HUT77690A

HUT77690A - Szennyezést kezelő szer, módszer ennek előállítására, valamint módszer szennyvíz-kezelésére a szer felhasználásával

Info

Publication number: HUT77690A
Application number: HU9602472A
Authority: HU
Inventors: Günter Heinzel; János Papp; Erika Schodder
Original assignee: Mosaic Tile And Pottery Co. Pty. Ltd.; Zeokeramik Kft.
Priority date: 1994-03-11
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 1998-07-28
Also published as: AU704478B2; DE59508404D1; BG100890A; BG61968B1; DE4408302C2; EP0671210B1; AU1940895A; HU9602472D0; DE4408302A1; JPH10503459A; WO1995024266A1; EP0671210A2; FI963550A; NO963797D0; ATE193463T1; FI963550A0; BR9507410A; MX9604012A; NO963797L; CA2185127A1

Description

A találmány területe:

Ezen találmány szennyvíz és más szennyezett anyag kezelésére vonatkozik. Különösképpen egy kompozíció előállítására és használatára irányul, amely hatékonyan tisztítja vagy más módon kezeli ezeket a hulladékanyagokat.

A találmány háttere:

Manapság a legtöbb kormányzati hatóság követelménye, hogy a szennyezett víz és más hulladékanyagok megfelelően legyenek kezelve használat és/vagy ártalmatlanítás előtt. Különösen gondot okoz előkészíteni a vizet ivási célokra és hogy az ipar kifolyó vizeit kezeljük. Például számos iparág termel ártalmas melléktermékeket, amelyeket ártalmatlanítani kell, anélkül, hogy szükségtelenül károsítanánk a környezetet.

A szennyezett vizet tisztítani komplex feladat, mert a szennyező anyagoknak egészen különböző tulajdonságaik vannak, különösen a méretük és a reakcióképességük; felléphetnek oldatban, kolloid formában, mint szuszpenzióban, diszperzióban vagy aeroszolban, kicsi vagy nagy részecske méretben.

Hagyományosan ezen szennyvizek kezelése többfokozatú folyamat, amely külön rácskezelő, ülepítő, szűrő és más tartályokat követel meg, ahol a nemkívánatos komponensek eliminálva vannak ioncserével, kicsapatással, pelyhesítéssel, szűréssel; centrifugálással, oxidálással vagy redukcióval, ozmózissal, elektrolízissel stb., valamint biológiai eltávolítással mikroorganizmusokat használva.

Minthogy a szennyvíz sok szennyező-kationt tartalmazhat, úgy mint ammóniát vagy nehézfémet, anionokat, mint foszfátokat és szulfátokat, szénhidrogéneket, zsírokat, proteineket és szénhidrátokat stb, a fenti folyamatok közül számos vagy összes szükséges, és nem szokatlan, hogy tíz fokozatot kell megvalósítani, hogy elérjék a megkövetelt vízminőség színvonalat.

Amikor ilyen szennyezett anyagok kezelése történik, meggondolás tárgyává kell tenni a szerek kiválasztását, ami magukat a szereket és a termékeket, ami a használatukból eredményül adódik, illeti, és nem szabad, hogy a környezetre ártalmas hatással legyen.

A vízkezelésre szolgáló konvencionális termékekre rendszerint vas, alumínium vagy kalcium vegyületek, amelyek kicsapódást és pelyhesedést indukálnak. Ilyen szervetlen koagulánsok már régóta használatosak a szennyezett víz kezelésére való szerekként. Sok kutatást végeztek, hogy ezeknek az ágenseknek a hatékonyságát növeljék. Például a

-2polialumíniumklorid egy kedvelt koaguláns az ülepítő tartályokban és egy módszer, amely egy japán, nem vizsgált 60-209214 (bejelentési szám 59-65078, bejelentve 1984. április 03-án) szabadalmi közzétételben van leírva, el van keverve finomra őrölt alumíniumszilikát tartalmú ásványokkal, hogy eszközt biztosítsanak az idő javítására, amely a kiváltandó ülepítéshez szükséges.

Azonban még ez a javított módszer is csak egy a sok lépcső között, amelyek rendszerint megköveteltek ahhoz, hogy megfelelően kezelve legyen a szennyvíz és a kutatás folytatódott, hogy új módszereket fejlesszenek ki, amelyek kevesebb lépcsőt tartalmaznak, csökkentik az iszapmennyiséget és/vagy lehetővé teszik, hogy az iszapot újra fel lehessen használni nyersanyagként más alkalmazásokban. Továbbá a kutatás folytatódik az új reagensek fejlesztésének irányában, hogy a vízkezelési folyamatot gazdaságosabbá változtassa.

Például a fentiekben leírt japán folyamat tovább lett fejlesztve és le van írva a nem vizsgált japán, 3-056104 szabadalmi bejelentésben (bejelentési szám 1-192232, bejelentve 1989. július 25-én). Ezen előző javított folyamat egyik foganatosítási alakjában egy alumíniumszilikát ásvány, különösen az, amely zeolitot tartalmaz, külön mennyiségei egyedileg vannak kezelve 1./ kénsavval, hogy egy a terméket adjon, 2./ sósavval, amelyet polialumíniumklorid követ, hogy egy b terméket adjon és 3./ káliumhidroxiddal, hogy a c terméket adja. Az a, b és c össze vannak keverve 1:1:1 arányban, hogy egy keveréket adjon, amely a szennyezett víz tisztítására van használva.

Amíg ez a módosított eljárás sikeres lehet, úgy tűnik, hogy az 1./ kevésbé gazdaságos, mint a megelőző folyamatok, minthogy három külön komponenst követel meg elkészítettnek, mielőtt a tényleges tisztítószer elkészíthető, amely a nyersanyagok magasabb költségeihez és hosszabb előállítási időkhöz vezet; a b termék vázának negatív töltése korlátozza hatásosságát egy kation/anion környezetben.

Ezen találmány célja, hogy kiküszöböljön, de legalábbis csökkentsen a fentiek közül egy vagy több problémát és szert biztosítson szennyvíz és más szennyezett anyagok kezelésére, amely gazdaságosan állítható elő, hatékony több, mint egy szennyező eltávolításában és amelyik környezetbarát.

A találmány összefoglalása

Most már meg van alapozva, hogy először egy alumíniumszilikát anyag aktiválásával, majd keverve egy alumíniumkompozícióval, amelyet hő alkalmazása követ, egy olyan szert állítunk elő, amely kielégíti ezeket a követelményeket.

Ennélfogva ezen találmány első aspektusa szerint egy szert biztosítunk szennyvíz vagy más szennyezett anyagok kezelésére, a mondott szer az következő általános képletű kompozíciót foglalja magában.

-3 (ZO)_nAl_n(OH)_n._mCl_m vagy egy közeli rokon tapasztalati képletű kompozíciót, amelyben Z alumíniumszilikát anyag származéka.

Ezen találmány második aspektusa módszer a (ZO)_nAl_n(OH)_n._mCl_m általános képletű vagy közeli rokon tapasztalati képletű kompozíció elkészítésére, ahol Z egy alumíniumszilikát anyag derivátuma, ahol a mondott módszer magában foglalja:

1. ) a mondott anyag aktiválása, és

2. ) az így aktivált anyag hevítése egy alumínium vegyület jelenlétében.

Ezen találmány harmadik aspektusa módszer szennyvíz vagy ahhoz hasonló tisztítására, a mondott módszer magában foglalja a szennyvíz és ahhoz hasonlók kezelését a következő általános képletű vagy közeli rokon tapasztalati képletű kompozícióval:

(ZO)_nAl_n(OH)_n._mCl_m , ahol Z alumíniumszilikátból van származtatva.

Az alumíniumszilikát lehet természetes vagy szintetikus anyag.

Előnyös módon az anyag zeolittartalmú ásvány.

Előnyös módon az ásvány zeolittartalma 40-95 súly%.

Előnyös módon a zeolit Si:Al arány nagyobb, mint 3.

Előnyösebben a zeolit klinoptilolit szerkezetű.

Legelőnyesebben, az ásvány finoman fel van darabolva részecskékre, amelyek 250 mikron vagy kisebb méretűek.

Előnyös módon a zeolittartalmú ásványt savas kezeléssel aktiváljuk vagy a mondott ásványt ammónium ioncserének tesszük ki.

Előnyösebben a zeolittartalmú ásványt sósavas kezeléssel aktiváljuk.

Előnyösen az alumíniumkompozíció polialumínium só.

Előnyösebben a polialumínium só polialumíniumklorid.

Előnyösen az ásvány: alumíniumkompozíció arány az 1:0,01-től a 1:2-ig terjedő súlyarány tartományban van.

Előnyösebben ez az arány 1:1 súlyarány.

-4Előnyösen az aktivált ásvány és az alumínium kompozíció együtt van hevítve egy hőmérsékleten, amely a 100 - 600°C tartományba esik.

Előnyösebben a hevítést 300°C-on foganatosítjuk.

Előnyösen a találmány szerinti terméket granuláljuk 0,25 - 100 mm méretű részecskékre.

Fontos annak az értékelése, hogy ezen találmány terméke különbözik a b terméktől, amelyre a fentiekben a japán nem vizsgált, 3-056104 szabadalmi közzététellel kapcsolatban hivatkoztunk. A megelőző folyamatban, pusztán keverés van megvalósítva, nem egy új és vegyileg elkülönített kompozíció, ahogy az ezen találmányban. Továbbá, a megelőző folyamat csak elegendő hőt alkalmaz, amely ahhoz elég, hogy eléije a termék szárítását. Tipikus szárítási hőmérsékletek a 40-60°C tartományban vannak, és a polialumíniumklorid el kezd bomlani és elveszíti hatásosságát.

Ezzel ellentétben, a jelenlegi találmány általában sokkal magasabb hőmérsékleteket alkalmaz, de lényegesen rövidebb időtartamra és olyan módon, amelyik elkerüli a polialumíniumklorid lényeges lebomlását, hogy egy teljesen új terméket hozzon létre.

A találmány leírása

Általános példa

A természetesen előforduló, saválló, termostabil, zeolittartalmú ásvány először finomra fel van darabolva bármilyen hagyományos módszerrel és azután aktiválva van sósavas mosással. Vizes polialumíniumklorid oldatot adunk azután hozzá és a keveréket hevítjük 150°C és 250°C között víz egyidejű evaporációjával. A termék viszonylag gyorsan le van hűtve áthaladva a permezőtomyon. A kialakított termék előnyös módon kevesebb, mint 10 súlyszázalék vizet tartalmaz, előnyösebben kevesebbet, mint 5 súlyszázalékot.

Jóllehet nem szeretnénk megkötve lenni az elmélet által, az az álláspont, hogy a reakció dehidroxilizáció a protonizált zeolit és a részben hidrolizált polialumínumklorid hidroxilcsoportjai között.

Részletesebben, hivatkozva a csatolt rajzra, a finomra darabolt zeolittartalmú ásvány és vizes polialumíniumklorid oldat, -amely 30-70 súly% polialumíniumkloridot tartalmaz-, keveréke 1 tartályban van keverve és hidroklórsawal ( azaz sósavval) van savazva legalább 1,5 pH értékig. A keverék a 4 permetezőtorony felső végébe van szivattyúzva a 3 vezetéken keresztül, amely el van látva 2 szivattyúval. Alternatív módon ezek a komponensek külön táplálhatok a torony tetejéhez. A toronymagasság körülbelül a 10-30 m tartományban van. A keverék szétporlasztásához, forgó 5 korong van biztosítva 4 torony tetején. A felsőtől az alulsó végéig forró levegő halad végig a 4 permetezőtomyon, ahogy 6 nyilakkal ábrázolva van. A 6 levegőáram hőmérséklete nem több, mint 250°C, előnyös módon nem több, mint 200°C. Ha a hőmérséklet jelentősen

-5magasabb, a polialumíniumklorid hajlamos az alumíniumhidroxidra vagy alumíniumoxidra való szétbomlásra, mielőtt a zeolit reagálni tud.

A kompozíciótermék, amely lemezeket alkot a 4 torony talpazatánál szilárd formában, ahogyan 7 nyíl által van mutatva. Az áthaladás közben a reakció által termelt víz elgőzölög (8 nyíl). Ezen elpárolgás következtében a 6 légáram hőmérséklete állandóan csökken. Azaz a szilárd kompozíció 7 terméknek, amely a 4 torony lábánál marad, a hőmérséklete 100°C-nál kevesebb, előnyös módon kevesebb, mint 90°C.

A keverék rezidens ideje a 4 toronyban 2 és 10 perc közötti.

Ezen találmány terméke a (Z-O)_nAl_n(OH)_n._m(Cl)_m általános képletű, ahol m nagyobb, mint 0. Azonban nehéz egy exakt empirikus képletet adni, mivel a találmány szerinti termék különböző alakokban létezik.

Ezen formák három példája a következőkben látható:

Z-0

Z-0 \

/ \

z \

/ )

\

Al-OH	Z-°_x Al-OH	Z-0 Al-Cl
Al-OH	z-o^z \l-OH	Al-Cl
Al-OH	Z z-0. ^XA1-C1	Z-°_x Al-OI
Al-Cl	z-o^z \l-OH	z-o^x

Modifikációk ehhez az általános példához képest lehetségesek. Például az aktivált zeolit és vizes polialumíniumklorid keveréke először megszárítható kevesebb, mint 100°C-on (hogy elkerüljük a polialumíniumklorid lebomlását) és vákum alatt, ha szükségesnek találtatik a polialumíniumklorid szétbomlást valószínűségének további csökkentése és azután a keverék 250°C és 600°C között van hevítve.

A találmány szerinti termék rendszerint 0,lg - lOg arányban használatos a szennyvíz Ideijéhez, még inkább 0,2 - 0,5 g a szennyvíz Ideijéhez.

Sp££ifikus_példák

L-példa

Egy ásvány, amely körülbelül 60 súly%-ban tartalmaz klinoptilolitot és 250 mikronnál nem nagyobb szemcseméretü, 1:1 súlyarányban össze van keverve vizes polialumíniumklorid oldattal, amelynek polialumíniumklorid tartalma körülbelül 50 súlyszázalék. Ehhez a keverékhez adunk sósavat, amíg 1,5-nél kisebb pH értéket

-6nyerünk. A keveréket a permetezőtorony tetejéhez továbbítjuk, ahol a forgó korong szétporlasztja. Levegőt 150-200°C-on vezetünk a permetezőtorony tetejéhez. A keverék toronybani rezidens ideje körülbelül 3-5 perc. A szilárd kompozit termék elhagyja a tornyot kb. 90-95°C-os hőmérsékleten és körülbelül 2-5 súlyszázalék víztartalommal.

2. példa

Szennyvizet használtunk egy optikai gyárból és nagy mennyiségű szénhidrogéneket tartalmazott, magas értékű vegyi oxigén hiányt és jelentékeny mennyiségű nehézfém ionokat, mint cinket és nikkelt.

A találmány szerinti termék az fenti 1. példával összhangban készült és a szennyvizet a következő kompozíciókkal kezeltük:

A.)	A1₂(SO₄)₃	alumíniumszulfát
B)	zeolit + Al2(SO₄)₃	1:1 arányban keverve
c.)	zeolit + PÁC	1:1 arányban keverve
	(PÁC = polialumíniumklorid)
D.)	az 1. példa szerinti termék

Minden analízis a DIN német szabvány szerint lett véghezvíve.

Az A.)-D.) kompozíciók 1 g/liter a szennyvízre vetített értéknél és Ca(0H)2-vel pH 8-ra beállított értéknél voltak vizsgálva.

A termék hozzáadása után a szennyvíz 500 ford/perc fordulatszámmal volt keverve 1820°C-on 10 percig.

Az eredményezett csapadék szűréssel volt elkülönítve papírszűrő használatával. A szűrési sebesség mérve volt.

A nehézfémion-tartalom meghatározása atom abszorpciós spektrométerrel történt.

Az eredmények az I. táblázatban láthatók.

-7I, táblázat

legális kezeletlen max. kon- centráció mg/1	A
CSB* -	12800,0	4740,0
KW** 10,0	1470,0	40,0
Zn 2,0	12,8	10,4
PG 0,5	3,0	2,4
Ni 0,5	2,4	1,6
Cu 0,5	1,2	1,1
Filtrá- -	lh 45’	48'
ciós sebesség
* vegyi oxigén hiány ** szénhidrogén
II. táblázat
legális kezeletlen	A
max. kon-
centráció
mg/1
SCB -	48000,0	22300,0
KW 10,0	2400,0	90,0
P₂o₅ 20,0	1300,0	210,0
Fe 3,0	60,0	44,0
Filtrá- -		lh 5’

B	C	D
4200,0	4100,0	1800,0
25,0	18,0	6,0
8,3	6,5	1,4
1,2	0,6	<0,5
0,9	0,4	<0,1
0,6	0,4	<0,1
28’	17'	3'

B	C	D
18100,0	14400,0	8450,0
785,0	38,0	9,0
93,0	48,0	6,8
18,0	8,0	1,4
47'	38’	18'

ciós sebesség

-83, példa

Szennyvíz egy fémekhez használt zsírtalanító és foszfát fürdőből volt használva. Az A-D termékek 5g a szennyvíz literjére vonatkozó értéknél voltak vizsgálva.

Minden más tekintetben ugyanazok a feltételek és intézkedések voltak megvalósítva mint a 2. példában.

Az eredmények a II. táblázatban láthatók.

Ezen találmány szerinti termék multifunkcionális. Az anionos oxigén jelenléte következtében ioncserélőként tud működni, és abszorbálni tud például nehézfém kationokat; minthogy részben protonizálható, ki tudja cserélni azokat a protonokat megfelelően protonfogadó csoportokra, ahogy azok a színezőanyagokban megtalálhatók; az alumíniumklorid csoportok le tudnak választani klorid anionokat, így kationos tulajdonságokat mutatnak fel, hogy lehetővé tegyék például a foszfát anionok eltávolítását.

Fontos, hogy az alumíniumszilikát komponens aktiváltsági fokának és a polialumíniumklorid arányának változtatásával ezek a többcélú tulajdonságok hozzáigazíthatók, hogy alkalmas legyen a hevített hulladékanyaghoz.

Ezen találmány használata által a szennyvíz és más szennyezett anyagok tisztítása hatékonyabban elérhető, mint korábbi folyamatok révén és legalább a következő előnyöket kínálja:

- pH semleges;

- nem toxikus;

- alkalmas lebegtető és ülepítő tartályokban való használatra,

- destabilizálja a szuszpenziókat, diszperziókat és emulziókat;

- az egyetlen jelenlevő anion a hidroxil;

- széles pH tartományban használható;

- amfoter és különösen alkalmas a nehézfém kationok és foszfát anionok eliminálására;

- csökkenti a kémiai oxigén hiányt, a biológiai oxigén hiányt és az adszorbálható szerves halogenizált szénhidrogéneket;

- csökkenti az iszap mennyiségét, míg egyidejűleg növeli a szárazanyag tartalmat;

- nem duzzad;

- gazdaságos;

- nem ártalmas a környezetre.

Claims

Szabadalmi igénypontok;

1. Módszer a (ZO)_nAl_n(OH)_n._mCl_m általános képletű vagy közeli rokon empirikus képletű kompozíció előállítására, azzal jellemezve, hogy Z alumíniumszilikát anyagból van származtatva, a módszer tartalmazza:

- a mondott anyag aktiválását; és

- az így aktivált anyag hevítését alumíniumkompozíció jelenlétében.
2. Módszer az 1. igénypont szerint, azzal jellemezve, hogy az anyag zeolittartalmú ásvány.
3. Módszer a 2. igénypont szerint, azzal jellemezve, hogy az ásvány zeolittartalma 40-95% súlyszázalék.
4. Módszer a 2. vagy 3. igénypont szerint, azzal jellemezve, hogy a zeolit Si:Al aránya nagyobb 3-nál.
5. Módszer a 4. igénypont szerint, azzal jellemezve, hogy a zeolit klinoptilolit szerkezetű.
6. Módszer a 2-5. igénypontok bármelyike szerint, a ζ z a 1 j e 11 e m e ζ v e, hogy az ásvány finomra van darabolva 250 mikron vagy kisebb részecske méretre.
7. Módszer a 2-6. igénypontok bármelyike szerint, azzal jellemezve, hogy az ásványt savval való kezeléssel aktiváljuk vagy az ásványt ammónium ioncserének tesszük ki.
8. A 7. igénypont szerinti módszer, azzal jellemezve, hogy az ásványt sósavval való kezeléssel aktiváljuk.

- 109. Módszer a 1-8. igénypontok bármelyike szerint, azzal jellemezve, hogy az alumínium kompozíció egy polialumínium só.
10. Módszer a 9. igénypont szerint, azzal jellemezve, hogy a polialumínium só egy polialumíniumklorid.
11. Módszer a 1-10. igénypontok bármelyike szerint, azzal jellemezve, hogy az alumíniumkompozíció vizes oldatként van hozzáadva.
12. Módszer a 2-11. igénypontok bármelyike szerint, azzal jellemezve, hogy az ásvány:alumínium kompozíció arány az 1:0,01 - 1:2 súlyarány tartományban van.
13. Módszer a 12. igénypont szerint, azzal jellemezve, hogy az arány 1:1.
14. Módszer a 2-13. igénypontok bármelyike szerint, azzal jellemezve, hogy az aktivált ásvány és az alumínium kompozíció együtt vannak hevítve egy, a 100°C - 600°C tartományba eső hőmérsékleten.
15. Módszer a 14. igénypont szerint, azzal jellemezve, hogy a hőmérséklet 300°C.
16. Módszer all. igénypont szerint, azzal jellemezve, hogy az aktivált ásványt és vizes alumíniumkompozíciót hevítjük egy, a 150-250°C tartományba eső hőmérsékleten víz egyidejű evaporációjával.
17. Módszer a 1-15. igénypontok bármelyike szerint, azzal jellemezve, hogy az aktivált anyagot és az alumínium kompozíciót először szárítjuk 100°C-nál kisebb hőmérsékleten és azután hevítjük egy 250°C és 600°C közé eső hőmérsékletre.
18. Szer szennyvíz vagy más szennyezett anyagok kezelésére, azzal jellemezve, hogy a mondott szer tartalmaz egy (ZO)_nAln(OH)_n__mCl_m általános képletű kompozíciót vagy közeli rokon empirikus képletüt, ahol Z alumíniumszilikát anyagból van származtatva.

- 11
19. A 18. igénypont szerinti szer, azzal jellemezve, hogy az 1-17. igénypontok bármelyike szerinti módszerrel van előállítva.
20. Módszer szennyvíz és más szennyezett anyagok kezelésére, azzal jellemezve, hogy a 18. vagy 19. igénypont szerinti szer felhasználásával történik.