DE4417081C2

DE4417081C2 - Verfahren zur Entfernung organischer Verbindungen aus Fluiden

Info

Publication number: DE4417081C2
Application number: DE19944417081
Authority: DE
Inventors: Horst Prof Dr Ing Chmiel
Original assignee: Individual
Current assignee: CHMIEL, HORST, PROF. DR.-ING., 80689 MUENCHEN, DE
Priority date: 1994-05-17
Filing date: 1994-05-17
Publication date: 1998-03-12
Anticipated expiration: 2014-05-18
Also published as: DE4417081A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ent fernung organischer Verbindungen aus Fluiden gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE E 67 94 IVc/12d bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden die organischen Verbindungen in dem Volumen eines Polymers absorbiert. Der Desorption der organischen Verbindun gen, die für die Regeneration des Polymers erforderlich wäre, wird in dieser Druckschrift keine Beachtung ge schenkt.

Aus der US-PS 5,227,598 ist ein Verfahren zur Rege nerierung von adsorbierten Stoffen mittels Mikrowellen bekannt. Ein Hinweis darauf, daß dieses Verfahren auch zur Regenerierung von Stoffen, wie beispielsweise Poly meren, in deren Volumen organische Verbindungen absor biert sind, verwendet werden kann, ist dieser Entgegen haltung nicht zu entnehmen.

Aus der DE 38 02 543 A1 ist die Verwendung von Silikon-Elastomeren zur Absorption bzw. Adsorption von organi schen Verbindungen bekannt. Zwar ist in dieser Druck schrift die Regenerierung angesprochen. Beispielhaft für Regenerierungsverfahren ist die Verwendung von heißem Wasserdampf oder Heißluft angesprochen. Die Verwendung von heißem Wasserdampf oder Heißluft hat jedoch den Nachteil, daß das Polymer aufgrund seiner schlechten Wärmeleitfähigkeit im Volumen nicht effektiv erwärmt wird, so daß die Regenerierung vergleichsweise lange dauert und auch nicht vollständig durchführbar ist.

Aus der DE 34 22 166 A1 ist ein Verfahren zur Adsorp tion bekannt, bei dem das Adsorptionsbett während der Desorptionsphase diskontinuierlich bestrahlt und insbe sondere einer elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt wird. Die Absorption von Stoffen im Volumen ist in dieser Druckschrift nicht angesprochen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Entfernen organischer Verbindungen aus Fluiden mittels eines Polymers, in dessen Volumen die organi schen Verbindungen absorbiert werden, derart weiterzu bilden, daß das Desorbieren bzw. Entfernen der gelösten organischen Verbindungen in kurzer Zeit effektiv durch geführt werden kann.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Er findung sind Gegenstand der Ansprüche 2ff.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß die gelösten organischen Verbindungen aus dem System Polymer/organi sche Verbindungen effektiv dadurch entfernt werden können, daß dieses System mittels Mikrowellen aufge heizt wird. Hierdurch werden die in der Polymermatrix gelösten, d. h. absorbierten organischen Verbindungen effektiv aus der Polymermatrix ausgetrieben.

Im folgenden wird die Erfindung allgemein beschrieben:
Es ist bekannt, daß sich organische Verbindungen in bestimmten 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 Verbindungen 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 Flüssig keiten gelösten Substanz wird häufig Verteilungskoeffi zient genannt.

Im vorliegenden Fall wird nun erfindungsgemäß statt der zweiten Flüssigkeit das Polymer verwendet, wobei der Begriff des Verteilungskoeffizienten (Verhältnis ge löster 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 Polymer menge möglichst viel von der organischen Verbindung aus dem Fluid zu entfernen.

Durch die Wahl des Polymeren kann daher eine hohe Se lektivität für die Aufnahme einer organischen Ver bindung 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.

Beim Stand der Technik ist die Regenerierung, d. h. die Entfernung der organischen Verbindung aus dem Polymer schwierig. Wie bereits ausgeführt, ist es bekannt, es durch Wärme von außen aufzuheizen; jedoch ist dies wegen der schlechten Wärmeleitung mit den üblichen Verfahren nicht praktikabel.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, die Rückgewin nung der organischen Verbindungen in konzentrierter Form aus dem Polymeren durch Mikrowellenheizung zu beschleunigen. Dies bietet sich insbesondere bei po laren 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 ge wählt werden, daß es selbst durch die Mikrowellen auf geheizt werden kann. Z.B. löst sich Azeton sehr gut in Polysiloxanen und kann anschließend durch Mikrowellen beheizung daraus wieder entfernt und in hoher Konzen tration wiedergewonnen werden (durch Kondensation).

Dagegen löst sich eine Reihe von Aromaten sehr gut in Poly ether-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 Ver bindungen entweder katalytisch vollständig zu zerlegen oder sie durch nachfolgende Kondensation zurückzuge winnen. Letzteres kann durch Anlegen eines geringen Unterdruckes unterstützt werden. Dies bietet sich bei spielsweise 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 dünnwan diges 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 empfehlens wert, das Polymer in einem Stütz- bzw. Trägergerüst, z. B. eine stark poröse Keramik zu fixieren.

Tabelle 1

Aufheizverhalten zweier verschiedener Polymere je weils 55 ml Schüttvolumen mittels 900 W Mikrowelle

Claims

1. Verfahren zum Entfernen organischer Verbindungen aus Fluiden mittels eines Polymers, in dessen Volumen die organischen Verbindungen absorbiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Desorbieren der gelö sten organischen Verbindungen das System Polymer/orga nische Verbindungen mittels Mikrowellen aufgeheizt wird, so daß die gelösten organischen Verbindungen aus der Polymermatrix ausgetrieben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Entfernung polarer organischer Verbindungen ein Polymer benutzt, das sich mittels Mikrowellen wenig aufheizen läßt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Entfernung wenig polarer oder unpolarer organischer Verbindungen ein Polymer verwendet, das sich mittels Mikrowellen leicht aufheizen läßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den mit organischen Verbindungen beladenen Fluidstrom durch einen mit Poly merpartikeln gefüllten Behälter oder an dünnwandigen Polymer-Schläuchen bzw. -Folien vorbei führt.