-
Aktivkohleprodukt
-
Die Erfindung betrifft ein Aktivkohleprodukt für die Reinigung und
Klärung von Wasser oder überwiegen@ aus lasse bestehenden Flüssigkeiten.
-
Es ist bekannt, pulverförmige Aktivkohle zur Reinigung von Flüssigkeiten,
z 6. von Lösungen in der chemischen Industrie, in der Lebensmittelindustrie oder
aber auch zur Reinigung von Trinkwasser oder Abwasser einzusetzen. Hierbei macht
rr3n sich die Tatsache zunutze, daß die Adsorptionsgeschwindigkeit bei puverförmigen
Kohlen viel größer ist als bei sogenannten Kornkohien, weil die Adsorptionsgeschwindigkeit
im allgemeinen etwa der äußeren Oberfläche proportional bzw. dem Otiadrat des WDrndu-chmessers
umgekehrt proportional ist. Der Nachteil der FJlverkohle-Anwendung besteht jedoch
darin, daß oine A)trenrJng von der behandelten Flüssigkeit durch Sedimentation oder
Filtration erforderlich ist. Insbesondere die sehr feinen KDrnanieile unter 10 jim
Korndurchmesser sedimentieren langsan oder erfordern besondere Maßnahmen bei der
Filtrat ion Der schwer sedimentierbare oder filtrierbare Feinanteil der Aktivkohle
ist aber meistens in seiner Adsorptionsleistung besonders aktiv. Die Menge dieses
Anteils hängt von verschiedenen Bedingungen der Herstellung, wie z.B vom Mahlvorgang,
om verwendeten Rohmaterial usw., ab. Gerade sehr gute ho hakt ve Kohlen haben oftmals
diese bei der Anwendung hirderli hen Eigenschaften.
-
Es ist auch bekannt, die Sedimentation durch Zucabe vn Hi fsmitteln
zu erleichtern. Dies erfordert jedoch die Dos erun;
@ines Hilfsaifftels
und damit e@nen zusätzlichen Arbeitsgang.
-
@an kann Z.B. die Sedimentatio@ von leststoffpartikeln durch losie@ung
von Eisen-III-Chloric, Polyatuminiumchlorid, Alu-@iniumsulfal oder von organischen
Flockungsmitteln verbessern.
-
5 wäre jedoch erwünscht, diesen Dosierungsschritt einzusparen.
-
)er E@findung liegt die Aufgabe zugrunde, aus einer feinpulverien
Aktivkohle ein anwendungstechnisch leicht handhabbares @rodukt zu machen, das ohne
zusätztiche Maßnahmen einer zu reinigenden wäßrigen Lösung zugesetzt werden kann,
nach dem Verrühren schnell sedimentiert und leicht abfiltrierbar ist.
-
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Aktivkohleorodukt
aus einer Gemisch aus pulverförmiger Aktivkohle und Slock@ngsmittel auf anionischer
oder kat ioni scher Polyacrylamid-Basis besteht, wobei der Anteil des Flockungsmittels
im Gemisch ),005 bis 10 Gew. beträgt. Um Flockungsmittel zu sparen, begrenzi man
dessen Anteil im Aktivkohleprodukt vor allem beim einsatz zurr. Verbessern der Filtriertarkeit
auf höchstens etwa 0,5 Gew.%. Es wurde gefunden, daß andere Flockungsmittel, wenn
sie mit der pulverförmigen Aktivkohle gemischt sind, ihre wirksamkeit verlieren.
So wirkt FeCl nur dann als das bekannt 3 gute Flockungsmittel, wenn es gesondert
der trüben Lösung zudosiert wird. Flockungsmittel auf Stärkebasis haben, auch wenn
sie gesondert zugesetzt werden, für die sehr feinkörnige Aktivkohle nur eine sehr
mäßige sedimentierende Wirkung.
-
Für das Aktivkohleprodukt eignen sich auch pulverförmige Aktivkohlen,
bei denen mindestens 5 Gew. aus Feinkorn mit einer Korngröße von höchstens 10 µm
bestehen. Es ist möglich, daß dieser Feirikornanteil mindestens 20 Gew.Cto' beträgt.
-
Das im gebrauchsfertigen Sktivkohleprodukt enthaltene Flockungsmittel
kann zu mindestens 10 Gew.p aus Acrylamid-Copolvmer bestehen. Pas Acrylamid-Copolymer
kann 10 bis 30 tol.p (bezogen auf Gesamtmonomere) anionaktive Gruppen, wie etwa
Carboxylgruppen, Z.B. Acrylsäure, enthatien. Auch kann das Acrytamid-Copolyme
mirIdextens
10 sIol.p bezogen duf Gesamtmonorere) en kationaktiven Gruppen, wie z.B. aniongruppenhaltige
Acrylsäureester enthalten.
-
Beispiel 1: Zur Untersuchung des Sedimentationsverhaltens wird eine
extrem fein gemahlene Aktivkohle verwendet, die einen Feinkornanteil von 30 Gew.%
kleiner 10 um besitzt und normalerweise sehr schwer absetzbar bzw. filtrierbar ist.
Diese Aktivkohle wirc mit verschiedenen Flockungsmitteln gemischt. Nach einer Lagrungszeit
von 8 bis 10 Tagen werden mit den fertiggestellter Mischungen Versuche durchgeführt.
Die hierzu verwendete Appratur besteht aus einem Reihenrührgerät, wobei fLr alle
Versuche die gleiche Rührgeschwindigkeit eingestellt wird.
-
In zylindrischen Glasgefäßen wird je 1 Liter Lei ungãwasser vorgelegt.
Sodann werden von den verschiedenen A@tivkohte-Mischungen jeweils 100 mg/l in die
vorgelegte Wassermenge e ngetragen. Zum Vergleich wird in einem Gefäß ein larallelver
uch mit Aktivkohle ohne Flockungsmittel durchgeführt. Nach dem intragen der Aktivkohlemischungen
wird 1 Min. lang mit ca. 30) UpM, dann 5 Min. lang mit 60 UpM gerührt. Danach werden
die Rührer hochgezogen und das Absitzen der Suspension beobachtet. Folgende Flockungsmittel
wurden verwendet: A = FeCl . 6 H20 B = Al2 (SO4) . 18 H2O C = Wisprofloc (Stärkebasis)
D = Hydropur 2463 (nichtionische Polyacrylami d-Bds i s) E = Synthofloc 8031 N/DS
(anionisches Acrylamid-Acrylsäure-Coplymer) F = Synthofloc 80 K (kationisches Acrylamid-Ccpolyrer
mit aminogruppenhaltigem Acrylsäureester als Comcnomer) Die Versuche erbrachten
folgende Ergebnisse: 1. Versuch mit Flockungsmittel A, wobei dessen enteil im Aktivkohleprodukt
25 Gew. a beträgt:
Keine Flockung, die überstehende Flüssigkeit
zeigt eine starke Trübung.
-
2 Versuch mit Flockungsmittel B, wobei dessen Anteil Im Aktivko{ileprocukt
10 Gew. beträgt: Sehr schlechte Flockung, überstehende Flüssigkeit ist trüb.
-
Versuche mit Flockungsmittel C, wobei fressen Anteile im Aktivkohleprodukt
zuerst 2, dann 5 und schließlich 10 GewO,Ó betragen: mäßige Flockung, überstehendc
Flüssigkeit ist trüb.
-
Versuche mit Flockungsmittel D, wobei dessen Anteile im Aknivkoh
eprodukt zuerst 1 und dann 5 Gew.% betragen: sehr schlechte Flockung, überstehende
Flüssigkeit ist trüb.
-
a. Versuche mit Flockungsmittel E, wobei dessen Anteile im Aktivkohieprodukt
zuerst 0,1 und dann 0,5 Gew.% betragen: sehr gute Flockung, überstehende Flüssigkeit
ist völlig klar, ersuche mit Flockungsmittel F, wobei dessen Anteile im Aktivkohleprodukt
zuerst 1 und dann 6 Gew, betragen: gute Flockung, überstehende Flüssigkeit nur schwach
trüb.
-
7. Vergleichsversuch mit Aktivkohle ohne Flockungsmittel: Nach 3 Stunden
Standzeit nur teilweisesAbsitzen; in der überstehenden Flüssigkeit starke schwarze
Trübung.
-
Die Anteile der Flockungsmittel im Aktivkohleprodukt wurden so gewählt,
daß bei dessen Anwendung in der Lösung etwa die von den Herstellern der Flockungsmittel
empfohlenen Konzentrationen vorliegen.
-
Wie man aus den Versuchen entnehmen kann, eignen sich die Flockungsmittel
E und F zur Lösung der eingangs erläu-terten Aufgabenstellung am besten. Nur mit
den Mitteln E und F ist es möglich, durch Vermischen mit feinpulveriger Aktivkohle
ein I>rodukt herzustellen, das nach dem Eintragen in eine wäßrige Lösung nach
kurzem Rühren flockt und einwandfrei sedimentiert,
so da in kurzer
Zeit die überstehende Flüssigkeit völlig klir ist.
-
Beispiel 2: Das Filtrationsverhalten des Aktivkohleprodukts wird in
eintm Miltrationstest geprüft, bei welchem eine Suspension pro Liter mit 2,5 g Aktivkohleprodukt
in Wasser mit einer konstanten Geschwindigkeit von 35 l/dm2 . h über ein mit handelsübliche}
Filtertuch bespanntes Filter gepumpt wird. Durch den sich bi denden Filterkuchen
steigt der Druck allmählich an. Sobatd ein Vordruck von 3 bar erreicht ist, wird
der Versuch beendet; de bis dahin durchgesetzte Flüssigkeitsmenge gilt al- aß für
ds Filtrationsverhalten des Aktivkohleprodukts.
-
Es wurden je 4 Versuche mit den Aktivkohlen Carbo-affin AE und Carboraffin
AP, beide von Bayer AG, Leverkusen, durchgeführt, Im 1. Versuch enthielt das Aktivkohteproduk@
0,01, im 2. Versuch 0,06, im 3. Versuch 0,1 Gew. Synthofloc 8031 N/DS und im 4.
Versuch zum Vergleich kein Flock-'ingsmittel.
-
Ergebnisse: A) mit Carboraffin AE: 1. Versuch: durchgesetzte Wassermenge
4,5 1 2. Versuch: " 11 6,6 1 3. Versuch: l1 " 5,251 4. Versuch: lt lt 2,4 1 B) mit
Carboraffin AP: 1. Versuch: durchgesetzte Wassermenge 6,0 1 2. Versuch: " " 6,6
t 3. Versuch: t1 " 5,851 4. Versuch: " " 3,0 t Auch der jeweils geringste Gehalt
an Flockungsmi@tel in Akt vkohleprodukt ergab gegenüber der flockungsmittel--reier
Akti@-kohte eine beträchtliche Vertesserung der Fitrierbarkeit der Lösung.
-
Belspiel 3: Es wurde ein Sedimentationsversuch unter den im Beispiel
1 genannten Eedingungen durchgeführt. Im Aktivkohleprodukt wurde die Aktivkohle
Carboraffin A von Bayer AG verwendet. Da-- Sedimentatlonsverhalten wurde visuell
beurteilt. Das Produkt enthielt Zusälze von 0,002, 0,005, 0,01, 0,02, 0,03, 0,05
und 0,1 Gew.% £ynthofloc 8071 N/DS. Zum Vergleich wurde dieselbe Aktivkohle ohne
Flockungsmittel eingesetzt. Es wurde gefunden, daß das Aktivkohleprodukt bei einem
Flockungsmittelgehalt von 0,01 bis 0,1 Gew. eine völlig einwandfreie Sedimentaticn
bei praktisch klarem Überstand bewirkt. Auch bei einem flockungsmittelzusatz von
0,005 Gew.% war noch gegenüber der Aktivkohle ohne-Flockungsmittel eine gute Verbesserung
der Sedimentation festwustellen. Bei 0,002 Gew.% Flockungsmittelzusatz war eine
Verbesserung des Sedimentationsverhaltens gegenüber der Aktivkohle ohne Flockungsmittel
gerade noch feststellbar.