwerk und Rückflußkühler bringt man ein Reaktionsgemisch bei folgendem Verhältnis der Komponenten ein: Akrylnitril 65 Gewichtsteile, 2-Methyl-5-vinylpyridin 35 Gewichtsteile, entsalztes Wasser 2000 Gewichtsteile, Azobisisobutyronitril 0,2 Gewichtsteile.
Das Reaktionsgefäß bringt man in ein Wasserbad mit regelbarer Temperatur ein. Die Polymerisation der Monomeren wird bei einer Temperatur von 60 OC und einem pH-Wert des Mediums von 2,5 unter Rühren während 2 Stunden durchgeführt. Der Umwandlungsgrad des Copolymeren beträgt 65 bis 70 %. Der Gehalt des Copolymeren an 2-Methyl-5-vinylpyridin beträgt 50 Gewichtsprozent, und der Polymeren in Dimethylformamid bei 25 OC ist 1,2. Das erhaltene Copolymere wird mit Alkalilösung ausgefällt, von den unumgesetzten Monomeren mit Xthylalkohol gewaschen und bei einer Temperatur von 70 OC auf konstantes Gewicht getrocknet. Das erhaltene Copolymere löst man in Dimethylformamid bei einer Temperatur von 70 0 zur Herstellung einer 20 %igen Spinnlösung auf. Aus dieser Lösung formt man Fasern nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren. Die Austauschkapazität der Fasern nach 0,1 n-HCl, unter statischen Bedingungen gemessen, beträgt 3,5 mval/g. Aus den erhaltenen Fasern wurde eine nicht gewebte, nadelgelochte Bahn von 1 kg/m2 Flächendichte und 12 mm Dicke hergestellt.
Durch ein Filter aus 2 Schichten dieser Bahn leitet man Luft, die 200 mg/m3 HF enthält und eine Temperatur von 25 OC und eine relative Feuchtigkeit von 60 % aufweist. Die Arbeitsfläche des Filters beträgt 15 cm2, das Gewicht der Fasern im Arbeitsbereich des Filters ist 3,0 g.
Die Luft wird durch das Filter mit einer Volumengeschwindigkeit von 4 l/mii (4,4 cm/s) geleitet. Der aerodynamische Widerstand des Filters betrug 5,4 mm WS.
Bis zum Auftreten von HF-Spuren in der gereinigten Luft wurden 2250 1 Luft durchgeleitet und 450 mg HF (15 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Adsorptionsmittels) adsorbiert. Bis zum Ausgleich der HF-Konzentration in der Ausgangs- und der filtrierten Luft wurden zusätzlich 650 1 Luft durchgeleitet und 90 mg HF (3 Gewichtsprozent) adsorbiert.
Die Regenerierung wird durch Waschen des Filters mit 100 ml Wasser durchgeführt. Man erhält in dem Filtrat 380 mg HF.
Bei der wiederholten Reinigung der Luft bei den gleichen Parametern unter denselben Bedingungen des Prozesses auf dem regenerierten Filter bis zum Durchbruch von HF leitet man 1620 1 Luft durch und adsorbiert dabei 324 mg HF (10,8 X, bezogen auf das Gewicht des Adsorptionsmittels).
Bei der nochmaligen Regenerierung des Filters mit 100 ml Wasser erhält man in dem Filtrat 320 mg HF.
Bei den nachfolgenden Zyklen der Reinigung der Luft und der wässerigen Regenerierung wurden auf demselben Filter dieselben Resultate erhalten. Der Grad der Reinigung der Luft beträgt > 99,7 %.
Beispiel 3 Unter den Bedingungen des Beispiels 2 reinigt man die Abgase aus der Kryolithproduktion, welche 600 mg/m3 HF in Form von gasförmigem HF und Aerosol der Fluorwasserstoffsäure enthalten und eine Temperatur von 30 0 aufweisen.
Bis zum Durchbruch von HF wurden durch das Filter 1120 1 Gas geleitet und 670 mg HF (22 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Adsorptionsmittels) adsorbiert. Bei der Regenerierung mit 100 ml Wasser erhält man in dem Filtrat 520 mg HF. Der aerodynamische Widerstand des Filters beträgt 9 mm WS.
In den nachfolgenden Zyklen der Reinigung der gleichen Gase leitet man bis zum Durchbruch von HF 900 1 Gas durch, wobei man 540 mg HF (18 Gewichtsprozent) adsorbiert, und wäscht mit Wasser die gleiche HF-Menge aus. Der Reinigungsgrad der Gase beträgt ) 99,9 %.
Beispiel 4 In einen Kolben von 250 cm3 Fassungsvermögen mit Rührwerk und Rückflußkühler bringt man ein Reaktionsgemisch bei folgendem Verhältnis der Komponenten ein: Akrylnitril 80 Gewichtsteile, 2-Methyl-5-vinylpyridin 20 Gewichtsteile, entsalztes Wasser 1800 Gewichtsteile, Ammoniumpersulfat 0,2 Gewichtsteile.
Die Polymerisation der Monomeren führt man bei einer Temperatur von 70 0 und einem pH-Wert des Mediums von 3 unter Rühren während 30 Minuten durch.
Das erhaltene Copolymere wäscht man von den unumgesetzten Monomeren mit Äthylalkohol und trocknet bei einer Temperatur von 80 OC auf konstantes Gewicht. Die Ausbeute an Copolymerem beträgt 80 %, der Gehalt des Copolymeren an 2-Methyl-5-vinylpyridin 20 Gewichtsprozent, und Cmlzdes Polymeren in Dimethylformamid bei 25 OC ist 1,3.
Das erhaltene Copolymere löst man in Dimethylformamid bei einer Temperatur von 80 0 zur Herstellung einer Spinnlösung mit einer Konzentration von 15 Gewichtsprozent auf.
Dann formt man aus dieser Lösung Fasern durch eine 40 öffnungen von 0,08 mm Durchmesser aufweisende Spinndüse in ein Isopropylalkohol enthaltendes Spinnbad. Die Fasern verstreckt man in der Atmosphäre von Wasserdampf um das 4,5-fache. Die gestreckten Fasern unterwirft man einer Behandlung mit 8 %iger wässeriger Lösung von Epoxydoligomerem auf der Basis von Diäthylenglykol und Epichlorhydrin und durchwärmt sie dann im Trockenschrank bei einer Temperatur von 150 Oc während 10 Minuten. Die Festigkeit der erhaltenen Fasern beträgt 18 bis 20 p/Tex, die Dehnung 23 bis 25 % und die lineare Dichte der Fasern 0,3 Tex. Die Austauschkapazität der Fasern nach 0>1 n-HCl unter statischen Bedingungen beträgt 1,5 mval/g.
Aus den erhaltenen Fasern stellte man eine nicht gewebte, nadelgelochte Bahn von 1 kg/m2 Flächendichte und 1 mm Dicke her.
Durch ein Filter aus 3 Schichten dieser Fasern leitet man 100 mg/m3 HF enthaltende Luft mit einer Temperatur von 40 OC und einer relativen Feuchtigkeit von 70 %. Die Arbeitsfläche des Filters beträgt 100 cm2, und das Gewicht der Fasern in dem Arbeitsbereich des Filters ist 30 g.
Die Luft leitet man durch das Filter mit einer Volumengeschwindigkeit von 30 1/min (5 cm/s). Der aerodynamische Widerstand beträgt 7 mm WS.
Bis zum Durchbruch von HF wurden 18 m3 Luft durchgeleitet und 1,8 g HF (6 Gewichtsprozent) adsorbiert. Nach der wässerigen Regenerierung (0,6 1 Wasser) wurden mit dem regenerierten Filter unter denselben Bedingungen 1,2 g HF (4 Gewichtsprozent) gereinigt. Gleiche Resultate erhielt man in den nachfolgenden Zyklen.
Beispiel 5 In einen Kolben von 250 cm3 Fassungsvermögen mit Rührwerk und Rückflußkühler bringt man ein Reaktionsgemisch ein, welches aus 75 Gewichtsteilen Dimethylsulfoxid als Lösungsmittel, 15 Gewichtsteilen Akrylnitril, 10 Gewichtsteilen 4-Vinylpyridin und 0,15 Gewichtsteilen Azodinitril besteht. Das Reaktionsgemisch erhitzt man auf 70 0 und führt bei dieser Temperatur die Polymerisation während 90 Minuten durch. Der Gehalt des Copolymeren an 4-Vinylpyridin beträgt 40 Gewichtsprozent. Aus der erhaltenen Lösung formt man Fasern nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren. Man streckt die Fasern um das 4-fache bei einer Temperatur von 180 OC. Die gestreckten Fasern weisen eine Festigkeit von 26 p/Tex und eine Dehnung von 22 % auf.
Die Austauschkapazität der Fasern beträgt 2,4 mval/g nach 0>1 n-HCl.
5,0 g der erhaltenen Fasern wurden in eine Glaskolonne von 25 mm Durchmesser eingebracht. Die Höhe der Faserschicht beträgt 85 mm.
Durch die Kolonne leitet man 50 mg/m3 HC1 enthaltende Luft mit einer Temperatur von 60 OC und einer relativen Feuchtigkeit von 60 % mit einer Geschwindigkeit von 3 1/min (10 cm/s). Der aerodynamische Widerstand der Faserschicht beträgt 45 mm WS.
Bis zum Durchbruch von HCl (5 mg/m3) wurden 17 m3 Luft durchgeleitet und 850 mg HCl adsorbiert. Bei der Regenerierung der Fasern durch Waschen der Kolonne mit 100 ml Wasser erhielt man in dem Filtrat 460 mg HC1. Bei nochmaliger Reinigung der Luft unter denselben Bedingungen mit den regenerierten Fasern wurden bis zum Durchbruch von HCl 9 m3 Luft gereinigt und 450 mg HCl (9 X, bezogen auf das Gewicht des Adsorptionsmittels) adsorbiert. In den nachfolgenden Zyklen erhielt man gleiche Resultate. Der Reinigungsgrad der Luft betrug > 90 %, der mittlere Reinigungsgrad der durch die Kolonne bis zum Durchbruch von HCl geleiteten Luft betrug 98 %.
Beispiel 6 Als Adsorptionsmittel verwendet man nach der im Beispiel 5 beschriebenen Methode erhaltene Fasern. Die Fasern enthalten aber in dem Copolymeren 40 Gewichtsprozent 2-Vinylpyridin und weisen eine Austauschkapazität von 2,4 mval/g nach 0,1 n-HCl auf.
Bei der Reinigung der Luft von HC1 unter den Bedingungen des Beispiels 5 erhielt man die gleichen Resultate wie auch im Beispiel 5.
Beispiel 7 Als Adsorptionsmittel verwendet man eine nicht gewebte, nadelgelochte Bahn (Flächendichte 500 g/m2) aus Fasern auf der Basis eines Copolymeren aus Akrylnitril (65 Gewichtsprozent) und 2-Methyl-5-vinylpyridin (35 Gewichtsprozent), die analog dem Beispiel 1 erhalten war.
Die Abgase des Absorptionssystems des Prozesses zur Herstellung von Chlorwasserstoffsäure, welche 120 mg/m3 HCl enthalten, eine Temperatur von 30 0 und eine relative Feuchtigkeit von 90 % aufweisen, reinigt man von HCl unter den dem Beispiel 1 analogen Bedingungen.
Bis zum Auftreten von HCl-Spuren in der gereinigten Luft (Nachweisempfindlichkeit 5 mg/m3 HC1) wurden durch das Filter 1020 1 Luft geleitet und 122 mg HCl (16 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Adsorptionsmittels) adsorbiert. Bis zum Ausgleich der HOl-Konzentration in der Ausgangs- und der filtrierten Luft wurden durch das Filter zusätzlich 450 1 Luft geleitet und 29 mg HCl (4 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Adsorptionsmittels) adsorbiert.
Zur Regenerierung wurden durch das Filter 30 ml Wasser geleitet. Man erhielt in dem Filtrat 80 mg HCl.
Bei der nochmaligen Reinigung der Luft, die die gleiche Zusammensetzung und die gleiche Temperatur aufweist, mit dem regenerierten Filter leitet man bis zum Durchbruch von HCl (5 mg/m3) 470 1 Luft durch und adsorbiert 56 mg HCl (7,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Adsorptionsmittels). Bei der nochmaligen Regenerierung des Filters mit 30 ml Wasser erhält man in dem Filtrat 56 mg HC1.
Im weiteren können die Zyklen der Reinigung der Luft von HCl und der wässerigen Regenerierung beliebig oft mit den gleichen Resultaten wiederholt werden. Der Reinigungsgrad der Luft beträgt > 95 % und im Mittel, wie spezielle Bestimmungen ergeben, 99,5 %.
Beispiel 8 In einen Dreihalskolben von 1000 cm3 Fassungsvermögen mit Rührwerk und Rückflußkühler füllt man 900 ml 10 %ige wässerige Lösung von 2-Methyl-5-vinylpyridin mit einem pH-Wert von 2 ein. Der Lösung gibt man 0,2 % (bezogen auf das Gewicht der Lösung) Ammoniumpersulfat zu. Die Reaktion wird bei einer Temperatur von 60 OC während 5 Stunden durchgeführt. Man erhält dadurch ein Polymeres in einer Ausbeute von 80 bis 85 Gewichtsprozent. Das Polymere fällt man mit 1,5 %iger Xtznatronlauge aus, wäscht es mit Xthylalkohol und trocknet es auf konstantes Gewicht.
30 Gewichtsprozent des erhaltenen Poly-2-methyl-5-vinylpyridins und 70 Gewichtsprozent Polyvinylidenfluorid löst man in Dimethylformamid zur Herstellung einer 15 Eigen Spinnlösung auf. Der Spinnlösung gibt man 2 Gewichtsprozent (bezogen auf das Gewicht des Polymeren) Epoxydiodianoligomeres zu und formt Fasern. Als Fällungsmittel dient ein Gemisch von Wasser (90 %) und Dimethylformamid (10 S). Die Fasern verstreckt man in Wasserdampf bei einer Temperatur von 100 OC um das 5-fache und dann in einem hohlen Rohr bei einer Temperatur von 160 OC um das 2-fache ihrer ursprünglichen Länge.
Die erhaltenen strukturierten Anionenaustauschfasern weisen eine Austauschkapazität unter statischen Bedingungen von 2,1 mval/g, eine Festigkeit von 24 p/Tex und eine Dehnung von 25 % auf. Die lineare Festigkeit der Fasern beträgt 0>3 Tex. Aus den erhaltenen Fasern stellte man eine nicht gewebte, nadelgelochte Bahn von 1 kg/m2 Gewicht und 10 mm Dicke her.
Man führt die Reinigung der Luft, die 120 mg/m3 HF enthält, eine Temperatur von 25 OO und eine relative Feuchtigkeit von 70 % aufweist, auf einem Filter mit zwei Faser-2 schichten bei einer Arbeitsfläche der Filtration von 15 cm2 durch. Das Gewicht des Arbeitsbereiches des Filters beträgt 3>0 g. Die Filtrationsgeschwindigkeit des Gases betrug 4 1/min (4,4 cm/s), der aerodynamische Widerstand des Filters 6 mm WS.
Bis zum Durchbruch von HF (0,5 mg/m3) wurden 1480 1 Gas durchgeleitet (der HF-Durchbruch wurde dabei noch nicht nachgewiesen). Es wurden 178 mg HF und 180 mg HC1 adsorbiert.
Beim Waschen des Filters mit 100 ml Wasser erhielt man in dem Filtrat 160 mg HF und 60 mg HCl. Bei nochmaliger Reinigung der Luft auf dem regenerierten Filter unter den gleichen Bedingungen wurden bis zum HF-Durchbruch 950 1 Luft gereinigt. In den nachfolgenden Zyklen wurden gleiche Resultate erhalten.
Beispiel 9 200 g Polypropylenfasern oxidiert man mit dem Luftsauerstoff bei einer Temperatur von 100 OC. Nach 60 Stunden Oxidation enthalten die Fasern 0,016 Gewichtsprozent Hydroperoxidgruppen. Dann bringt man die Fasern in ein Glasgefäß ein, welches 4 1 Wasser, 5-g FeS04~7 H20 und 200 ml 2-Methyl-5-vinylpyridin enthält. Die Polymerisationsreaktion führt man bei einer Temperatur von 70 OO während 2 Stunden durch.
Danach wäscht man die Fasern mit Azeton und trocknet. Die Fasern enthalten 50 Gewichtsprozent Poly-2-methyl-5-vinylpyridin und weisen eine Austauschkapazität von 3,4 mval/g nach 0,1 n-HCl auf.
5 g Fasern bringt man in eine Kolonne aus organischem Glas von 25 mm Durchmesser ein. Die Höhe der Faserschicht beträgt 90 mm.
Durch die Kolonne leitet man Luft, die 30 mg/m3 HF enthält und eine Temperatur von 15 0 und eine relative Feuchtigkeit von 80 % aufweist, mit einer Geschwindigkeit von 3 1/min (10 cm/s). Der aerodynamische Widerstand der Faserschicht beträgt 40 mm WS.
Bis zum Durchbruch von HF (0,5 mg/m3) wurden 24 m3 Luft durchgeleitet und 720 mg HF adsorbiert. Bei der Regenerierung der Fasern durch Waschen der Kolonne mit 100 ml Wasser wurden 410 mg HF ausgewaschen. Bei den wiederholten Zyklen reinigt man unter den gleichen Bedingungen in jedem Zyklus 13 bis 14 m3 Luft, wobei man etwa 400 mg HF adsorbiert.
Beispiel 10 Man formt Fasern aus einer 18 %eigen Lösung von Polyvinylidenfluorid in Dimethylformamid. Der Spinnlösung gibt man 30 S (bezogen auf das Gewicht des Polymeren) Polyäthylenpolyamin zu. Als Fällungsmittel dient Wasser, welches 5 S Polyäthylenpolyamin enthält. Die erhaltenen Fasern verstreckt man nach dem Formen bei einer Temperatur von 140 Oc um das 4-fache ihrer ursprünglichen Länge, wäscht und trocknet. Die Fasern enthalten 20 Gewichtsprozent Polyäthylenpolyamin und weisen eine Austauschkapazität unter statischen Bedingungen von 1,5 mval/g nach 0,1 n-HCl, eine Festigkeit von 20 kp/mm2 und eine Dehnung von 20 bis 25 S auf. Die Fasern sind beständig gegen die Wirkung von Säuren und Alkalien und verändern nicht die Austauschkapazität bei mehrfacher Regenerierung. Die lineare Dichte der Fasern beträgt 0,8 Tex. Aus den erhaltenen Fasern stellte man eine nicht gewebte, nadelgelochte Bahn von 1 kg/m2 Gewicht und 10 mm Dicke her.
Bei der Luft reinigung von HF unter den Bedingungen des Beispiels 2 wurden bis zum Durchbruch von HF 1100 1 Luft durchgeleitet und 220 mg HF adsorbiert. Bei der wässerigen Regenerierung des Filters mit 100 ml Wasser erhält man in dem Filtrat 135 mg HF. In den nachfolgenden Zyklen reinigt man auf demselben Filter 700 1 Luft und adsorbiert 130 bis 140 mg HF.
Beispiel 11 Aus einer Lösung des 25 Zeigen chlorierten Polyvinylchlorids in Azeton im Trockenverfahren (Lufttemperatur im Schacht 50 OC) geformte Fasern unterwirft man nach der Verstreckung einer Behandlung mit 80 Siger wässeriger Lösung von Polyäthylenpolyamin bei einer Temperatur von 70 OC während 30 Minuten. Aus den erhaltenen Fasern stellt man nach deren Waschen, Entsalzen mit Wasser, Trocknen, Gaufrieren und Schneiden im Nadeliochverfahren ein nicht gewebtes Material her. Das Material enthält 50 Gewichtsprozent Polyäthylenpolyamin und weist eine Austauschkapazität nach 0,1 n-HCl von 3,5 mval/g auf.
Bei der Reinigung der Luft von einem Gemisch von HF und HCl unter den Bedingungen des Beispiels 8 wurden bis zum Durchbruch von HF 2300 1 Gas gereinigt und 275 mg HF und 275 mg HOl adsorbiert. Beim Waschen des Filters mit 100 ml Wasser wurden 250 mg HF und 40 mg HCl ausgewaschen.
Bei nochmaliger Reinigung der Luft mit dem regenerierten Filter unter den gleichen Bedingungen wurden bis zum Durchbruch von HCl 1280 1 Gas gereinigt und bei nochmaliger Regenerierung 150 mg HF und 145 mg HCl ausgewaschen.
In den nachfolgenden Zyklen wurden ähnliche Resultate erhalten.
Beispiel 12 Man formt Fasern aus einer 18 %igen Lösung von Polyvinylchlorid in Dimethylformamid nach dem im Beispiel 10 beschriebenen Verfahren. Der Spinnlösung gibt man 30 % Polyäthylenimin, bezogen auf das Gewicht des Polymeren, zu. Die erhaltenen Fasern enthalten 20 Gewichtsprozent Polyäthylenimin und weisen eine Austauschkapazität von 1,45 mval/g auf.
Bei der Reinigung der Luft von HF unter den Bedingungen des Beispiels 9 wurden bis zum Durchbruch von HF 8,5 m3 Luft durchgeleitet und 255 mg HF adsorbiert.
Bei wässeriger Regenerierung mit 100 ml Wasser wurden 115 mg HF ausgewaschen. In den nachfolgenden Zyklen reinigt man unter den gleichen Bedingungen etwa 4 m3 Luft und adsorbiert etwa 120 mg HF.
Beispiel 13 Man formt Fasern aus einer 18 Eigen Lösung eines Copolymeren von Vinylidenfluorid mit Tetrafluoräthylen in Azeton. Der Spinnlösung gibt man 40 % Polyäthylenimin, bezogen auf das Gewicht des Copolymeren, zu. Als Fällungsmittel verwendet man Hexan. Die erhaltenen Fasern verstreckt man im Medium von Wasserdampf. Die Fasern enthalten 30 Gewichtsprozent Polyäthylenimin, weisen eine Austauschkapazität von 2,2 mval/g, eine Festigkeit von 14 p/Tex und eine Dehnung von 26 % auf.
5 g der erhaltenen Fasern bringt man in eine Kolonne von 25 mm Durchmesser ein, Die Höhe der Faserschicht beträgt 80 mm, Durch die Kolonne leitet man mit einer Geschwindigkeit von 3 1/min Luft, die 1,2 g/m3 HCl als gasförmigen Chlorwasserstoff und als Chlorwasserstoffsäurenebel mit einer Temperatur von 20 0 enthält. Der aerodynamische Widerstand der Faserschicht beträgt 90 mm WS.
Bis zum Durchbruch von HCl (5 mg/m3) wurden 1100 1 Gas durchgeleitet und 1,32 g HCl adsorbiert. Beim Waschen der Kolonne mit 100 ml Wasser wurden 0,95 g HCl ausgewaschen.
In den nachfolgenden Zyklen reinigt man etwa 800 1 Luft der gleichen Zusammensetzung und adsorbiert etwa 0,95 g HCl (19 %, bezogen auf das Gewicht des Adsorptionsmittels) in jedem Zyklus. Der Reinigungsgrad der Luft beträgt > 99,5 PI Beispiel 14 Unter den Bedingungen des Beispiels 2, jedoch bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 30 %, wurden bis zum Durchbruch von HF 1700 1 Luft durchgeleitet und 340 mg HF adsorbiert. Bei wässeriger Regenerierung wurden 190 mg HF ausgewaschen. In den nachfolgenden Zyklen reinigte man unter den gleichen Bedingungen 900 bis 1000 1 Luft in jedem Zyklus und adsorbierte 180 bis 200 mg HF (6 bis 7 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Adsorptionsmittels).

Claims

Ansprüche 1. Verfahren zur Reinigung von Gasen von Chlor- und/oder Fluorwasserstoff mittels Durchleitens des Gases durch ein Anionenaustausch-Adsorptionsmittel und anschließender wässeriger Regenerierung des Adsorptionsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß man als Anionenaustausch-Adsorptionsmittel strukturierte Chemosorptionsfasern auf der Basis von Karbokettenpolymeren mit Vinylpyridingruppen oder aliphatischen Aminogruppen verwendet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als strukturierte Chemosorptionsfasern auf der Basis von Karbokettenpolymeren mit Vinylpyridingruppen Fasern auf der Basis eines Copolymeren verwendet, welches aus 50 bis 80 Gewichtsprozent Akrylnitril und 50 bis 20 Gewichtsprozent 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin oder 2-Methyl-5-vinylpyridin besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als strukturierte Chemosorptionsfasern auf der Basis von Karbokettenpolymeren mit Vinylpyridingruppen Fasern auf der Basis von 20 bis 50 Gewichtsprozent Polyvinylidenchlorid, Polyvinylidenfluorid oder Polyvinylchlorid und 80 bis 50 Gewichtsprozent Poly-2-vinylpyridin, Poly-4-vinylpyridin oder Poly-2-methyl-5-vinylpyridin verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als strukturierte Chemosorptionsfasern auf der Basis von Karbokettenpolymeren mit Vinylpyridingruppen Fasern auf der Basis eines Copolymeren verwendet, welches aus 20 bis 50 Gewichtsprozent Polypropylen und 80 bis 50 Gewichtsprozent 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin oder 2-Methyl-5-vinylpyridin besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als strukturierte Chemosorptionsfasern auf der Basis von Karbokettenpolymeren mit aliphatischen Aminogruppen Fasern auf der Basis von 20 bis 60 Gewichtsprozent Polyäthylenpolyamin oder Polyäthylenimin und 80 bis 40 Gewichtsprozent Polyvinylidenchlorid, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylchlorid oder eines Copolymeren von Vinylidenfluorid mit Tetrafluoräthylen verwendet.