DE69634695T2 - Körniges verbundmaterial und herstellungsprozess dafür - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines teilchenförmigen Kompositmaterials, im Besonderen eines teilchenförmigen Kompositmaterials zur Verwendung in der Behandlung von wässrigen Lösungen und Dampfphasensystemen, worin das teilchenförmige Kompositmaterial gesteigerte Wirksamkeit und Beständigkeit gegenüber Abrieb hat.
  • Verschiedene Materialien und Verfahren sind im Stand der Technik zur Behandlung von wässrigen Lösungen und Dampfphasensystemen wohlbekannt, im Besonderen zur Entfernung von ungewünschten Schwermetallen, wie beispielsweise Blei und dergleichen. Ein Verfahren zur Entfernung von Schwermetallen aus wässrigen Systemen wird in dem US-Patent Nr. 5,053,139 offenbart, und ein Ionenaustauschkompositmaterial zur Verwendung in solchen Verfahren wird in dem US-Patent Nr. 5,277,931 offenbart.
  • US-Patent Nr. 5,277,931 offenbart die Herstellung eines Ionenaustauschkompositmaterials, worin poröse Partikel zuerst mit einem wässrigen basischen Material besprüht werden und danach mit einer konzentrierten wässrigen sauren Lösung einer Quelle von geeigneten Metallionen besprüht werden. Es wird gesagt, dass dieses Herstellungsverfahren ein Kompositmaterial ohne signifikante Ablagerung innerhalb der Poren des Trägermaterials und ohne Verkapseln der Teilchen des porösen Materials liefert. In der Praxis wurde gefunden, dass Kompositmaterialien, welche gemäß der Lehren des '931-Patents gebildet wurden, auf unerwünschte Weise anfällig gegenüber Abrieb sind. Im Speziellen werden größere Mengen des Primärmaterials, welches typischerweise die teuerste Komponente des Endproduktes ist, während der Verpackung und Verfrachtung des Produktes verloren.
  • EP-A-144 200 offenbart ein Kompositmaterial, welches eine innere Schale aus Granalien aus Koks, Kohle und (aluminium)silikatischen Materialien, eine äußere Schale aus Granalien oder Primärmaterial, gebildet aus einem Smektit-Ton (Betonitmergel), und ein Bindemittelmaterial umfasst, welches in verdünnter Form als eine wässrige Dispersion zugeführt wird.
  • Es ist offensichtlich, dass Bedarf an einem teilchenförmigen Kompositmaterial und einem Verfahren zur Herstellung desselben weiterhin vorhanden ist, worin das teilchenförmige Kompositmaterial beständig gegenüber Abrieb ist.
  • Aus diesem Grund ist es Hauptziel der vorliegenden Erfindung, ein teilchenförmiges Kompositmaterial und ein Verfahren zur Herstellung desselben bereitzustellen, in welchem die Primärpartikel im Wesentlichen permanent an das Trägermaterial gebunden werden, sodass die Abriebeffekte signifikant reduziert oder eliminiert werden.
  • Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines teilchenförmigen Kompositmaterials bereitzustellen, welches zur Behandlung von wässrigen Lösungen zur Entfernung von darin enthaltenen Schwermetallen verwendet werden kann.
  • Es ist ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein teilchenförmiges Kompositmaterial bereitzustellen, welches eine hervorragende Selektivität in Bezug auf das Entfernen von in wässrigen Lösungen enthaltenen unerwünschten Schwermetallen hat.
  • Andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung zeigen sich im Folgenden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorangehenden Ziele und Vorteile werden erfindungsgemäß gut erreicht.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines teilchenförmigen Kompositmaterials bereitgestellt, welches die Schritte umfasst: Vorsehen eines teilchenförmigen Primärmaterials; Vorsehen eines teilchenförmigen Trägermaterials; Vorsehen eines teilchenförmigen Bindemittelmaterials mit einer Erweichungstemperatur; Mischen des Primärmaterials, des Trägermaterials und des Bindemittelmaterials derart, dass eine im Wesentlichen einheitliche Mischung zur Verfügung gestellt wird; und
    Erwärmen der Mischung auf eine Temperatur in dem Bereich der Bindemittelmaterialerweichungstemperatur von ungefähr 65°C (150°F) bis ungefähr 205°C (400°F), welche unterhalb der Primärerweichungstemperatur und der Trägererweichungstemperatur liegt, wodurch das Bindemittelmaterial das Primärmaterial an das Träger material derart bindet, dass ein teilchenförmiges Kompositmaterial zur Verfügung gestellt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das teilchenförmige Primärmaterial Teilchendurchmesser von ungefähr 1 bis ungefähr 200 μm auf, das teilchenförmige Trägermaterial besitzt Teilchendurchmesser von ungefähr 1 bis ungefähr 2.500 μm und das Bindemittelmaterial weist Teilchendurchmesser von ungefähr 1 bis ungefähr 150 μm auf.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließt das Verfahren weiterhin den Schritt des Rührens der Mischung während des Erwärmungsschrittes ein, wodurch das teilchenförmige Kompositmaterial in einer losen, nichtkontinuierlichen Form verbleibt.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Erwärmungs- und Rührschritte unter Abwesenheit von erhöhtem Druck so durchgeführt, dass Ablagerung innerhalb der Poren des Trägermaterials reduziert oder im Wesentlichen eliminiert wird.
  • Die Erfindung betrifft ebenfalls ein teilchenförmiges Kompositmaterial zur Entfernung von Schwermetallen aus wässrigen Lösungen, umfassend:
    ein teilchenförmiges Primärmaterial, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus anorganischen hydratisierten Metalloxiden, amorphen Metallsilicaten, Zeolith und Mischungen davon;
    ein teilchenförmiges Trägermaterial; und
    ein teilchenförmiges Bindemittelmaterial, welches an dem Primärmaterial und an dem Trägermaterial zum Binden des Primärmaterials an das Trägermaterial haftet, wodurch das teilchenförmige Kompositmaterial eine erhöhte Beständigkeit gegenüber Abrieb aufweist und worin das Bindemittelmaterial das Trägermaterial nicht maskiert.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung eines erfindungsgemäßen teilchenförmigen Kompositmaterials zur Entfernung von Schwermetallen aus wässrigen Lösungen und Dampfphasensystemen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es folgt eine detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, worin:
  • 1 eine Zeichnung eines Kompositmaterials des Standes der Technik ist; und
  • 2 eine Zeichnung eines erfindungsgemäßen teilchenförmigen Kompositmaterials ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines teilchenförmigen Kompositmaterials, im Speziellen eines teilchenförmigen Kompositmaterials zur Verwendung in der Behandlung von wässrigen Lösungen und Dampfphasensystemen zur Entfernung von darin gefundenen Schwermetallverunreinigungen.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von teilchenförmigen Kompositmaterialien bereitgestellt, welche eine erhöhte Beständigkeit gegenüber Abrieb aufweisen. Erfindungsgemäß wird ein Verfahren bereitgestellt, in welchem ein teilchenförmiges Primärmaterial im Wesentlichen permanent so an ein teilchenförmiges Trägermaterial gebunden wird, dass der Verlust an Primärmaterial aufgrund von Abrieb signifikant reduziert oder eliminiert wird. Ein Bindemittelmaterial mit einer Erweichungstemperatur unterhalb der der Primär- und Trägermaterialien wird in einem Erwärmungsverfahren verwendet, um die erwünschte Verbindung zu ermöglichen, wie es unten detailliert beschrieben ist.
  • Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das gewünschte teilchenförmige Kompositmaterial mit einer Beständigkeit gegenüber Abrieb ohne erhebliche Ablagerung innerhalb der Poren der Primär- und Trägermaterialien und ohne Teilchenverkapselung des Primärmaterials und Trägermaterials bereitgestellt wird, wodurch ein Kompositmaterial mit den erwünschten Eigenschaften, zum Beispiel zur Behandlung von wässrigen Lösungen zur Entfernung von Blei und anderen unerwünschten Schwermetallen, bereitgestellt wird.
  • Jetzt bezugnehmend auf 1 und 2 wird ein erfindungsgemäßes teilchenförmiges Kompositmaterial weiter erläutert und mit einem herkömmlichen Kompositmaterial verglichen. 1 zeigt ein Kompositmaterial des Standes der Technik mit einem Primärmaterial 10 direkt auf einem Trägermaterial 12 angebracht. Das Kom positmaterial des Standes der Technik ist typisch für ein Kompositmaterial, welches gemäß einer wie in dem oben erwähnten US-Patent Nr. 5,277,931 verwendeten Sprühablagerungstechnik hergestellt wurde. Es wurde gefunden, dass das Kompositmaterial gemäß 1 eine unzureichende Beständigkeit gegenüber Abrieb besitzt und insbesondere, dass solche Kompositmaterialien einen starken Verlust an Primärmaterial aufgrund Abrieb während Verfrachtung, Handhabung und Verwendung erfahren. Dieser Verlust an Primärmaterial schlägt sich auf die Kosten zur Verwendung solcher herkömmlichen Materialien auf.
  • Jetzt bezugnehmend auf 2 wird das erfindungsgemäße teilchenförmige Kompositmaterial bei 14 allgemein dargestellt. Erfindungsgemäß umfasst Material 14 ein teilchenförmiges Primärmaterial 16, ein teilchenförmiges Trägermaterial 18 und ein Bindemittelmaterial 20, welches die Teilchen von Primärmaterial 16 an die Teilchen des Trägermaterials 18 bindet.
  • Das Bindemittelmaterial 20 ist vorzugsweise im Wesentlichen permanent mit dem Trägermaterial 18 und dem Primärmaterial 16 gebunden oder haftet so daran, dass es einen vergleichsweise kleinen Anteil der Oberfläche des Trägermaterials 18 so bedeckt, dass das Trägermaterial 18 nicht durch das Bindemittelmaterial 20 maskiert wird.
  • PRIMÄRMATERIAL
  • Erfindungsgemäß kann das Primärmaterial 16 vorzugsweise ausgewählt werden aus der Gruppe, bestehend aus anorganischen hydratisierten Metalloxiden, amorphen Metallsilicaten, Zeolith und Mischungen davon, bevorzugter aus anorganischen hydratisierten Titanoxiden oder -silicaten, anorganischen hydratisierten Zinnoxiden oder -silicaten und Mischungen davon, und am meisten bevorzugt aus Titansilicat, Zinnsilicat und Mischungen davon.
  • Das erfindungsgemäße Primärmaterial stellt vorzugsweise ein Material dar, welches die in dem Kompositendprodukt erwünschte Eigenschaft aufweist, wie beispielsweise Ionenaustauschkapazität mit einer ausgewählten, unerwünschten Komponente oder einem auserwählten, unerwünschten Bestandteil eines Mediums, welches mit dem teilchenförmigen Kompositmaterial behandelt werden soll. Verschiedene Primärmaterialien sind erfindungsgemäß zur Behandlung von wässrigen Lösungen zur Entfernung von unerwünschten Schwermetallen, wie beispielsweise Blei, Cadmium, Zink, Chrom, Arsen, Quecksilber und dergleichen verwendbar. Besonders bevorzugte Primärmaterialien schließen Titansilicat und Zinnsilicat zur Verwendung in der Herstellung eines teilchenförmigen Kompositmaterials zur Entfernung von Blei ein. Natürlich können zahlreiche andere Materialien oder Sorptionsmedien erfindungsgemäß verwendet werden, um eine erwünschte Affinität zur Entfernung eines besonderen unerwünschten Bestandteils bereitzustellen.
  • Erfindungsgemäß kann das Primärmaterial vorzugsweise mikronisiert sein oder in gepulverter Form vorliegen. Das Primärmaterial wird vorzugsweise mit Teilchendurchmessern von ungefähr 1 bis ungefähr 200 μm bereitgestellt, und bevorzugter von weniger als oder gleich ungefähr 60 μm. Innerhalb des angegebenen Bereichs wird das Primärmaterial vorzugsweise mit einem im Wesentlichen einheitlichen Teilchendurchmesser vorgesehen.
  • TRÄGERMATERIAL
  • Das Trägermaterial kann geeigneterweise ein beliebiges einer großen Vielzahl von porösen oder nichtporösen Materialien sein und kann auch so ausgewählt sein, dass es eine zusätzliche Aktivität zur Entfernung von unerwünschten Bestandteilen in einem zu behandelnden Medium liefert. Beispiele für geeignete Trägermaterialien schließen Kohlenstoff, im Besonderen granuläre Aktivkohle; Glassbeads oder -blasen; poröse oder nichtporöse vulkanische Medien; Plastikbeads oder -pellets; Plastikfasern; Holzfasern; Kohlenstofffasern, keramische Medien; gebrannten oder ungebrannten Ton bzw. Mergel; Kieselgurerde; Metallpartikel, ferromagnetisches Material; Silicagel, magnetischen nichtrostenden Stahl; organische Faser; Cellulosefaser; Acrylfaser; Siliciumcarbid und dergleichen ein. Ein besonders bevorzugtes Trägermaterial ist Aktivkohle, speziell granuläre Aktivkohle.
  • Das Trägermaterial ist vorzugsweise mit Teilchendurchmessern von ungefähr 1 bis ungefähr 2.500 μm bereitgestellt. Innerhalb des angegebenen Bereiches wird das Trägermaterial vorzugsweise mit im Wesentlichen einheitlichen Teilchendurchmessern vorgesehen, welche im Wesentlichen größer als die Teilchendurchmesser des Primärmaterials sind.
  • BINDEMITTELMATERIAL
  • Das Bindemittelmaterial kann ein beliebiges einer großen Vielzahl von Materialien, einschließlich kristallines Thermoplastpolymer, Thermoplastpolymer, kristallines Polymer und Mischungen davon, vorzugsweise Polyolefine, Polyamide und Mischungen davon sein. Spezielle Beispiele von bevorzugten Bindemittelmaterialien schließen Polyethylen, Polypropylen, Ethylenvinylacetat und Mischungen davon ein.
  • Das Bindemittelmaterial kann in teilchenförmiger Form mit Teilchendurchmessern von ungefähr 1 bis ungefähr 150 μm vorgesehen werden. Vorzugsweise werden Bindemittelteilchen mit Teilchendurchmessern von weniger als oder gleich ungefähr 30 μm bereitgestellt. Innerhalb des angegebenen Bereiches wird das Bindemittelmaterial vorzugsweise mit einer im Wesentlichen einheitlichen Teilchengröße vorgesehen.
  • Die relative Erweichungstemperatur oder der relative Vicaterweichungspunkt des Bindemittelmaterials in Bezug auf die Primär- und Trägermaterialien wird erfindungsgemäß so vorgesehen, dass die Erweichungstemperatur des Bindemittelmaterials signifikant niedriger als die der Primär- und Trägermaterialien ist, wie unten diskutiert wird. Typische Bindemittelmaterialien haben eine Erweichungstemperatur im Bereich von ungefähr 250°F bis ungefähr 400°F. Für Niedrigtemperaturanwendungen wird das Bindemittelmaterial vorzugsweise mit einem Vicaterweichungspunkt von ungefähr 150°F bis ungefähr 275°F, bevorzugter von ungefähr 170°F bis ungefähr 265°F vorgesehen.
  • VERFAHREN
  • Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen teilchenförmigen Kompositmaterials wird unten beschrieben. Das teilchenförmige Kompositmaterial wird erfindungsgemäß bereitgestellt durch Mischen des Primärmaterials, des Trägermaterials und des Bindemittelmaterials in ausgewählten Mengen, sodass eine im Wesentlichen einheitliche Mischung bereitgestellt wird, Erwärmen der Mischung auf eine hinreichende Temperatur, um das Bindemittelmaterial so zu erweichen, dass die Teilchen des Bindemittelmaterials anfangen, Form zu verlieren und hinreichend viskos werden, um im Wesentlichen alle angrenzenden Teilchen der Primär- und Trägermaterialien zu verkleben, und entweder Kühlen der Mischung oder Rückführen der Mischung auf Umgebungstemperatur, wodurch die Adhäsion des Bindemittelmaterials zwischen dem Primärmaterial und dem Trägermaterial im Wesentlichen permanent wird, wodurch ein teilchenförmiges Kompositmaterial geliefert wird, welches besonders beständig gegenüber Abriebverlusten ist, insbesondere beständig gegenüber Verlusten des Primärmaterials, welche bei herkömmlich hergestellten Materialien vorkommen, ist.
  • Die Primär-, Träger- und Bindemittelmaterialien werden vorzugsweise so mit Erweichungstemperaturen bereitgestellt, dass die Erweichungstemperatur des Bindemittelmaterials signifikant niedriger als die Erweichungstemperatur der Primär- und Trägermaterialien ist. Die Erweichungstemperatur des Bindemittelmaterials ist vorzugsweise hinreichend niedriger als die Primärmaterialerweichungstemperatur und die Trägermaterialerweichungstemperatur, sodass die Mischung auf eine Temperatur in dem Bereich der Bindemittelmaterialerweichungstemperatur erwärmt werden kann, ohne die Primär- und Trägermaterialien nachteilig zu beeinflussen. Für Niedrigtemperaturanwendungen kann die Erweichungstemperatur oder der Vicaterweichungspunkt des Bindemittelmaterials geeigneterweise zwischen ungefähr 150°F bis ungefähr 275°F liegen, vorzugsweise zwischen ungefähr 170°F bis ungefähr 265°F. Durch Bereitstellen eines Bindemittelmaterials mit den spezifischen Erweichungstemperaturmerkmalen kann der Erwärmungsschritt bis zu dem Punkt ausgeführt werden, an welchem sich das Bindemittelmaterial erweicht und anfängt, die Primär- und Trägermaterialien wie gewünscht zu verkleben, ohne nachteilige Auswirkung auf die Primär- und Trägermaterialien selbst zu haben.
  • Erfindungsgemäß werden die Primär-, Träger- und Bindemittelmaterialien vorzugsweise in hinreichenden Mengen so vermischt, dass das Bindemittelmaterial in der Mischung in einer Menge von mindestens ungefähr 5 Gew.-% der Mischung, und vorzugsweise von ungefähr 5 bis ungefähr 25 Gew.-% der Mischung anwesend ist.
  • Weiterhin wird erfindungsgemäß die Mischung der Primär-, Träger- und Bindemittelmaterialien vorzugsweise gemischt oder in anderer Weise während des Erwärmungsschrittes so in Bewegung gehalten, dass ein konstanter Medienbewegungszustand während der Mischungs- und Erwärmungsschritte vorgesehen wird. Zahlreiche Geräte können zur Vorsehung einer solchen konstanten Bewegung verwendet werden, wie beispielsweise eine beheizte Trommel, Bandmischer, Mix- oder Extrudergerät. Diese konstante Bewegung hilft, die Bildung von festen kontinuierlichen Strukturen zu verhindern, welche von denen zwischen den individuellen Teilchen des Primär- und des Trägermaterials verschieden sind, wodurch ein im Wesentlichen nichtkontinuierliches teilchenförmiges Endprodukt wie gewünscht geliefert wird. Das Rühren oder die Bewegung der Mischung wird vorzugsweise über den Erwärmungsschritt hinaus für mindestens einen Teil der Zeit, welche für das Abkühlen der erhitzten Mischung oder das Zurückführen der Mischung auf Umgebungstemperatur benötigt wird, fortgeführt.
  • Weiterhin werden erfindungsgemäß die Mischungs- und Erwärmungsschritte vorzugsweise so bei Atmosphärendruck durchgeführt, dass der Eintritt oder die Ablagerung von Materialien wie beispielsweise Bindemittelmaterial in die Porenräume der Primär- und Trägermaterialien, insbesondere die des Trägermaterials, dessen Porenräume zum Liefern der erwünschten Selektivität und Aktivität des Endproduktes zum Beispiel in der Behandlung von wässrigen Lösungen zur Entfernung von Schwermetallen für besonders nützlich gehalten werden, reduziert wird. Die erfindungsgemäßen Mischungs- und Erhitzungsschritte werden deshalb vorzugsweise so nahe wie möglich am Atmosphärendruck durchgeführt, das heißt unter Abwesenheit von erhöhtem Druck, sodass derartige Ablagerung reduziert oder vermieden wird.
  • Erfindungsgemäß können die Teilchen des Primärmaterials, Trägermaterials und des Bindemittels in verschiedenen unterschiedlichen Größen innerhalb der oben angegebenen Bereiche vorgesehen werden. Es ist bevorzugt, dass die Primär-, Träger- und Bindemittelteilchen jeweils mit einer im Wesentlichen einheitlichen Teilchengröße innerhalb des jeweiligen Bereiches vorgesehen werden und die Trägerteilchen vorzugsweise größer als die Primärteilchen sind. Die geeignete Größenbemessung der teilchenförmigen Materialien kann durch Mahlen, Sieben, Zerreiben oder ein beliebiges anderes Verfahren erreicht werden.
  • Eine Menge von jedem der Primär-, Träger- und Bindemittelteilchen wird gründlich so vermischt, dass eine im Wesentlichen homogene und einheitliche Teilchenmischung bereitgestellt wird. Wie oben dargestellt werden die Bindemittelteilchen vorzugsweise so vorgesehen, dass sie in der Mischung mit mindestens ungefähr 5 Gew.-% der Mischung, vorzugsweise zwischen ungefähr 5 bis 25 Gew.-% der Mischung anwesend sind. Die Primär- und Trägerteilchen bilden die Bilanz/den Rest der Mischung, welche/welcher in Übereinstimmung mit den gewünschten Merkmalen des Endproduktes abgewandelt werden kann.
  • Wenn die Teilchen gründlich vermischt sind, wird die Mischung so erhitzt, dass die Temperatur der Mischung auf ein Niveau steigt, welches höher als das der Erweichungstemperatur des Bindemittelmaterials ist und niedriger, vorzugsweise signifikant niedriger, als das der Erweichungstemperatur der Primär- und Trägermaterialien ist. Es ist bevorzugt, dass die Mischung auf eine Temperatur erwärmt wird, welche in der Nähe des Schmelzpunktes des Bindemittels ist, wenn das Bindemittel eine Polyolefin- oder Polyamidpolymergruppe ist. Bevorzugter wird der Erwärmungsschritt so ausgeführt, dass die Temperatur der Mischung innerhalb ungefähr 25°C der Erweichungstemperatur des Bindemittelmaterials gehalten wird, sodass sich das Bindemittelmaterial nicht bis zu einem Punkt erweicht, an dem es leicht fließt und die internen Poren der Primär- und Trägermaterialien maskiert.
  • Auch während des Erwärmungsschrittes wird die Mischung erfindungsgemäß vorzugsweise so gerührt, dass die Bildung von kontinuierlichen Strukturen verhindert wird. Wie oben dargestellt werden die Erwärmungs- und Rührschritte erfindungsgemäß vorzugsweise bei Atmosphärendruck so durchgeführt, dass signifikante Ablagerung von Materialien innerhalb der Porenräume der Primär- und Trägermaterialien vermieden wird.
  • Nachdem die Mischung hinreichend erwärmt wurde, um das Bindemittelmaterial in einem im Wesentlichen viskosen Zustand und in Kontakt mit den benachbarten Teilchen des Primär- und Trägermaterials bereitzustellen, wird die Mischung auf Umgebungstemperatur zurückgeführt, vorzugsweise unter fortgesetztem Rühren oder Mischen, sodass die Bildung von kontinuierlichen Strukturen weiterhin ausgeschlossen wird. Während des Kühlens und/oder Rückführens der Mischung auf Umgebungstemperatur verfestigt sich das Bindemittelmaterial und bindet dadurch wie gewünscht die Teilchen des Primärmaterials an die Teilchen des Trägermaterials im Wesentlichen permanent.
  • Es wurde erfindungsgemäß auch gefunden, dass das gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte teilchenförmige Kompositmaterial eine stark verbesserte Beständigkeit gegenüber Abrieb aufweist, verglichen mit dem Material, welches gemäß des Sprühverfahrens von US-Patent Nr. 5,277,931 formuliert wurde.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eines von dem Primärmaterial und dem Trägermaterial vorzugsweise ein keramisches Ionenaustauschmedium mit einem Desorptionsporenvolumen von ungefähr 0,03 bis ungefähr 0,25 cm3 pro Gramm, sodass das erhaltene teilchenförmige Kompositmaterial wünschenswerte Aktivitäts- und Regenerationsmerkmale besitzt.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann ein besonders bevorzugtes teilchenförmiges Kompositmaterial unter Verwendung von Titanoxiden oder -silicaten mit Polyolefin- oder Polyamidbindemitteln und mit Trägerpartikeln, aufgebaut aus granulärer Aktivkohle, keramischen Medien oder gebrannten Tonen bzw. Mergeln, hergestellt werden.
  • Gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann eines oder beides der Primär- und Trägermaterialien wie oben dargestellt ein Zeolithmaterial darstellen, vorzugsweise ein Aluminosilicat wie beispielsweise Klasse A Zeolith und dergleichen, welches imprägniert sein kann oder auf andere Weise mit Aktivmedien oder Ionen, wie beispielsweise Calcium, Kalium, Natrium und dergleichen, oder mit einem beliebigen anderen spezifischen Material mit Aktivität gegenüber einer gewünschten Verunreinigung, welche mit dem erfindungsgemäßen teilchenförmigen Kompositmaterial behandelt werden soll, bereitgestellt sein kann. Ein weites Spektrum von Zeolithen ist dem Durchschnittsfachmann wohlbekannt. Verschiedene Arten von Zeolith mit spezifischen Zusammensetzungen und Molverhältnissen können erfindungsgemäß verwendbar sein, um ein erwünschtes Merkmal des Endproduktes zu liefern.
  • Die Erfindung soll so verstanden werden, dass sie nicht auf die beschriebenen und hierin gezeigten Darstellungen beschränkt ist, welche lediglich illustrativ für die beste Ausführungsart der Erfindung sein sollen und welche hinsichtlich Abwandlungen von Form, Größe, Anordnung von Teilen und Handhabungsdetails offen sein soll. Die Erfindung sollte vielmehr alle solche Modifikationen mit umfassen, welche innerhalb des Gedankens und des in den Ansprüchen definierten Schutzumfangs liegen.

Claims (23)

  1. Verfahren zur Herstellung eines teilchenförmigen Kompositmaterials, umfassend die Schritte: Vorsehen eines teilchenförmigen Primärmaterials; Vorsehen eines teilchenförmigen Trägermaterials; Vorsehen eines teilchenförmigen Bindemittelmaterials mit einer Erweichungstemperatur; Mischen des Primärmaterials, des Trägermaterials und des Bindemittelmaterials derartig, dass eine im Wesentlichen einheitliche Mischung zur Verfügung gestellt wird; und Erwärmen der Mischung auf eine Temperatur in dem Bereich der Bindemittelmaterialerweichungstemperatur von zwischen ungefähr 65°C (150°F) bis ungefähr 205°C (400°F), welche unterhalb der Primärerweichungstemperatur und der Trägererweichungstemperatur liegt, wodurch das Bindemittelmaterial das Primärmaterial an das Trägermaterial derartig bindet, dass ein teilchenförmiges Kompositmaterial zur Verfügung gestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das teilchenförmige Primärmaterial Teilchendurchmesser von zwischen ungefähr 1 bis ungefähr 200 μm aufweist, das teilchenförmige Trägermaterial Teilchendurchmesser von zwischen ungefähr 1 bis ungefähr 2.500 μm besitzt und das Bindemittelmaterial Teilchendurchmesser von zwischen ungefähr 1 bis ungefähr 150 μm aufweist.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, worin das Primärmaterial mit im Wesentlichen einheitlichen Primärteilchendurchmesser vorgesehen wird und worin das Trägermaterial mit einem im Wesentlichen einheitlichen Trägerteilchendurchmesser, welcher größer als der Primärteilchendurchmesser ist, vorgesehen wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend den Schritt des Rührens der Mischung während des Erwärmungsschritts, wodurch das teilchenförmige Kompositmaterial nicht-kontinuierlich bleibt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der Schritt des Erwärmens der Mischung weiterhin das Erwärmen der Mischung bei Atmosphärendruck umfasst.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der Schritt des Vorsehens des Primärmaterials den Schritt des Vorsehens eines Primärmaterials, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus anorganischen hydratisierten Metalloxiden, amorphen Metallsilicaten, Zeolith sowie Mischungen davon, umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, worin das Primärmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus anorganischen hydratisierten Titanoxiden, anorganischen hydratisierten Zinnoxiden sowie Mischungen davon.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, worin das Primärmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Titansilicat, Zinnsilicat sowie Mischungen davon.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin das Trägermaterial granuläre Aktivkohle ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin der Schritt des Vorsehens des teilchenförmigen Bindemittelmaterials den Schritt des Vorsehens eines Bindemittelmaterials, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus kristallinem thermoplastischen Polymer, thermoplastischem Polymer, kristallinem Polymer sowie Mischungen davon, umfasst.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin der Schritt des Vorsehens des teilchenförmigen Bindemittelmaterials den Schritt des Vorsehens eines Bindemittelmaterials, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyolefinen, Polyamiden sowie Mischungen davon, umfasst.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, worin der Schritt des Vorsehens des teilchenförmigen Bindemittelmaterials den Schritt des Vorsehens eines Bindemittelmaterials, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen, Polypropylen, Ethylenvinylacetat sowie Mischungen davon, umfasst.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin der Mischschritt weiterhin den Schritt des Mischens des Primärmaterials, des Trägermaterials und des Bindemittelmaterials in einer derartigen Weise umfasst, dass das Bindemittelmaterial in der Mischung in einer Menge von zwischen ungefähr 5 Gew.-% bis ungefähr 25 Gew.-% der Mischung vorliegt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin der Schritt des Erwärmens der Mischung eine erwärmte Mischung mit einem im Wesentlichen dickflüssigen Bindemittelmaterial, welches das Primärmaterial und das Trägermaterial kon taktiert, zur Verfügung stellt, und weiterhin umfassend den Schritt des Rückführens der erwärmten Mischung auf Umgebungstemperatur, wodurch das dickflüssige Bindemittelmaterial sich verfestigt und das Primärmaterial an das Trägermaterial bindet.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin umfassend den Schritt des Rührens der erwärmten Mischung während des Schritts des Rückführens der erwärmten Mischung auf Umgebungstemperatur, wodurch das dickflüssige Bindemittelmaterial sich verfestigt und das Primärmaterial an das Trägermaterial bindet.
  16. Teilchenförmiges Kompositmaterial zur Entfernung von Schwermetallen aus wässrigen Lösungen, umfassend: ein teilchenförmiges Primärmaterial, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus anorganischen hydratisierten Metalloxiden, amorphen Metallsilicaten, Zeolith und Mischungen davon; ein teilchenförmiges Trägermaterial; und ein teilchenförmiges Bindemittelmaterial, welches an dem Primärmaterial und dem Trägermaterial zum Binden des Primärmaterials an das Trägermaterial haftet, wodurch das teilchenförmige Kompositmaterial eine erhöhte Beständigkeit gegenüber Abrieb aufweist und worin das Bindemittelmaterial das Trägermaterial nicht maskiert.
  17. Teilchenförmiges Kompositmaterial nach Anspruch 16, worin das Primärmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus anorganischen hydratisierten Titanoxiden, anorganischen hydratisierten Zinnoxiden sowie Mischungen davon.
  18. Teilchenförmiges Kompositmaterial nach Anspruch 16, worin das Primärmaterial Titansilicat umfasst.
  19. Teilchenförmiges Kompositmaterial nach einem der Ansprüche 16 bis 18, worin das Trägermaterial granuläre Aktivkohle umfasst.
  20. Teilchenförmiges Kompositmaterial nach einem der Ansprüche 16 bis 19, worin das Bindemittelmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus kristallinem thermoplastischen Polymer, thermoplastischem Polymer, kristallinem Polymer sowie Mischungen davon.
  21. Teilchenförmiges Kompositmaterial nach einem der Ansprüche 16 bis 20, worin das Bindemittelmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyolefinen, Polyamiden und Mischungen davon.
  22. Teilchenförmiges Kompositmaterial nach einem der Ansprüche 16 bis 21, worin das Bindemittelmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen, Polypropylen, Ethylenvinylacetat sowie Mischungen davon.
  23. Verwendung eines teilchenförmigen Kompositmaterials gemäß einem der Ansprüche 16 bis 22 oder erhältlich durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 für die Entfernung von Schwermetallen aus wässrigen Lösungen und Dampfphasensystemen.
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