DE3528197A1 - Verfahren zur spaltung von emulsionen, bei denen wasser als kontinuierliche phase vorliegt und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zur spaltung von emulsionen, bei denen wasser als kontinuierliche phase vorliegt und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Spaltung von Öl-
in-Wasser-Emulsionen in einer mit Gleichstrom betriebenen Elektro
lysezelle und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Infolge zunehmender Verwendung syntetischer Produkte auf Mineral
ölbasis, welche biologisch nur schlecht abbaubar sind, wächst die
Belastung von Grund- und Oberflächenwasser mit Stoffen wie z.B.
Benzine, Dieselkraftstoffe, Heiz- und Schmieröle und grenzflächen
aktiven Substanzen.
In Anbetracht der zunehmenden Umweltbelastung hat der Gesetzgeber
die Einleitung dieser Schadstoffe in die Gewässer oberhalb be
stimmter Konzentrationen unter Strafe gestellt.
Makroemulsionen sind Mehrphasensysteme mit großer Grenzfläche und
nicht verschwindender Grenzflächenspannung, worauf ihre Instabili
tät beruht. Das heißt diese Emulsionen neigen,um einen möglichst
energiearmen Zustand zu erreichen,zur Sedimentation oder Aufrah
mung und damit letztlich zur Koagulation.
Mikroemulsionen sind jedoch isotrope, thermodynamisch stabile
Systeme, deren dispergierte Phase in Form von Teilchen kleiner
als 2000 Angström vorliegen. Beim Zusammenwirken entsprechender
Molverhältnisse von Peptisierungsmittel, Tensid, Öl und Wasser
bilden sie sich spontan.
Die Stabilität von Emulsionen wird durch Zusatz von emulgierend
wirkenden, grenzflächenaktiven Stoffen erhöht. Dabei handelt es
sich um bipolare Substanzen, welche die Grenzflächenspannung
zwischen den Phasen herabsetzen.
Die Gesamtstabilität einer Emulsion wird durch die Summe der
Van-der-Waalsschen Anziehungskräfte und die Abstoßung der in
der Regel negativ aufgeladenen Teilchen durch in der Hauptsache
Coloumbsche Kräfte bestimmt.
Koagulation und Flockulation kann durch Aufhebung der Ladung
der Teilchen, d.h. des Zetapotentials der emulgierten Teilchen
erfolgen. Bewegt sich ein Teilchen, beispielsweise infolge eines
angelegten elektrischen Feldes, so wird ein Teil der diffusen
Doppelschicht abgestreift und wenn die Energiebarriere zwischen
zwei Teilchen klein genug ist, kann alleine durch die Annäherung
der Teilchen ein Flockungsvorgang hervorgerufen werden.
Um die vom Gesetzgeber vorgegebenen Normen zu erfüllen, ist die
Brechung von Öl/Wasser- Emulsionen zur Vermeidung der Umweltver
schmutzung unter allen Umständen erforderlich. Dazu sind einige
technische Lösungen bekannt, nämlich in der Hauptsache: Ultra
filtration, Beimischung von Deemulgatoren, Ultraschall, Chemi
kalienzudosierung, Dialyse, Elektrokoagulation.
Diese Verfahren sind jedoch teilweise mit hohen Investitionen
und hohen Betriebskosten verbunden und sind insbesondere für
kleinere Mengen hochbelasteter Abwässer unwirtschaftlich. Eine
wesentliche Aufgabe dieser Erfindung war daher ein möglichst
vielseitig anwendbares und kostengünstiges Verfahren verfügbar
zu machen.
Andere technische Trennverfahren zur Produktgewinnung betreffen
die Aufbereitung beispielsweise von Erzen, Kohle, Salzen und
Abwässern und hier ist eines der bekanntesten Verfahren die Flo
tation, welche auf die Beobachtungen von W. Haynes ( Engl. Patent
488 von 1860) zurückgeht. Diese Flotation wird in manchen In
dustriezweigen auch in Form der Elektroflotation angewandt, bei
spielsweise bei der Abscheidung von Silber aus verbrauchten Foto
bädern.
Bei dieser Flotation wird in wässerigen Lösungen aus dem Wasser
mittels Elektrolyse Wasserstoff und Sauerstoff in Form kleiner
Gasblasen erzeugt, also in dem Medium selbst, das der Trennung
unterworfen werden soll. Hierbei kann die Trennleistung durch
die gleichzeitig einsetzende Koagulation der in der wässerigen
Lösung vorliegenden Feststoffe in erheblichem Maße gesteigert
werden.
Es ist offensichtlich, daß es gerade auf dem Gebiet der Spaltung
von Emulsionen der oben genannten Art einen erheblichen Fort
schritt bedeuten würde, wenn es gelänge, die Elektroflotation
und die Elektrokoagulation zusammen mit elektrophoretischen
Effekten auch auf diese Systeme anzuwenden und diese Emulsionen
in fortschrittlichem und energetisch vertretbarem Umfange zu
spalten. Dabei wäre es auch möglich, diese Form der Emulsions
spaltung bei der Abtrennung von Organismen aus Nährlösungen zu
benutzen und über die gleichzeitig einsetzende Metallauflösung
der Lösung die notwendigen Kationen zuzuführen, um die bisherigen
Verfahren, nämlich Zentrifugation oder Flotation durch Einblasen
von Luft und anschließender Emulsionsspaltungdurch pH-Wert-Ab
senkung und darauf folgende Zufuhr von Kationen, abzulösen.
Bei bekannten Flotationsverfahren zur Abwasserreinigung werden
die erforderlichen Gasbläschen, insbesondere Luftbläschen, durch
poröse Tonkörper, Düsen, Rührbegaser, Entspannung von luftge
sättigtem Wasser und durch Erzeugung von Gasblasen aus dem Ab
wasser selbst mittels Elektrolyse erzeugt. Vor der Flotation
werden dem Abwasser Flockungsmittel und Flockungshilfsmittel
zugesetzt um eine Flockung einzuleiten.
Bei allen Flotationsvorgängen ist die Wirksamkeit der Flotation
entscheidend von dem Volumen und der Anzahl der Gasblasen abhängig.
Zu große Gasblasen und zu starke Begasung führen anstatt zur Flo
tation von Schwebstoffen zu einer innigen Durchmischung einer an
sich zu trennenden Suspension und damit zu dem entgegengesetzten
Effekt.
Im Hinblick auf die bei der Aufarbeitung derartiger Emulsionen
und mit emulgierten Ölen belasteten Abwässern auftretenden und
erhebliche Kosten verursachende Schwierigkeiten besteht in der
Technik seit langem ein echtes Bedürfnis dahingehend, ein Ver
fahren verfügbar zu machen, mit dem es gelingt, Emulsionen der
oben beschriebenen Art ohne großen verfahrenstechnischen Aufwand
und ohne die bisher beobachteten Schwierigkeiten zu spalten, und
damit auch für kleinere Emulsionsmengen und Abwassermengen eine
einfache und sichere Verarbeitung und Entsorgung zu gewährleisten
und dabei den gewünschten Erfolg in einem nicht nur kostensparen
dem, sondern insbesondere auch den jeweiligen Anforderungen ent
sprechendem Umfang zu erreichen.
Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Spaltung von Emulsionen verfügbar zu machen, mit dem dieses
soeben geschilderte Bedürfnis befriedigt werden kann, ohne daß nur
Fachleute eine solche Emulsionsspaltanlage bedienen können, son
dern daß es jedem Laien zumutbar ist, eine solche einfache und
betriebssichere Analge ohne großen Kostenaufwand zu betreiben.
Die Lösung dieser der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist
ein Verfahren zur elektrolytischen Spaltung von O/W - Emulsionen
in einer mit Gleichstrom betriebenen Elektrolysezelle, das da
durch gekennzeichnet ist, daß die Emulsionen in einer Zelle mit
mindestens einem, ein oder mehrere zwischengeschaltete lösliche
Metalleinlagen aufweisendem Paket beständiger Elektroden im sauren
bis alkalischen Bereich bis zum pH-Wert von etwa 12 bei einem
Stromverbrauch von 0,1 bis 4 Ah/dm3 und einer entsprechend darauf
abgestimmten ausreichenden Verweilzeit in der Zelle infolge Koagu
lation, Flockulation und Flotation gespalten werden.
Dieses Verfahren kann sowohl kontinuierlich als auch diskon
tinuierlich durchgeführt werden, wobei der kontinuierlichen
Verfahrensführung eine besondere Bedeutung zukommt.
Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung hat
es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Koagulation und
Flotation bei pH-Werten im Bereich von 4 bis 6,8 und von
8 bis 12 bei einem Stromverbrauch von 0,1 bis 4 Ah/dm3 und
einer Verweilzeit von 5 bis 120 min durchzuführen. Besonders
bewährt hat es sich, die Koagulation und Flotation im pH-
Bereich von 6,8 bis 8 bei einer Verweilzeit von 2 bis 30
min und bei einem Stromverbrauch von 0,1 bis 2 Ah/dm3 durchzu
führen.
Die Koagulation und Flotation wird erfindungsgemäß in einer
Zelle durchgeführt, in der innerhalb des Paketes beständiger
Elektroden eine oder mehrere lösliche Metalleinlagen angeordnet
sind, die mindestens ein im alkalischen Medium ein Hydroxid
bildendes Metall aufweisen,insbesondere eine Aluminium oder
Eisenplatte. Das Flächenverhältnis der beständigen Elektroden
zur löslichen Metalleinlage sollte erfindungsgemäß 1 : 0,1 bis
1 : 60 insbesondere 1 : 1 bis 1:20 betragen.
Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung hat es
sich als zweckmäßig erwiesen, mit einer zeitlichen Änderung der
Gleichstromrichtung von 5 bis 3600 sec zu arbeiten.
Das Verfahren gemäß der Erfindung hat den großen Vorteil, daß
sowohl Koagulant als auch Gas in genau zu dosierender Menge ab
geschieden werden können, wobei die Blasengröße der Gasblasen
durch die Oberflächenbeschaffenheit der beständigen Elektroden
und durch Materialeigenschaften weit variiert werden kann.
Erfindungsgemäß können als beständige Elektroden beispielsweise
solche aus Graphit, Platin, Titan, platiniertem Titan oder Edel
stahl Verwendung finden.
Der weitere große Vorteil der Erfindung liegt darin, daß für
die Einbringung des Koagulationsmittels keine zusätzliche Ener
gie aufgewendet wird und zusätzlich ein bemerkenswerter elektro
phoretischer Effekt das Verfahren unterstützt und so die
koagulierten Fett- und Ölpartikel infolge der Adsorption an den
Gasblasen an der Oberfläche der Elektrolysezelle oder der son
stigen Sammeleinrichtung aufschäumen und zusätzlich noch bedarfs
weise eine gleichzeitige Reduktion von beispielsweise Chrom
durchgeführt werden kann, wie es in der Abwassertechnik häufig
gefordert wird. Insoweit ein Abwasser gleichzeitig Tenside ent
hält, deren Verbleib im Wasser unerwünscht ist, kann durch Wahl
der Elektrodenoberfläche eine Schaumflotation erfolgen und so
eine gleichzeitige Entfernung grenzflächenaktiver Stoffe erfol
gen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der
Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt, und an diesen
soll die Erfindung weiter erläutert werden.
Diese Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der
Erfindung ist in Fig. 1 im Schnitt dargestellt. Diese Vorrich
tung besteht im wesentlichen aus einem Elektrokoagulator (1)
und Elektroflotator (2) mit darin angeordnetem Paket (3) der
beständigen Elektroden (4) und (5) mit zwischengeschalteter
Metalleinlage (6). Der Elektrokoagulator (2) befindet sich in
einem Reaktor (7) mit Überlaufsystem (8). Der mit dem Reaktor
(7) zusammengefaßte Elektrokoagulator (1) ist in Fig. 2 im
Schnitt nach Linie II-II von Fig. 1 wiedergegeben.
Claims (10)
1. Verfahren zur Spaltung von Emulsionen in einer mit Gleichstrom
betriebenen Elektrolysezelle mittels initialer Elektrokoagulation,
unterstützender Elektrophorese und anschließender Elektroflotation,
dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsionen in einer Zelle mit min
destens einem, eine oder mehrere zwischengeschaltete lösliche
Metalleinlagen aufweisendem Paket beständiger Elektroden im sauren
bis alkalischen Bereich bis pH-Werten von etwa 12 bei einem Strom
verbrauch von 0,1 bis 4 Ah/dm3 und einer entsprechend darauf abge
stimmten ausreichenden Verweilzeit koaguliert und flotiert und ge
gebenenfalls gebildete Aggregate und Agglomerate abfiltriert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall
einlage innerhalb des Paketes beständiger Elektroden mindestens
ein ein Hydroxid bildendes Material verwendet wird, insbesondere
eine Aluminium oder Eisenplatte.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Koagulation und Flotation bei pH-Werten im Bereich von 4
bis 6,8 und von 8 bis 12 bei einem Stromverbrauch von 0,1 bis
4 Ah/dm3 und einer Verweilzeit von 2 bis 360 min durchgeführt
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß
die Koagulation und Flotation bei pH-Werten im Bereich von 6,8
bis 8 bei einem Stromverbrauch von 0,1 bis 2 Ah/dm3 und einer
Verweilzeit von 2 bis 360 min durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Flächenverhältnis der beständigen Elektroden zur löslichen Me
talleinlage 1 : 0,1 bis 1 : 60 insbesondere 1 : 1 bis 1 : 20 beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit
einer zeitlichen Änderung der Gleichstromrichtung von 5 bis 3600
sec gearbeitet wird.
7. Abwandlung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei direktem Einbau des die lösliche Metalleinlage
aufweisenden Paketes beständiger Elektroden in eine Kläranlage,
einen Ölabscheider oder eine sonstige geeignete Sammeleinrich
tung die Verweilzeit der Emulsion in der Sammeleinrichtung 5 bis
1800 min, vorzugsweise 15 bis 360 min und das Verhältnis der ei
nander zugewandten Elektrodenflächen der beständigen Elektroden
zur Flüssigkeitsoberfläche der Sammeleinrichtung 1 : 1 bis 1 : 60,
vorzugsweise 1 : 2 bis 1 : 20 insbesondere 1 : 10 beträgt.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 7,
gekennzeichnet im wesentlichen durch einen Elektrokoagulator (1)
mit integriertem Elektroflotator (2) mit darin angeordnetem Paket
(3) der beständigen Elektroden (4) mit zwischengeschalteter Me
talleinlage (5).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Elektrokoagulator (1) und Elektroflotator (2) mit darin ange
ordnetem Paket (3) der Elektroden in einen Reaktor (7) mit
Überlaufsystem (8) integriert und gegebenenfalls ein Filter
system nachgeschaltet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine
der Elektrolysezelle nachgeschaltete Beruhigungszelle.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853528197 DE3528197A1 (de) | 1984-08-11 | 1985-08-06 | Verfahren zur spaltung von emulsionen, bei denen wasser als kontinuierliche phase vorliegt und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
ZA865913A ZA865913B (en) | 1985-08-06 | 1986-08-06 | Insulated arranged aluminium plate |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3429612 | 1984-08-11 | ||
DE19853528197 DE3528197A1 (de) | 1984-08-11 | 1985-08-06 | Verfahren zur spaltung von emulsionen, bei denen wasser als kontinuierliche phase vorliegt und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
Publications (1)
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---|---|
DE3528197A1 true DE3528197A1 (de) | 1987-03-19 |
Family
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19853528197 Withdrawn DE3528197A1 (de) | 1984-08-11 | 1985-08-06 | Verfahren zur spaltung von emulsionen, bei denen wasser als kontinuierliche phase vorliegt und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3528197A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4443297C1 (de) * | 1994-12-06 | 1996-03-07 | Hdw Nobiskrug Gmbh | Vorrichtung zur Spaltung von Öl-in-Wasser-Emulsionen mittels Elektrokoagulation |
CN114669083A (zh) * | 2022-03-12 | 2022-06-28 | 信丰华锐钨钼新材料有限公司 | 一种n1923弱碱性萃取分离钨和钼有机相的方法 |
-
1985
- 1985-08-06 DE DE19853528197 patent/DE3528197A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4443297C1 (de) * | 1994-12-06 | 1996-03-07 | Hdw Nobiskrug Gmbh | Vorrichtung zur Spaltung von Öl-in-Wasser-Emulsionen mittels Elektrokoagulation |
CN114669083A (zh) * | 2022-03-12 | 2022-06-28 | 信丰华锐钨钼新材料有限公司 | 一种n1923弱碱性萃取分离钨和钼有机相的方法 |
CN114669083B (zh) * | 2022-03-12 | 2024-01-02 | 信丰华锐钨钼新材料有限公司 | 一种n1923弱碱性萃取分离钨和钼有机相的方法 |
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