DE4417081A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung organischer Verbindungen aus Fluiden mittels Absorption und nachfolgender Desorption mittels Mikrowellenbeheizung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung organischer Verbindungen aus Fluiden mittels Absorption und nachfolgender Desorption mittels MikrowellenbeheizungInfo
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Description
Für die Entfernung leichtflüchtiger organischer Verunreinigungen aus
Wasser oder Luft bzw. einem Abgas werden allgemein Adsorbentien,
wie z. B. Aktivkohle, Zeolithe oder Harze verwendet. Dabei werden die zu
entfernenden Moleküle an großen Oberflächen adsorbiert.
In der Regel sind diese Verfahren wenig selektiv. Bei schwerflüchtigen
organischen Verbindungen, z. B. höhersiedenden Aromaten ist die
Adsorption nicht praktikabel.
Es ist aber bekannt, daß sich diese organischen Verbindungen in be
stimmten Polymeren lösen und diese dabei zum Quellen bringen. Das
Polymer nimmt also diese Verbindung in seinem Volumen auf. Die
Menge der aufnehmbaren, d. h. absorbierbaren organischen Verbindung
en kann dabei beträchtlich sein.
Der Vorgang verläuft analog zur Extraktion, wo die in einer Flüssigkeit
gelöste Substanz von einer zweiten Flüssigkeit, die mit der ersten nicht
oder praktisch nicht mischbar ist, zu einem hohen Anteil aufgenommen
wird (z. B.: E.-V. Schlünder, F. Thurner"Destillation, Absorption,
Extraktion", G. Thieme Verlag Stuttgart, New York 1986).
Das Konzentrationsverhältnis der in den beiden Flüssigkeiten gelösten
Substanz wird häufig Verteilungskoeffizient genannt. Im vorliegenden
Fall wird nun erfindungsgemäß statt der zweiten Flüssigkeit das
Polymer verwendet, wobei der Begriff des Verteilungskoeffizienten
(Verhältnis gelöster Substanz im Polymer zu gelöster Substanz in der
fluiden Phase, bezogen auf das Volumen) beibehalten wird. In jedem
Fall muß dieser Verteilungskoeffizient möglichst hoch sein, um mit der
eingesetzten Polymermenge möglichst viel von der organischen
Verbindung aus dem Fluid zu entfernen.
Durch die Wahl des Polymeren kann daher eine hohe Selektivität für die
Aufnahme einer organischen Verbindung erzielt werden, wodurch sich
dieses Verfahren im Prinzip sehr gut für die Entfernung von
organischen Schadstoffen oder wertvollen Aromastoffen aus Fluiden,
wie z. B. Wasser oder Luft bzw. Gas eignet.
Leider ist die Regenerierung, d. h. die Entfernung der organischen Ver
bindung aus dem Polymer schwierig. Im Prinzip könnte man es auf
heizen; jedoch ist dies wegen der schlechten Wärmeleitung mit den üb
lichen Verfahren nicht praktikabel.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, die Rückgewinnung der orga
nischen Verbindungen in konzentrierter Form aus dem Polymeren
durch Mikrowellenheizung zu beschleunigen.
Dies bietet sich insbesondere bei polaren organischen Verbindungen,
wie Alkohol oder Azeton an. Ist die organische Verbindung unpolar, wie
z. B. Benzol, so muß das Absorbens, d. h. das Polymer so gewählt werden,
daß es selbst durch die Mikrowellen aufgeheizt werden kann.
Z.B. löst sich Azeton sehr gut in Polysiloxanen und kann anschließend
durch Mikrowellenbeheizung daraus wieder entfernt und in hoher
Konzentration wiedergewonnen werden (durch Kondensation).
Dagegen lösen sich eine Reihe von Aromaten sehr gut in Polyether-
Block-Amiden, die durch Mikrowellen in wenigen Sekunden (s. Tabelle)
aufgeheizt werden können. Dabei werden die gelösten organischen
Verbindungen aus der Polymermatrix ausgetrieben, d. h. desorbiert. Da
dies unter kontrollierten Bedingungen ablaufen kann, ergibt sich die
Möglichkeit durch Einstellen einer optimalen Konzentration im
Desorbatstrom die organischen Verbindungen entweder katalytisch
vollständig zu zerlegen oder sie durch nachfolgende Kondensation
zurückzugewinnen. Letzteres kann durch Anlegen eines geringen
Unterdruckes unterstützt werden. Dies bietet sich beispielsweise bei der
Aromarückgewinnung an.
Das Polymer muß bei dem vorgeschlagenen Verfahren keine große
Oberfläche mehr besitzen. Allerdings sollte die Geometrie so gewählt
werden, daß die Wege für die zu entfernende bzw. zu gewinnende
organische Verbindung kurz sind. D.h. das Polymer sollte entweder als
kleine Partikel (in der Regel kleiner 1 mm) oder als dünnwandiges
Formteil (z. B. Schlauch oder Folie) von dem mit der organischen
Verbindung beladenen Fluid (Wasser oder Gas) angeströmt werden. Bei
solchen Polymeren, die so große Mengen an organischen Verbindungen
aufnehmen können, daß sie ihre Form verlieren, ist es empfehlenswert,
das Polymer in einem Stütz- bzw. Trägergerüst, z. B. eine stark poröse
Keramik zu fixieren.
Claims (5)
1. Verfahren zur Entfernung organischer Verbindungen aus Fluiden mit
nachfolgender Rückgewinnung, dadurch gekennzeichnet, daß man die
organischen Verbindungen in einem Polymer absorbiert (löst), das so
gewählt ist, daß die organischen Verbindungen darin einen mindestens
10mal höheren Verteilungskoeffizient haben als im Ausgangsfluid.
2. Verfahren nach 1 dadurch gekennzeichnet, daß man zur Entfernung
und Rückgewinnung bzw. Zerstörung der organischen Verbindungen aus
dem Polymer das System Polymer/organische Verbindung mittels
Mikrowellen aufheizt.
3. Verfahren nach 1. und 2. dadurch gekennzeichnet, daß man für die
Entfernung und Rückgewinnung bzw. Zerstörung polarer organischer
Verbindungen ein Polymer benutzt, daß sich mittels Mikrowellen wenig
aufheizen läßt, d. h. für Mikrowellen "transparent" ist.
4. Verfahren nach 1. und 2. dadurch gekennzeichnet, daß man für die
Entfernung und Rückgewinnung bzw. Zerstörung wenig polarer oder
unpolarer organischer Verbindungen ein Polymer verwendet, daß sich
mittels Mikrowellen leicht aufheizen läßt.
5. Vorrichtung nach 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß man den mit
organischen Verbindungen beladenen Fluidstrom durch einen mit
Polymerpartikeln gefüllten Behälter oder an dünnwandigen Polymer-
Schläuchen bzw. -Folien vorbei führt.
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