-
Verfahren zur Verbesserung des Ölaufsaugevermögens
-
von Torf, nach dem Verfahren behandelter Torf und dessen Verwendung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des ölaufsaugevermögens von
Substraten mit hydrophobierend wirkenden Substanzen, wobi als Substrat Torf eingesetzt
wird, auf den man die hydrophobierend wirkenden Substanzen in Form von kationaktiven,
wäßrigen Dispersionen aufbringt und dann trocknet.
-
Es ist bekannt, daß es bei der Handhabung von Erdöl und seinen flüssigen
Folgeprodukten, vor allem beim Transport, immer wieder zu Unfällen kommt, bei welchen
kleinere oder größere Mengen dieser Produkte auslaufen und dabei die Umwelt in starkem
Ausmaß verunreinigt wird. So sind jedem die verheerenden Folgen geläufig, die z.B.
beim Bersten eines Öltankers auftreten. Aber auch kleinere Schäden haben bereits
weitreichende Folgen.
-
So ist ja bekannt, daß allein durch 1 Liter Öl bis zu 5 Millionen
Liter Wasser ungenießbar werden können.
-
Um zu verhindern, daß Öl in das Grundwasser oder auch über Bäche,
Flüsse und Seen in das Meer gelangt, muß dieses Öl so rasch wie möglich unschädlich
gemacht werden.
-
Um die Ölunfall-Folgeschäden einzudämmen, wurden von der Industrie
sogenannte Ölbindemittel entwickelt, die die Aufgabe haben, das Öl aufzusaugen
und
die dann auf einfache Weise vom Erdreich oder vom Wasser getrennt werden können.
-
So werden beispielsweise Ölbindemittel auf Basis von Polyurethanschaum
oder auf Basis von wasserabweisenden Vliesstoffen aus synthetischen Fasern angeboten,
die ein Mehrfaches ihres Eigengewichtes an Öl aufzunehmen vermögen.
-
Nachteilig für diese beiden genannten Ölbindemittel ist, daß als Substrate
hochwertige Kunststoffe eingesetzt werden müssen, die infolge ihres hohen Preises
nur eine Verbreitung in begrenztem Umfang gestatten.
-
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß sich Torf, als ein
preiswertes Naturprodukt, für die Herstellung eines Ölbindemlttels hervorragend
eignet. Das natürliche Saugvermögen des Torfes, und zwar dahingehend, daß es auch
in Wasser Öl bevorzugt aufsaugt, läßt sich überraschend erheblich steigern, wenn
man auf Torf in Form von kationaktiven, wäßrigen Dispersionen hydrophobierend wirkende
Substanzen aufbringt und dann trocknet.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verbessern des Ölaufsaugevermögens
von Substraten ist demnach dadurch gekennzeichnet, daß man als Substrat Torf einsetzt,
auf den man hydrophobierend wirkende Substanzen in Form von kationaktiven, wäßrigen
Dispersionen aufbringt und dann trocknet.
-
Wie Versuche gezeigt haben, wird durch die Hydrophobierung mit den
kationaktiven Dispersionen das Verhalten des Torfes gegenüber Öl entscheidend verbessert.
Fügt man zu einem Becherglas mit Wasser eine abgemessene Menge Öl hinzu und streut
nichtbehandelten Torf ein, so wird nach kräftigem Umrühren nur ein Teil des Öls
gebunden und der vollgesogene Torf sinkt teilweise zum Boden ab, wobei die wäßrige
Schicht stark getrübt ist. Überraschenderweise zeigt der nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren behandelte Torf ein ganz anderes Verhniten. Der Torf schwimmt vollgesaugt
mit Öl vollständig nach oben auf und das Wasser wird vollkommen klar. Der mit Öl
vollgesogene Torf,
der etwa das 8 bis 12fache seines Eigengewichts
an Öl zu binden vermag, kann dann leicht durch Abschöpfen entfernt werden. Nach
dem Abpressen des absorbierten Öls kann der Torfrückstand als Brennmaterial verwendet
werden.
-
Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist, daß zur Hydrophobierung
des Torfes kationaktive wäßrige Dispersionen von hydrophobierend wirkenden Stoffen
verwendet werden. Als hydrophobierend wirkende Stoffe kommen dabei sowohl solche
auf allf iVI'liS von Fetten, Wachsen und deren Derivate sowie höheren Kohlenwasser.stoUte
ll atil solche auf Basis von Organopolysiloxanen in Betracht. Letztere sind bevorzugt,
da die hiermit behandelten Torfe das Öl ungewöhnlich rasch aufnehmen, während bei
den mit den zuerst genannten Stoffen behandelten Torfen die Ölabsorption mehr Zeit
in Anspruch nimmt und auch das Aufsaugevermögen geringer ist. Dies ist an sich erstaunlich;
denn man hätte eigentlich das Gegenteil erwarten müssen, nämlich, daß der mit den
natürlichen Fetten, Wachsen und seinen Derivaten behandelte Torf sich aufgrund des
von Natur aus gegebenen oleophilen Charakters hin günstiger verhalten würde.
-
Von den Organopolysiloxanen werden wiederum die Alkylwasserstoffpolysiloxane,
insbesondere die Methylwasserstoffpolysiloxane bevorzugt, die mit Hilfe von anorganischen
oder organischen Metallverbindungen wie Zinkacetat oder Diorganozinn-salzen, wie
jedem Fachmann geläufig, vernetzt werden können. Bei den Organopolysiloxanen sind
außerdem die # , cJ -Dihydroxydialkylpolysiloxane zu erwähnen, die bekanntlich über
die Hydroxylgruppen vernetzt werden können.
-
Als-Emulgatoren zur Herstellung der kationaktiven, wäßrigen Dispersionen
kommen solche auf Basis von kationisch wirkenden basischen Salzen des Aluminiums,
Titans und Zirkons in Betracht, welche dem Fachmann geläufig sind. So sind beispielsweise
Emulsionen von Fetten, Wachsen, Ölen und höheren Kohlenwasserstoffen auf dieser
Basis aus der DE-PS 749 740 und solche von Silikonen aus der DE-AS 10 52 943 bekannt.
-
Gegenüber den Dispersionen, die basische Metallverbindungen als Emulgatoren
enthalten, werden solche bevorzugt, die als kationische Emulgatoren wirksame, organisch
gebundenen Stickstoff enthaltende Verbindungen enthalten. Auch diese sind dem Fachmann
geläufig. Es ist dabei nicht erforderlich, daß der kationaktive Charakter stark
ausgeprägt ist. Beispielsweise sind für den angestrebten Zweck Emulsionen von Organopolysiloxanen
geeignet, die in Form von Salzen oxäthylierte Fettamine als Emulgatoren enthalten,
wie sie in der US-PS 3 748 275 beschrieben sind. Ein noch günstigeres Verhalten
zeigt jedoch Torf, der mit Dispersionen behandelt wurde, für deren Herstellung als
Emulgatoren Umsetzungsprodukte aus Harnstoff und seinen Abkömmlingen, wie z.B. Cyanamid
mit Epoxygruppen enthaltenden Verbindungen und ausgewählten Aminen, deren Herstellung
in der US-PS 3 729 437 beschrieben ist, oder auch Dispersionen für deren Herstellung
als Emulgatoren Umsetzungsprodukte aus Epoxygruppen enthaltenden Verbindungen mit
Di-und bzw. oder Polyaminen, deren Herstellung in der US-PS 3 320 197 beschrieben
ist, eingesetzt worden sind. Besonders bewährt haben sich für die Herstellung der
Dispersionen für das erfindungsgemäße Verfahren äls Emulgatoren quaternäre Ammoniumverbindungen,
wie das Tr imethyl-hexade cyl-, das Dilauryldimethylammoniumchlorid und die Alkyl-benzyl-dimethylammoniumchloride.
Torf, der mit Emulsionen von Organopolysiloxanen behandelt wurde, die unter Verwendung
der genannten Epoxyharz-Umsetzungsprodukte oder insbesondere von quaternären Ammoniumverbindungen
als Emulgatoren hergestellt worden sind, läßt sich leicht auf einer mit Öl verunreinigten
Wasserfläche verteilen und ballt sich nach der Aufsaugung des Öles sehr gut an der
Wasseroberfläche zusammen, so daß er sich leicht abschöpfen läßt.
-
Werden für das erfindungsgemaße Verfahren Emulsionen verwendet, die
vernetzbare Organopolysiloxane enthalten, so müssen diese nach dem Aufbringen auf
den Torf und Trocknen vernetzt werden. Sind die Organopolysiloxane nicht selbstvernetzend,
so muß die Vernetzung mit Vernetzungsmitteln und, um die Vernetzung zu beschleunigen,
mit Härtungslcatalysatoren herbeigeführt werden. So können beispielsweise Alkylwasserstoffpolysiloxane
als Vernetzungsmittel für # ,CO-Diorgano-I'r,l.ysiloxnnc zususnen mit Organometal)
Verbindungen als Härtur#skatalysatoren
eingesetzt werden. Für die
Aushärtung von den besonders bevorzugten Alkylwasserstoffpolysiloxanen, insbesondere
den Methylwasserstoffpolysiloxanen ist kein gesondertes Vernetzungsmittel erforderlich,
da diese mit sich selbst vernetzen. Als Härtungskatalysatoren dienen die dem Fachmann
geläufigen Metallverbindungen, wobei sich organische Zinnverbindungen, wie die Dialkylzinndilaurate
besonders bewährt haben.
-
Unter Torf ist bekanntlich ein dunkles, wasserhaiti##es, brennbares
Gemenge von chemisch zersetzten Resten zahlreicher Landpflanzen zu verstehen (vergleiche
"Römpp's Chemie Lexikon", Franckh'sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart, 7. Auflage,
Band 6 (1977), Seite 3629). Grob kann man den Torf, je nach dem Vertorfungsgrad,
in den sogenannten Weißtorf mit relativ hohen Celluloseanteilen und den huminreichen
Schwarztorf einteilen. Für das erfindungsgemäße Verfahren besser geeignet ist der
Weißtorf, da dieser nach der hydrophobierenden Behandlung ein besseres Ölaufsaugevermögen
besitzt. Außerdem neigt der Schwarztorf auch nach der Behandlung nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren dazu, daß sich dieser nach der Ölabsorption auf Wasser nicht so gut zusammenballt
und darüberhinaus das Wasser nicht vollkommen klar wird, da sich einige Torfbestandteile
leicht ablösen und das Wasser dadurch nicht vollkommen klar wird.
-
Für die folgenden Versuche wurde ein handelsüblicher Weißtorf verwendet,
der - nach 4 Stunden Erhitzen auf 1050C - 46 bis 50 Gew.0/o nichtflüchtige Bestandteile
enthält. Sein Schüttgewicht beträgt ca. 130 bis 160 kg/m3.
-
Legt man dem Ölaufsaugevermögen den Anteil der nichtflüchtigen Bestandteile
zugrunde, was im Hinblick auf den eingangs erwähnten Stand der Technik gerechtfertigt
ist, so beträgt das Ölaufsaugevermögen das 8 bis 12fache, bezogen auf die nichtflüchtigen
Bestandteile.
-
Das Aufbringen cler hydrophobierend wirkenden Sutv rlzrrl der
kationaktiven,
wäßrigen Dispersionen kann in jeder erlenklichen Weise, z.B. durch Eintauchen des
Torfes und weitgehender mecaanischer Entwässerung oder durch Besprühen mit anschließender
Trocknung in beheizten Röhren- oder Trommeltrocknern erfolgen. Werden als hydrophobierend
wirkende Substanzen vernetzbare Organopolysiloxane eingesetzt, so ist auf eine genügend
lange Trocknung oder entsprechend erhöhte Temperatur zu achten, damit die Vernetzung
gewährleistet ist.
-
Der Begriff "Dispersion" wird im allgemeinen Sinne gebraucht, d.h.
-
unabhängig davon, ob die dispergierten Teilchen in flüssiger oder
fester Form vorliegen.
-
Beispiel 1 6,5 kg Paraffin, 2,5 kg Montanwachs und 0,9 kg Natriumoleat
wurden mit 100 kg einer wäßrigen Lösung von basX8hem Zirkonacetat (9 % ZrO2 und
9 % Essigsäure) bei etwa 600C gründlich vermischt (vergleiche Beispiel 4 der DE-PS
749 740). Nach Hochdruckhomogenisierung wurde mit 25 1 heißem Wasser verdünnt und
abgekühlt.
-
400 g dieser Emulsion wurden mit Wasser auf 1 Liter verdünnt.
-
100 g Torf (46 % nichtflüchtige Bestandteile) nehmen nach Eintauchen
und mechanischer Entfernung des Wassers ca. 80 g dieser Behandlungsflotte auf. Nach
dem Trocknen nimmt der behandelte Torf ca. das 6 bis 10fache seines Gewichtes an
Öl auf, wozu ca. 10 bis 30 Minuten erforderlich sind.
-
Beispiel 2 100 g eines ])imethylpolysiloxans (Viskosität 750 mPa.s)
werden rach Verdünnung mit 40 g Tetrachloräthylen mit 375 g einer wäßrigen lösung,
deren HersteLlung im Beispiel 10 der US-PS 3 320 197 beschrieber ist, emulgiert.
-
40 g dieser Emulsion rührt man nach Verdünnen mit Wasser in 80 p einer
handelsüblichen Emulsion eines Methylwasserstoffpolysiloxans mit einem Gehalt an
36 Gew.% Methylwasserstoffpolysiloxan (Viskosität des Polysiloxans 50 mPa.s) und
2,5 Gew.% eines Alkylbenzyldimethylammoniumchlcrids als Emulgator ein. Zum Schluß
fügt man noch 5 g einer kationischen 10%eigen Dibutylzinndilauratemulsion (3 % Octadecyloxymethylpyridiniumchlorid
als Emulgator; 16 % Tetrachloräthylen als Lösungsmittel; Rest Wasser) als Härtungskatalysator
hinzu und füllt mit Wasser zu einem Volumen von 1 Liter auf.
-
Die Menge des Härtungskatalysators kann so gering gehalten werden,
da die nach der US-PS 3 320 197 erhaltenen Epoxy-Amin--Kondensate mit zur Vernetzung
des vernetzbaren Siloxans beitragen.
-
Mit dieser Flotte werden 100 g Torf behandelt, so daß er 80 g dieser
Flotte aufnimmt. Anschließend wird bei 1100C getrocknet und für 1 Minute auf 1500C
erhitzt.
-
Der auf diese Weise behandelte Torf ist hervorragend als ilbindemittel
geeignet und nimmt an Öl das 8 bis 12fache seines (.gewichtes bereits innerhalb
weniger Minuten auf. Auf Wasser ballt sieh der vollgesaugte Torf gut zusammen und
kann leicht abgeschöpft werden.
-
Beispiel 3 Nach Beispiel 1 der US-PS 3 729 437 wird eine Methylwasserstoffpolysiloxanemulsion
hergestellt. Mit einer Flotte, die 200 g dieser Emulsion sowie 40 g der im Beispiel
2 verwendeten Dimethylpolysiloxan-Emulsion und 5 g der Dibutylzinndilauratemulsion
enthält, werden in der im Beispiel 2 angegebenen Weise 100 g Torf behandelt.
-
Der so behandeLte Torf ist sehr gut zur Ölabsorption geeignet und
steht in seinen Eigenschaften dem nach Beispiel 2 behandelten Torf kaum nach#.
-
Beispiel 4 Nach Beispiel 1 (A) der US-PS 3 748 275 wird eine Organopolysiloxan-Emulsion
hergestellt. Mit einer Flotte, enthaltend 100 g/l dieser Emulsion sowie 60 g/l einer
kationischen 20%igen Katalysatorlösung, die pro g-Atom Zirkon 1 Mol Laurinsäure
und 1 Mol einer synthetischen Fettsäure mit durchschnittlich 10 C-Atomen mit ca.
10 % sekundären und () % tertiären ;:iurearlteil enthält, wer<ten 100 g Torf
behandelt, daß daß er 60 g seines Eigengewichtes an Behandlungsflotte aufnimmt.
-
Nach Trocknen und Erhitzen entsprechend dem Beispiel 2 zeigt der Torf
ein gutes Ölabsorptionsvermögen. Er verhält sich jedoch etwas ungünstiger als der
nach dem Beispiel 2 behandelte Torf.