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Es
wird ein Verfahren zum Entfernen von emulgiertem Öl aus industriellen
Abwasserströmen
unter Verwendung von kontinuierlichen Wasserdispersionscopolymeren
offenbart. Bevorzugte kontinuierliche Wasserdispersionscopolymere
sind Poly(quaternäres
Dimethylaminoethylmethacrylatmethylchlorid/Acrylamid) und Poly(Diallyldimethylammoniumchlorid/Acrylamid).
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In
der Industrie werden ölige
Abwasser bei verschiedenen Prozessen der Stahl- und Aluminiumindustrie,
der chemischen Verarbeitungsindustrie (CPI), der Automobilindustrie,
bei Wäschereien
und bei Raffinerien erzeugt. Hierbei treten stark raffinierte Öle, Schmiermittel
und Fette zu diversen Zwecken in Abhängigkeit vom speziellen Industriezweig
mit Wasser in Kontakt. Dies führt
zu stark dispergierten oder starken Öl-in-Wasser-Emulsionen in den
Abwasserströmen.
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Beispielsweise
enthalten bei der Stahl- und Aluminiumindustrie Abwässer von
Stahl- und Aluminiumwerken, bei denen Heißwalzanlagen Verwendung finden,
zum Schmieren und als Hydraulikmittel verwendete Kohlenwasserstoffe.
Abwässer
von Kaltwalzanlagen enthalten Öle,
die die Bleche schmieren und Rost reduzieren. Speziell bei Kaltwalzanlagen
werden Öl-in-Wasser-Emulsionen
während
des Walzens auf das Metall gesprüht,
um als Kühlmittel
zu wirken. Ferner erzeugen Metallbearbeitungsanlagen Abwasserströme, die Schmier-
und Schneidöle,
zum Läppen
und Entgraten verwendete Substanzen, Schleifmittel und andere spezielle
Mittel enthalten. Bei diesen Ölen
handelt es sich generell um stark raffinierte Kohlenwasserstoffe.
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Zu
entsorgende Öle
von Raffinerien entstammen zwei unterschiedlichen Quellen:
- (1) Schwimmstoffe aus den Wasserkläranlagen,
d. h. DAF's, API-Separatoren,
die hauptsächlich
aus Rohöl bestehen,
und
- (2) Leckageöle
aus Prozessen, die über
Fangstellen und Abführanlagen über die
Anlage gesammelt werden. Dieses Öl
wird üblicherweise
einer Abwasserbehandlungsanlage zugeführt.
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Eine
Art von Abfallöl
wird während
des Prozesses zur Entfernung von dispergiertem Öl aus Abwasser in Abwasserbehandlungsanlagen
erzeugt. Das Öl
(als Leichtgut oder Schwimmgut bezeichnet) wird in Klärungsbehältern, wie
mit gelöster
Luft arbeitenden Flotationseinheiten (DAFs), mit induziertem Gas
arbeitenden Flotationseinheiten (IGFs), Wellenplattenabfängern (CPIs)
und Haltetanks, konzentriert. Das Öl schwimmt zur Oberseite dieser
Einheiten und wird über
mechanische Einrichtungen entfernt und dann gespeichert. Dieses Abfallöl kann dann
durch Veraschung entsorgt werden, Ölregeneriereinrichtungen zugeführt werden
oder an Ort und Stelle behandelt werden. Derartige Abfallöle besitzen
ein Minimum von 50%–95% Öl und enthalten emulgiertes
Wasser und Feststoffe, die durch Chemikalien stabilisiert sind,
welche zur Entfernung des Öls
aus dem Abwasser verwendet werden.
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Abwässer aus
der Baumwoll- und Wollindustrie enthalten Öle und Fette aus den Reinigungs-,
Entschlichtungs- und Ausrüstungsvorgängen. Die
bei der Baumwoll- und Wollerzeugung verwendeten Ausrüstungsöle dienen
zur Verhinderung von Reibung und des Schleifens der Fasern an Spinnmaschinen
und enden ebenfalls im Abwasser. Auch durch Prozesse in anderen
Industriezweigen wird öliges
Abwasser erzeugt, beispielsweise bei Farben, Oberflächenbeschichtungen
und Klebemitteln; Seifen und Detergenzien; Farbstoffen und Tinten;
und in der Lederindustrie. In jedem vorstehend beschriebenen Industriezweig
verunreinigen die in einem Prozeß verwendeten Öle schließlich die
Abwasserströme
in der Form von stark dispergierten Substanzen oder Öl-in-Wasser-Emulsionen.
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Das
emulgierte Öl
im Abwasser ist typischerweise in einem Bereich von einigen hundert
bis zehntausenden ppm enthalten. Vom Umweltstandpunkt her ist es
wichtig, dieses Öl
aus einem Wasserstrom vor der Ableitung zu entfernen. Die Umweltschutzbehörde der
Vereinigten Staaten von Amerika hat strenge Grenzen in bezug auf
den Öl-
und Fettgehalt (TOG) in Wasser, das in öffentliche Trinkwasserbereiche
oder in offene Gewässer
abgeleitet werden soll, aufgestellt. Die Entfernung dieses Öls ist sehr
wichtig, um die aufgestellten Ableitungsgrenzen für die gesamten
gelösten
Feststoffe (TSS), die Kohlenstoffsauerstoffanforderungen (COD),
die Anforderungen in bezug auf biologischen Sauerstoff (BOD) und
die in bezug auf den gesamten organischen Kohlenstoff (TOC) für die Ableitung
in Abwasserkanäle
und Flüsse
zu erreichen. Nicht nur die EPA hat diese strengen Grenzen in bezug
auf die Öl-
und Fettableitung aufgestellt, sondern diese Industriezweige werden
auch von den Forderungen der lokalen Behörden getroffen.
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Eine
Emulsion ist eine innige Mischung aus zwei flüssigen Phasen, wie Öl und Wasser,
bei der die Flüssigkeiten
in bezug auf einander unlöslich
sind und jede Phase in der anderen dispergiert sein kann. Eine Abfallölemulsion,
bei der Öl
in der Wasserphase dispergiert ist, kann irgendein Öl in einem
breiten Bereich von Konzentrationen enthalten. Diese Öle werden
als Substanzen definiert, die aus Wasser durch Hexan, Kohlenstofftetrachlorid,
Chloroform oder Fluorkohlenstoffe extrahiert werden können. Zusätzlich zu Ölen können typische
Verunreinigungen dieser Emulsionen Feststoffe, Schlämme, Metallpartikel,
Emulgatoren, Reiniger, Seifen, Lösungsmittel
und andere Reststoffe sein. Diese Arten von Ölen, die in diesen Emulsionen
gefunden werden, hängen
vom jeweiligen Industriezweig ab. Es kann sich hierbei um Schmiermittel,
Schneidflüssigkeiten, schwere
Kohlenwasserstoffe, wie Teere, Fette, Rohöle und Dieselöle, und
leichte Kohlenwasserstoffe, wie Benzin, Kerosin und Düsentreibstoff,
handeln. Ihre Konzentration im Abwasser kann von nur einigen wenigen ppm
bis zu 5–10
Vol% reichen.
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Bei
einer stabilen Öl-in-Wasser-Emulsion
handelt es sich um ein kolloidales System von elektrisch aufgeladenen Öltröpf chen,
die sich in einer ionischen Umgebung befinden. Die Emulsionsstabilität wird durch
eine Kombination von physikalischen und chemischen Mechanismen aufrechterhalten.
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Emulsionen
können
durch chemische, elektrolytische oder physikalische Verfahren aufgebrochen werden.
Das Aufbrechen einer Emulsion wird auch als Auflösung bezeichnet, da das Ziel
darin besteht, das ursprüngliche
Gemisch in seine Teile aufzuteilen. Üblicherweise finden Chemikalien
für die
Behandlung von öligen
Abwässern
Verwendung, die auch zur Verbesserung der mechanischen Behandlung
verwendet werden. Beim Aufbrechen von Emulsionen müssen die
Stabilisierungsfaktoren neutralisiert werden, um ein Koaleszieren
der emulgierten Tröpfchen
zu ermöglichen.
Die angesammelten elektrischen Ladungen auf dem emulgierten Tröpfchen werden
neutralisiert, damit die emulgierten Tröpfchen koaleszieren können. Sie
werden neutralisiert, indem eine zur Ladung des Tröpfchens
entgegengesetzte Ladung eingeführt
wird. Chemische Mittel zum Aufbrechen von Emulsionen sorgen für diese
entgegengesetzte Ladung und besitzen daher üblicherweise eine ionische
Natur.
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Die
Behandlung von öligem
Abwasser wird normalerweise in zwei Schritte unterteilt, d. h. einen
Koagulationsschritt, bei dem es sich um die Zerstörung der
emulgierenden Eigenschaften des oberflächenaktiven Mittels oder um
eine Neutralisierung des aufgeladenen Öltröpfchens handelt, und einen
Flockungsschritt, bei dem es sich um die Agglomeration der neutralisierten
Tröpfchen
zu großen,
separierbaren Kügelchen
handelt. Die Bezeichnung „öliges Abwasser" betrifft eine Öl-in-Wasser-Emulsion,
die Öl,
dispergierte Feststoffe und Wasser enthalten kann.
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Historisch
gesehen sind Trockenpolymere, Lösungspolymere
und Inversemulsionslatices zur Behandlung des Abwassers eingesetzt
worden. Jedes Material besitzt seine eigenen Vor- und Nachteile.
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Wasser-in-Öl-Emulsionen
von wasserlöslichen
Vinyladditionspolymeren, hier als Latexpolymere bezeichnet, finden
ziemlich häufig
Verwendung, obwohl sie diverse Nachteile besitzen. Der erste Nachteil
besteht darin, daß das
Latexpolymer sofort im Einsatz invertiert werden muß, wodurch
der Prozeß des
Einführens
des Polymers in das System kompliziert wird. Zahlreiche Probleme,
die mit diesem Zuführverfahren
verbunden sind, haben bewirkt, daß viele Nutzer Latexpolymere
vermeiden. Ferner besitzen die Latices generell einen engen Behandlungsbereich,
was zu einer Überbehandlung
bei höheren
Dosierungen führen
kann. Desweiteren wird durch Latexpolymere noch mehr Öl dem zu
behandelnden Strom zugeführt,
da Latexpolymere typischerweise 20–30 Gew.-% einer kontinuierlichen
Kohlenwasserstoffphase enthalten. Natürlich ist es unerwünscht, weiteres Öl und weitere
oberflächenaktive
Mittel dem System zuzusetzen, wenn man Abwasserströme behandelt.
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Obwohl
Lösungspolymere
keine vorherige Aufbereitung erfordern, sind der Anteil an aktivem
Polymer und die Molekulargewichtseigenschaften dieser Polymere von
Hause aus begrenzt. Diese Koagulationsmittel finden oft Verwendung,
um Öl-in-Wasser-Emulsionen
aufzubrechen, sie sind jedoch nicht in der Lage, das dispergierte Öl zu auszuflocken
und machen somit eine Hilfschemikalie (ein Flockungsmittel) zur
Vervollständigung
des Prozesses erforderlich.
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Wasserlösliche kationische
Polymere für
die Entfernung von emulgiertem Öl
aus in Ölfeldern
erzeugtem Wasser sind in der
US-PS
5 330 650 offenbart. Dispersionen aus wasserlöslichen
kationischen Polymeren zur Entfernung von emulgiertem Öl aus Äthylenkühlwasser
sind in der
US-PS 5 294 347 beschrieben.
Ein Verfahren zum Recyclen von Abfallölströmungsmitteln mit einer Dispersion
eines wasserlöslichen
kationischen Polymers ist in der
US-PS
5 332 507 offenbart. Ferner sind wasserlösliche Dispersionspolymere
zum Ausflocken und/oder Dehydrieren von Schlamm oder zum Trennen
und Behandeln von Öl
enthaltenden industriellen Abwässern
in den US-PS'en
4 929 655, 5 006 590, 5 708 071 und 5 587 415 sowie der JP 7-1678
offenbart. Bei diesen Polymeren handelt es sich jedoch um hydrophobe
Dispersionen, da sie aus mindestens fünf Prozent von Monomeren der
allgemeinen Formel II polymerisiert sind.
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Desweiteren
sind hydrophile Dispersionspolymere zum Einsatz in der Pulpe- und
Papierindustrie zur Erhöhung
der Retention und Entwässerung
in der
EP 0 831 177
A2 erläutert,
zur Befreiung von Tinte in der
US-PS
5 750 034 und zum Behandeln von recyceltem beschichteten
Ausschuß in
der
EP 0 821 099 A1 .
Es gibt jedoch keine Anzeigen dafür, daß derartige Polymere auch als
Emulsionsspalter wirken.
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Wasserlösliche kationische
Dispersionspolymere mit weniger als 5 Mol% Benzylfunktionalität, die als Emulsionsspalter
verwendet werden können,
sind in den US-PS'en
5 614 602, 5 696 194 und 5 707 533 offenbart. Bei den in diesen
Veröffentlichungen
offenbarten Dispersionspolymeren handelt es sich jedoch um hydrophobe
Substanzen infolge der Einarbeitung von substituierten Acrylamiden,
wie beispielsweise von 1 bis etwa 50 Mol% N-Alkylacrylamid, N,N-Dialkylacrylamid
oder Gemischen hiervon. Versuche, Polymere ohne Einarbeitung von
substituierten Acrylamiden herzustellen, waren erfolglos, wie in
den Vergleichsbeispielen 1 und 2 auf Seite 8 der
US-PS 5 707 533 beschrieben. Daher
lehren diese Veröffentlichungen
einen Weg, der von den hydrophilen Dispersionspolymeren der hier
beschriebenen Art wegführt.
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Erfindungsgemäß wird ein
Verfahren zum Aufbrechen einer Öl-in-Wasser-Emulsion
gemäß Patentanspruch
1 zur Verfügung
gestellt.
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Ein
Aspekt dieser Erfindung ist ein Verfahren zum Aufbrechen einer Öl-in-Wasser-Emulsion,
das die folgenden Schritte umfaßt:
- a) Zusetzen von 0,5 Gew.-ppm bis 500 Gew.-ppm
eines wasserlöslichen
hydrophilen Dispersionscopolymers zu einer Emulsion, wobei das wasserlösliche Copolymer
unter radikalischen Polymerisationsbedingungen in einem Medium,
das Wasser, die Monomere, ein Stabilisatorpolymer und eine wässrige anionische
Salzlösung
enthält,
und durch Polymerisation von
- i Acrylamid oder Methacrylamid; und
- ii einem kationischen Monomer, das aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus Dialyll-N-N-Dymethylammoniumhalogeniden
und Monomeren von I besteht, worin R1 aus
der Gruppe ausgewählt
ist, die aus Wasserstoff und Methylgruppen besteht, R2 und R3 aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus C1-Alkyl- und C2-Alkylgruppen besteht,
R4 aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasserstoff,
C1-Alkyl- und C2-Alkyl-Gruppen
besteht, A aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus einem Sauerstoffatom und NH besteht, B aus der Gruppe
ausgewählt
ist, die aus C2-Alkyl-, C3-Alkyl- und
C4-Alkylgruppen
besteht, und X– ein anionisches Gegenion ist,
wobei das Molverhältnis
von Acrylamid oder Methacrylamid zum kationischen Monomer 95 : 5
bis 50 : 5 beträgt,
gebildet wird, um eine Ölphase und
eine Wasserphase zu erzeugen; und
- b) Gewinnen der Wasserphase.
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Der
Schritt der Gewinnung kann auf herkömmliche Weise durchgeführt werden,
die dem Fachmann bekannt ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem
hydrophilen Dispersionspolymer der Erfindung um ein Copolymer aus
dem kationischen Monomer Dimethylaminoethyl(meth)acrylatmethyl-chlorid
quat (DMAEA MCQ) und (Meth)acrylamid oder Diallyldimethylammoniumchlorid
und (Meth)acrylamid. Es wurde festgestellt, daß die vorstehend beschriebenen
Polymere Vorteile bei der Verwendung in einem Prozeß, der öliges Abwasser erzeugt,
bieten. Speziell zeigen die hydrophilen Dispersionspolymere der
Erfindung eine verbesserte Aktivität in bezug auf das Aufbrechen
einer Emulsion im Vergleich zum handelsüblichen standardmäßigen quaternären DMAEA-Methylchlorid-Latex
der gleichen Charge und auch im Vergleich zu hydrophoben wasserlöslichen
und wasserkontinuierlichen Dispersionspolymeren. Die Verwendung
von diesen Flockungsmitteln führt
zur Entfernung von partikelförmigen
Materialien ohne den unerwünschten
Zusatz von Ölen
und oberflächenaktiven
Mitteln, die in den herkömmlichen
Latexpolymeren enthalten sind. Ferner benötigen diese Flockungsmittel
kein Invertersystem und können
unter Verwendung von einfachen Zuführeinrichtungen in den Prozeßstrom eingeführt werden.
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Im
vorliegenden Patent wird Latex als Wasser-in-Öl-Emulsionspolymer definiert.
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Monomere
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Was
die Diallyl-N,N-Dimethylammoniumhalogenidmonomere betrifft, so ist
ein Beispiel eines speziellen Halogenides DADMAC (Diallyldimethylammoniumchlorid).
Vorzugsweise beträgt
die im Copolymer enthaltene Menge an Dialylldimethylammoniumchlorid
etwa 5 Mol% bis etwa 30 Mol%. Dialyll-N,N-Dimethylammoniumhalogenide,
insbesondere Dialylldimethylammoniumchlorid, sind bekannt und von
einer Vielzahl von Quellen erhältlich.
Zusätzlich
zum Chlorid kann das Gegenion auch u. a. Bromid, Sulfat, Phosphat,
Mono-Wasserstoffphosphat und Nitrat sein. Ein Verfahren zur Herstellung
von DADMAC ist im einzelnen in der
US-PS
4 151 202 beschrieben. Die Offenbarung dieser Veröffentlichung
wird durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung eingearbeitet.
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Beispiele
des durch die obige Formel I gekennzeichneten Monomers sind Salze,
wie Dimethylaminoethyl(meth) acrylat, Diethylaminoethyl(meth)acrylat,
Dimethylaminopropyl(meth)acrylamid, Dimethylhydroxypropyh(meth)acrylat
und methylierte und ethylierte quaternäre Salze. Ein spezielles Beispiel
von einem anwendbaren quaternären
(Meth)acrylat ist DMAEA.MCQ (quaternäres Dimethylaminoethylacrylatmethylchlorid).
Vorzugsweise beträgt
die Menge des im Copolymer enthaltenen DMAEA.MCQ etwa 0,1 Mol% bis
etwa 30 Mol%. Quaternäre
Dialkylaminoalkyl(meth)acrylat-Salze, insbesondere DMAEA-MCQ, sind
aus einer Vielzahl von Quellen im Handel erhältlich. Der hier verwendete
Begriff „quaternäres Salz" beinhaltet die Verwendung
von jedem herkömmlichen
quaternisierenden Mittel, beispielsweise Methylchlorid, Methylbromid,
Methyljodid und Dimethylsulfat.
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Mehrwertige
anionische Salze
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Das
mehrwertige anionische Salz, das in die wässrige Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung
einzuarbeiten ist, ist in geeigneter Weise ein Sulfat, ein Phosphat
oder ein Gemisch hiervon. Bevorzugte Salze umfassen Ammoniumsulfat,
Natriumsulfat, Magnesiumsulfat, Aluminiumsulfat, Ammoniumhydrogenphosphat, Natriumhydrogenphosphat
und Kaliumhydrogenphosphat. Bei der vorliegenden Erfindung können diese
Salze jeweils als wässrige
Lösung
mit einer Konzentration von 15% oder mehr verwendet werden.
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Dispergiermittel
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Ein
Dispergiermittelpolymer (auch als Stabilisatorpolymer bezeichnet)
ist in der wässrigen
anionischen Salzlö sung
vorhanden, in der die Polymerisation der obigen Monomere stattfindet.
Das Dispergiermittelpolymer ist ein wasserlösliches kationisches Polymer
mit hohem Molekulargewicht. Es ist vorzugsweise in der vorstehend
erwähnten
wässrigen
Salzlösung
löslich.
Es wird vorzugsweise in einer Menge von 1–10 Gew.-% auf der Basis des
Gesamtgewichtes der Monomere verwendet. Es besteht aus kationischen
Monomereinheiten von diallyldisubstituiertem Ammoniumhalogenid oder
N,N-Dialkyl-aminoethyl(meth)acrylaten und ihren quaternären Salzen.
Vorzugsweise sind die restlichen Mol% Acrylamid oder Methacrylamid.
Das Molekulargewicht des Dispergiermittels liegt vorzugsweise in
einem Bereich von 10.000–10.000.000.
Bevorzugte Dispergiermittel sind Homopolymere von Diallyldimethylammoniumchlorid,
quaternärem
Dimethylaminoethylacrylatmethylchlorid und quaternärem Dimethylaminoethylmethacrylatmethylchlorid.
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist im Polymerisationssystem ferner ein multifunktioneller
Alkohol, wie Glycerin oder Polyethylenglycol, vorhanden. Die Abscheidung
der feinen Partikel wird in Gegenwart dieser Alkohole problemlos
durchgeführt.
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Dispersionspolymere
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Verfahren,
die für
die Syntheseverfahren der hydrophilen Dipersionspolymere repräsentativ
sind, sind in der
US-PS 5 750
034 offenbart. Die Offenbarung dieser Veröffentlichung
wird hiermit durch Bezugnahme eingearbeitet. Für die Polymerisationen kann
ein übliches
wasserlösliches
radikalbildendes Mittel verwendet werden. Vorzugs weise finden jedoch
wasserlösliche
Azoverbindungen, wie 2,2'-Azobis(2-amidinopropan)hydrochlorid
und 2,2'-azobis(2-(2-imidazolin-2-yl)propan)dihydrochlorid
Verwendung.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird vor dem Beginn der Polymerisation der obigen
Monomeren ein Impfpolymer zugesetzt, um eine feine Dispersion zu
erhalten, oder vor der Zugabe von mehr Monomer in-situ erzeugt.
Bei dem Impfpolymer handelt es sich um ein wasserlösliches
kationisches Polymer, das in der wässrigen Lösung des mehrwertigen Anionensalzes
unlöslich
ist. Es ist vorzugsweise ein Polymer, das durch den hier beschriebenen
Prozeß aus
dem obigen Monomergemisch hergestellt wird. Nichtsdestotrotz muß die Monomerzusammensetzung
des Impfpolymers nicht immer der des während der Polymerisation gebildeten
wasserlöslichen
kationischen Polymers entsprechen. Wie das während der Polymerisation gebildete wasserlösliche Polymer
sollte jedoch das Impfpolymer mindestens 1 Mol% von kationischen
Monomereinheiten von quaternärem
Dimethylaminoethylacrylatmethylchlorid enthalten. Bei einer Ausführungsform
der Erfindung ist das in einer Polymerisationsreaktion eingesetzte
Impfpolymer das wasserlösliche
Polymer, das in einer vorhergehenden Reaktion unter Verwendung des
gleichen Monomergemisches hergestellt wurde.
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Vorzugsweise
wird das Dispersionspolymer aus Acrylamid und einem kationischen
Monomer polymerisiert, bei dem es sich um quaternäres Dimethylaminoethylacrylatmethylchlorid
handelt, und das Molverhältnis von
Acrylamid zu qua ternärem
Dimethylaminoethylacrylatmethylchlorid beträgt etwa 95 : 5 bis etwa 50
: 50. Das kationische Monomer kann auch Diallyldimehylammoniumchlorid
sein, und das Molverhältnis
von Acrylamid zu Diallyldimethylammoniumchlorid beträgt von etwa
95 : 5 bis etwa 50 : 5. Das hydrophile Dispersionspolymer kann eine
kationische Ladung von etwa 1 Mol% bis etwa 30 Mol% aufweisen.
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Die
Erfinder haben festgestellt, daß der
hydrophobe Charakter weniger vorteilhaft für eine wirksame Aufspaltung
von öligen
Abwässern
ist. Daher führt
die Verwendung von solchen Monomeren, wie N-Mono- oder -di-substituierten
Acrylamiden in jeder beliebigen Menge und von quaternärem Dimethylaminoethyl(meth)acrylatbenzylchlorid
in einem Molverhältnis
von mehr als 5% zu einem Polymer mit hydrophobem Charakter, der
dieses für
die hier beschriebenen Zwecke weniger geeignet macht. Im Gegensatz
dazu besitzen die Dispersionpolymere der vorliegenden Erfindung
keinen hydrophoben Charakter, da sie keine Monomere des vorstehend
beschriebenen Typs enthalten.
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Ferner
können
als Hilfsmittel herkömmliche
Koagulationsmittel, herkömmliche
Flockungsmittel, Alaun oder Kombinationen hiervon zusammen mit den
Dispersionspolymeren verwendet werden, obwohl betont werden muß, daß das Dispersionspolymer
für die
Optimierung seiner Aktivität
kein Hilfsmittel benötigt.
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Der
Bereich der intrinsischen Viskositäten für die hydrophilen Dispersionspolymere
der Erfindung kann von 0,5 bis etwa 15 dl/g reichen. In Abhängigkeit
von den Kondi tionen des Behandlungsprozesses kann die Dosierung
in einem Bereich von etwa 0,5 bis etwa 500 ppm liegen. Verschlechterte
Bedingungen können
eine größere Dosierung
erforderlich machen.
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Wenn
die Entfernung von Abfallöl
aus Öl-in-Wasser-Emulsionen mit einem
chemischen Emulsionsspalter, wie dem hiernach beschriebenen Copolymer,
durchgeführt
wird, wird der Emulsionsspalter der Saugseite der Zuführpumpe
oder dem einfließenden
Material einer DAF-Einheit zugesetzt. Die wirksame Menge variiert
in Abhängigkeit
vom Anwendungsfall und den vorhandenen Ölarten. Abfallöl, wie es
hier beschriebenen wird, kann solche Öle, wie Schmiermittel, Fett
und dispergierte Feststoffe u. a., umfassen, wie vorstehend beschrieben.
In Abhängigkeit
vom speziellen System wird eine maximal wirksame Dosierung zu einem
bestimmten Punkt erreicht. Oberhalb dieses Dosierungsniveaus beginnt
das Polymer das System zu überbehandeln, was
zu einem Abfall der Klarheit der Abwässer führt.
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Die
nachfolgenden Beispiele dienen zur Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsformen
und Anwendungen der Erfindung und schränken diese in keiner Weise
ein, wenn nicht anders in den beigefügten Patentansprüchen angedeutet.
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Beispiel 1
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Der
Erschütterungstest
wurde durchgeführt,
um die hydrophilen Dispersionspolymere als Emulsionsspalter in einem öligen Abwasser
(API-Zufluß)
aus einer Raffinerie auszu werten. Der zu testende Emulsionsspalter
wurde 100 ml des aus Raffinerien unter den gewünschten Konzentrationen erhaltenen
Abwassers zugesetzt und unter Verwendung eines Phipps- und Bird-Gangrührers zwei
Minuten lang bei 330 UpM vermischt und dann drei Minuten lang bei
30 UpM vermischt. Man ließ die
Lösung
dann zwei Minuten lang stehen. Ein unten schwimmender Teil wurde
dann abgezogen, und die Trübung
des Wassers wurde unter Verwendung eines Hach-Verhältnis/xR-Trübungsmessers
gemessen. Die Ergebnisse des Tests sind in den nachfolgenden Tabellen
I–IV aufgeführt. Die
Einheiten der Trübung
in sämtlichen
Tabellen sind NTU. Ein niedrigerer Wert zeigt an, daß eine größere Emulsionsspaltung
stattgefunden hat. Zu Vergleichszwecken wurde die Trübung des
unbehandelten öligen
Abwassers mit 400 NTU gemessen. Das Polymer C, das für die Polymere
der vorliegenden Erfindung repräsentativ
ist, wurde mit dem Polymer A, einem hydrophoben Dispersionscopolymer,
und dem Polymer B mit der gleichen Chemie wie Polymer C in der Form
eines Latex verglichen.
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Der
in den Tabellen I–IV
angegebene Austauschverhältnismeßwert dient
als Anzeige für
die Polymereffizienz, d. h. welche Dosis erforderlich ist, um ein
bestimmtes Verhaltensniveau zu erhalten. Das Austauschverhältnis eines
experimentellen Polymers wird in bezug auf ein Standardpolymer berechnet.
Beispielsweise entspricht in Tabelle III A dem herkömmlichen
hydrophoben Dispersionspolymer Poly(dimethylaminoethylarylatbenzylchlorid/acrylamid),
während
C dem Polymer der vorliegenden Erfindung entspricht, nämlich einem
hydrophilen Dispersionspolymer Poly(quaternäres Dimethylaminoethylacrylat methylchlorid/acrylamid). Das
ausgewählte
Verhaltensniveau entspricht einer Trübung von 46 NTU, was die geringste
erhaltene Trübung ist.
Die Dosis von Polymer A, um diese Trübung zu erhalten, beträgt 10 ppm,
während
die von Polymer C 6 ppm beträgt.
Das Austauschverhältnis
hierfür
beträgt
daher 6/10 gleich 0,6, was anzeigt, daß das Polymer C unerwartete überlegene
Ergebnisse mit sich bringt.
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Tabelle
I zeigt einen Vergleich des hydrophilen Dispersionspolymers C, das
für die
hier offenbarten neuartigen Polymere repräsentativ ist, mit dem Latexcopolymer
B der gleichen Chemie wie das hydrophile Dispersionspolymer C und
mit dem hydropholen Dispersionspolymer A. C führt zu einer größeren Reduzierung der
Trübung
bei niedrigeren Dosierungen als die anderen Polymere. Daher bieten
die hier beschriebenen hydrophilen Dispersionspolymere einen signifikanten
Vorteil in der Emulsionsspalttechnologie, da sie auf wirksame Weise
mit niedrigen Dosierungen eingesetzt werden können.
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Tabelle
I
Trübung
in Abhängigkeit
von der Polymerdosierung
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Tabelle
II liefert einen Vergleich des hydrophilen Dispersionspolymers C,
das für
die hier offenbarten Polymere repräsentativ ist, mit Polymer A
in einem anderen Abwasserstrom als dem, der der Emulsionsspaltung
unterzogen wurde, um die Ergebnisse von Tabelle I zu liefern, wobei
das Polymer den gleichen RSV-Wert und das gleiche Molverhältnis von
Acrylamid aufweist, bei niedrigeren Dosierungen und in feineren
inkrementellen Dosierungen als in Tabelle I. Diese Tabelle zeigt
ferner, daß die
hydrophilen Dispersionspolymere in bezug auf die Trübungsreduzierung
hydrophoben Dispersionspolymeren überlegen sind, da weniger eingesetzt werden
kann, um eine Emulsionsspaltung zu erreichen.
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Tabelle
II
Trübung
in Abhängigkeit
von der Polymerdosierung
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Tabelle
III zeigt die Verbesserung der Effizienz der Polymere vom Typ C
gegenüber
den Polymeren vom Typ A in einem dritten Typ eines Abwasserstromes.
Der generelle Trend der verbesserten Effizienz ist hier ebenfalls
evident. Daher zeigen die Tabellen I–III, daß in einer Vielzahl von Abwasserströmen die
neuartigen Polymere vom Typ C zum Emulsionsspalten bevorzugt werden,
da eine geringere Dosierung erforderlich ist.
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Tabelle
III
Trübung
in Abhängigkeit
von der Polymerdosierung
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Tabelle
IV zeigt die Ergebnisse für
einen anderen Typ einer hydrophilen Dispersion, nämlich Polymer D,
Poly(Diallyldimethylammoniumchlorid/acrylamid), im Vergleich zu
einem Latexpolymer E, das aus den gleichen Monomerkomponenten mit
den gleichen Molverhältnissen
polymerisiert wurde. D ist wirksamer bei niedrigeren Dosierungen
als E.
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Tabelle
IV
Trübung
in Abhängigkeit
von der Polymerdosierung
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Bei
der Zusammensetzung, Funktionsweise und Anordnung des Verfahrens
der vorliegenden Erfindung können Änderungen
durchgeführt
werden, ohne vom Konzept und vom Umfang der Erfindung, wie er in den
nachfolgenden Patentansprüchen
wiedergegeben ist, abzuweichen.
