NO160689B

NO160689B - PROCEDURE TE TO REDUCE THE CONTENT OF ORGANIC ORGANIZATIONS IN AIR OR WATER.

Info

Publication number: NO160689B
Application number: NO85850442A
Authority: NO
Inventors: Sten Andersson; Lars Faelth; Kaj Vareman
Original assignee: Zeol Ab
Priority date: 1983-06-09
Filing date: 1985-02-06
Publication date: 1989-02-13
Also published as: NO850442L; NO160689C

Abstract

Hydrocarboninnholdet i luft eller vann minskes ved at luften eller vannet bringes til å passere gjennom et filter omfattende en hydrofob, krystallinsk zeolitt.The hydrocarbon content of air or water is reduced by passing the air or water through a filter comprising a hydrophobic crystalline zeolite.

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte The present invention relates to a method

for å minske innholdet av organiske forbindelser i luft eller vann. to reduce the content of organic compounds in air or water.

I den senere tid er stadig større oppmerksomhet blitt rettet mot utslipp i luft og vann av organiske stoffer fra industrier av forskjellige typer. Disse utslipp forårsaker ofte skadelige virkninger på mennesker og dyr, men selv om noen skadelige virkninger ennu ikke er kjente for visse typer av utslipp, ønskes det likevel å minske innholdet av organiske stoffer som slippes ut i naturen. In recent times, increasing attention has been directed towards emissions into air and water of organic substances from industries of various types. These emissions often cause harmful effects on people and animals, but even if some harmful effects are not yet known for certain types of emissions, it is still desired to reduce the content of organic substances that are released into nature.

Eksempler på organiske stoffer, spesielt hydrocarboner, som har vist seg å være skadelige for naturen og for mennesker, er forskjellige oppløsningsmidler ved lakkerings-og trykkeprosesser, klorerte hydrocarboner fra rengjørings-prosesser, klorerte forbindelser som fås som biprodukter ved forskjellige fremstillingsprosesser, biprodukter ved forskjellige forbrenningsprosesser og fremstillingsprosesser, etc. Examples of organic substances, especially hydrocarbons, which have been shown to be harmful to nature and to humans, are various solvents from painting and printing processes, chlorinated hydrocarbons from cleaning processes, chlorinated compounds obtained as by-products from various manufacturing processes, by-products from various combustion processes and manufacturing processes, etc.

De hittil mest anvendte metoder bygger på adsorpsjon med aktivt kull som adsorpsjonsmiddel. Luft eller vann bringes derved til å passere gjennom et filter som omfatter det aktive kull. Det aktive kull kan da foreligge i form av et lag eller være påført på en bærer, som papir eller et keramisk materiale. Det aktive kull kan også foreligge i form av et fluidisert lag, hvorved luften eller vannet som skal behandles, utgjør fluidiseringsmidlet. The most used methods to date are based on adsorption with activated carbon as adsorbent. Air or water is thereby caused to pass through a filter that includes the activated carbon. The activated carbon can then be in the form of a layer or be applied to a carrier, such as paper or a ceramic material. The activated carbon can also be in the form of a fluidized layer, whereby the air or water to be treated constitutes the fluidizing agent.

Det aktive kull er blitt anvendt i lang tid, og dets fordeler ved rensing av luft og vann er velkjente. Til tross for at disse kjente metoder i årenes løp er blitt utviklet henimot stadig bedre metoder, har de fremdeles visse ulemper som ikke har kunnet overvinnes. Activated carbon has been used for a long time, and its benefits for purifying air and water are well known. Despite the fact that these known methods have been developed over the years towards increasingly better methods, they still have certain disadvantages that have not been overcome.

Således har det aktive kull lav effektivitet ved lave forurensningskonsentrasjoner. Videre er det brennbart og tåler ikke høye temperaturer, og av denne grunn er regenerer-barheten sterkt begrenset efter adsorpsjon av høytkokende molekyler. Det er videre et "skittent" materiale, og det foreligger derfor en viss motvilje mot å håndtere materialet. Ved siden av anvendelsen av aktivt kull har anvendelsen av forskjellige polymerer som adsorpsjonsmiddel lenge vært diskutert. De har egenskaper som i mange henseender ligner på det aktive kulls, som adsorpsjonsevne og stor bredde hva gjelder antall av forskjellige adsorberbare molekyltyper. De har imidlertid også mange av de aktive kulls ulemper, som temperaturømfintlighet og brennbarhet. Thus, the activated carbon has low efficiency at low pollutant concentrations. Furthermore, it is flammable and cannot withstand high temperatures, and for this reason its regenerability is severely limited after adsorption of high-boiling molecules. It is also a "dirty" material, and there is therefore a certain reluctance to handle the material. Alongside the use of activated carbon, the use of various polymers as adsorbent has long been discussed. They have properties that in many respects are similar to activated carbon, such as adsorption capacity and a large range in terms of the number of different adsorbable molecular types. However, they also have many of the disadvantages of activated carbon, such as temperature sensitivity and flammability.

Ulempene ved de hittil anvendte adsorpsjonsmidler er av stor betydning for anvendbarheten av disse, og dette gjør det meget viktig å finne frem til nye og mer effektive metoder for å rense luft og vann for organiske forbindelser, spesielt hydrocarboner. The disadvantages of the adsorbents used so far are of great importance for their applicability, and this makes it very important to find new and more effective methods for cleaning air and water from organic compounds, especially hydrocarbons.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveiebringe en fremgangsmåte for å minske innholdet av organiske forbindelser i luft eller vann. The purpose of the present invention is therefore to provide a method for reducing the content of organic compounds in air or water.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er særpreget ved The method according to the invention is characterized by

at luften eller vannet bringes til å passere gjennom et filter som omfatter en hydrofob zeolitt med formelen HAlSi35072 eller HAlSi25052. that the air or water is made to pass through a filter comprising a hydrophobic zeolite with the formula HAlSi35072 or HAlSi25052.

Zeolittene som anvendes ved oppfinnelsen, er blitt gjort hydrofobe ved at deres forhold Si:Al er blitt gjort høyt enten ved direkte syntese eller ved modifisering av zeolitter med lavere Si:Al-forhold. The zeolites used in the invention have been made hydrophobic in that their Si:Al ratio has been made high either by direct synthesis or by modification of zeolites with a lower Si:Al ratio.

En normal zeolitt er hydrofil av art og adsorberer vanndamp fremfor organiske molekyler. Ved direkte syntese eller ved kjemisk modifisering av eksisterende zeolitter kan zeolitter erholdes som er hydrofobe eller lipofile, hvilket medfører at deres tilbøyelighet til å adsorbere organiske molekyler øker. På grunn av deres krystallstrukturer kan disse zeolitter selektivt adsorbere slike stoffer som fenoler, guajakoler, forskjellige oppløsningsmidler, av-fettingsmidler, produkter ved biokjemiske prosesser etc. fra luft eller vann. Det er da krystallstrukturenes dimensjoner som bestemmer de selektive egenskaper, først og fremst med hensyn til de adsorberte molekylers størrelse. A normal zeolite is hydrophilic in nature and adsorbs water vapor rather than organic molecules. By direct synthesis or by chemical modification of existing zeolites, zeolites can be obtained that are hydrophobic or lipophilic, which means that their tendency to adsorb organic molecules increases. Due to their crystal structures, these zeolites can selectively adsorb such substances as phenols, guaiacols, various solvents, degreasers, products of biochemical processes, etc. from air or water. It is then the dimensions of the crystal structures that determine the selective properties, primarily with regard to the size of the adsorbed molecules.

Zeolittene som anvendes ifølge oppfinnelsen, er krystallinske materialer som består av silicium, aluminium og oxygen samt hydrogenioner. De er ikke brennbare og tåler oppheting til 800-900°C. De kan derfor utsettes for regenereringsprosesser under umilde betingelser. Videre kan de hydrofobe zeolitter behandles med mineralsyrer og kan derved befris for partikkelbelegg. The zeolites used according to the invention are crystalline materials consisting of silicon, aluminum and oxygen as well as hydrogen ions. They are not flammable and can withstand heating to 800-900°C. They can therefore be subjected to regeneration processes under unfavorable conditions. Furthermore, the hydrophobic zeolites can be treated with mineral acids and can thereby be freed from particle coatings.

Da krystallstrukturene definerer nøyaktig porestørrelse og poreåpninger, er de selektive hva gjelder de molekyler som kan adsorberes. De virker således som omvendte siler, dvs. at de adsorberer molekyler opp til en viss størrelse som bestemmes av den aktuelle krystallstruktur, mens de slipper gjennom de større molekyler. As the crystal structures define the exact pore size and pore openings, they are selective in terms of the molecules that can be adsorbed. They thus act as inverted sieves, i.e. they adsorb molecules up to a certain size determined by the crystal structure in question, while letting the larger molecules through.

Zeolittene kan hydrofoberes gradvis fra den tilstand hvor de har helt hydrofile egenskaper, til de blir helt hydrofobe, og dette medfører at hydrofobisiteten kan inn-stilles på en verdi som er gunstig for den molekyltype som skal absorberes. The zeolites can be gradually hydrophobicized from the state where they have completely hydrophilic properties, until they become completely hydrophobic, and this means that the hydrophobicity can be set to a value that is favorable for the type of molecule to be absorbed.

Zeolitter som er egnede for hydrofobering for anvend-else ifølge oppfinnelsen, er heulanditt, mordenitt, phillip-sitt, chabazitt, natrolitt, analcitt, clinoptilolitt, gmelinitt og/eller faujasitt. Zeolites suitable for hydrophobization for use according to the invention are heulandite, mordenite, phillipsite, chabazite, natrolite, analcite, clinoptilolite, gmelinite and/or faujasite.

De zeolitter som ifølge oppfinnelsen er blitt funnet å være virksomme, er de som har formelen HAlSi^O.^ °9 HAlSi25052. The zeolites which according to the invention have been found to be effective are those which have the formula HAlSi^O.^ °9 HAlSi25052.

Den foreliggende oppfinnelse kan tillempes i forskjellige sammenheng, som ved fjernelse av forholdsvis høye innhold av giftige organiske stoffer fra vann. Des-suten kan de anvendes for å fjerne giftige stoffer, spesielt slike som dannes ved forbrenning av brensler, fra luft som innføres i motorkjøretøyer, båter eller bygninger. Endelig kan fremgangsmåten også anvendes for å minske innholdet av giftige stoffer i luft som slippes ut over tettbebygde områder. The present invention can be applied in various contexts, such as when removing relatively high contents of toxic organic substances from water. Furthermore, they can be used to remove toxic substances, especially those produced by burning fuels, from air that is introduced into motor vehicles, boats or buildings. Finally, the method can also be used to reduce the content of toxic substances in air emitted over densely built-up areas.

Filtrene kan anordnes i innløps- og utløpsledninger på forskjellige måter. For eksempel kan en rekke filterpatroner anordnes i en samlehylse for rensing av forurenset vann. Når filtrene er blitt mer eller mindre mettet med forurensninger, blir filtrene regenerert ved innslipp av varmluft eller inertgass. Efter denne regenerering kan oppløsningsmidlene senere gjenvinnes ved kondensasjon. The filters can be arranged in inlet and outlet lines in different ways. For example, a number of filter cartridges can be arranged in a collecting sleeve for cleaning contaminated water. When the filters have become more or less saturated with pollutants, the filters are regenerated by letting in warm air or inert gas. After this regeneration, the solvents can later be recovered by condensation.

En annen måte å anordne filtreringen på er å ha to parallelle system med filtere, hvorved omvekslende det ene anordnes for filtrering mens det annet regenereres. Another way to arrange the filtration is to have two parallel systems with filters, whereby one is arranged alternately for filtration while the other is regenerated.

Oppfinnelsen vil nu bli nærmere beskrevet ved hjelp The invention will now be described in more detail with help

av de nedenstående eksempler som ikke er beregnet på noen måte å begrense oppfinnelsen. of the examples below which are not intended to limit the invention in any way.

Eksempel 1 Example 1

Butanol ble fremstilt ved en kontinuerlig kjemisk gjæringsprosess. Da butanolinnholdet hadde nådd 2/8%, stanset prosessen på grunn av at alkoholinnholdet ble for høyt for mikroorganismen. Ved å la prosessvannet passere gjennom en hydrofob zeolitt med sammensetningen HAlSi^O.^ ble alkoholinnholdet redusert og kunne holdes på et kon-stant nivå av 0,2%. Butanolen ble kontinuerlig adsorbert av zeolitten, og prosessoppløsningen oppnådde derfor ikke de butanolkonsentrasjoner som er giftige for mikroorganismene. Da zeolitten var blitt mettet med butanol, ble den erstattet med en ny zeolittsats, og butanolen ble utvunnet fra den mettede zeolitt. Butanol was produced by a continuous chemical fermentation process. When the butanol content had reached 2/8%, the process stopped because the alcohol content became too high for the microorganism. By allowing the process water to pass through a hydrophobic zeolite with the composition HAlSi^O.^, the alcohol content was reduced and could be kept at a constant level of 0.2%. The butanol was continuously adsorbed by the zeolite, and the process solution therefore did not reach the butanol concentrations that are toxic to the microorganisms. When the zeolite had become saturated with butanol, it was replaced with a new batch of zeolite, and the butanol was recovered from the saturated zeolite.

Eksempel 2 Example 2

Industriavløpsvann med et fenolinnhold av 3% ble ledet gjennom et regenererbart filter bestående av en hydrofob zeolitt med sammensetningen HAlSi-j^O^* Derved ble fenol-innholdet redusert til 0,01%. ;Eksempel 3 ;Avfallsvann fra alkalisk bleking av papirmasse og inneholdende lave innhold av klorfenoler og klorguajakoler samt høye innhold av methanol og maursyre ble efter pH-regulering behandlet med hydrofob zeolitt med sammensetningen HAlSi-^O,^* Innholdet av klorfenoler og klorguajakoler ble redusert med ca. 35%, og dette innhold refererer seg til andelen av slike forbindelser med kinetiske diametere av under ca. 8 Å. Industrial waste water with a phenol content of 3% was passed through a regenerable filter consisting of a hydrophobic zeolite with the composition HAlSi-j^O^* Thereby the phenol content was reduced to 0.01%. ;Example 3 ;Wastewater from alkaline bleaching of paper pulp and containing low contents of chlorophenols and chloroguaiacols as well as high contents of methanol and formic acid was, after pH regulation, treated with hydrophobic zeolite with the composition HAlSi-^O,^* The content of chlorophenols and chloroguaiacols was reduced with approx. 35%, and this content refers to the proportion of such compounds with kinetic diameters of less than approx. 8 Oh.

Eksempel 4 Example 4

Avfallsvann fra klorbleking av papirmasse og inneholdende lave innhold av klorfenoler og klorguajakoler samt høye innhold av maursyre og methanol ble direkte behandlet med en hydrofob zeolitt med sammensetningen Hal<Si>35°72" Innholdet av klorfenoler og klorguajakoler ble redusert med ca. 30%, idet dette innhold refererer seg til andelen av slike forurensninger med kinetiske diametre av under ca 8 Å. Waste water from chlorine bleaching of paper pulp and containing low contents of chlorophenols and chloroguaiacols as well as high contents of formic acid and methanol was directly treated with a hydrophobic zeolite with the composition Hal<Si>35°72" The content of chlorophenols and chloroguaiacols was reduced by approx. 30%, as this content refers to the proportion of such contaminants with kinetic diameters of less than about 8 Å.

Eksempel 5 Example 5

Avløpsluft fra en sprøytelakkeringsboks og inneholdende 200 mg oppløsningsmiddel pr. m 3, først og fremst xylen og lakknaftha, ble behandlet med en hydrofob zeolitt med sammensetningen HAlSi-^O.^- Innholdet av oppløsnings-middel ble redusert til 1 mg pr. m^ luft. Den adsorberte oppløsningsmiddelmengde ble derefter avdestillert og gjenvunnet fra zeolitten. Waste air from a spray painting box and containing 200 mg of solvent per m 3, primarily xylene and lacquer naphtha, was treated with a hydrophobic zeolite with the composition HAlSi-^O.^- The content of solvent was reduced to 1 mg per m^ air. The adsorbed amount of solvent was then distilled off and recovered from the zeolite.

Eksempel 6 Example 6

Avløpsluft inneholdende 2800 mg oppløsningsmiddel pr. m 3 luft fra en sprøytelakkeringsboks ble behandlet med en hydrofob zeolitt med sammensetningen HAlSi-jt-O.^- Innholdet av oppløsningsmiddel i den behandlede luft sank til ca. 1,5 mg pr. m 3. Den adsorberte mengde ble avdestillert og gjenvunnet fra zeolitten. Waste air containing 2800 mg of solvent per m 3 of air from a spray painting box was treated with a hydrophobic zeolite with the composition HAlSi-jt-O.^- The content of solvent in the treated air dropped to approx. 1.5 mg per m 3. The adsorbed amount was distilled off and recovered from the zeolite.

Claims

Procedure for reducing the content of organic compounds in air or water,

characterized in that the air or water is made to pass through a filter comprising a hydrophobic zeolite with the formula HAlSi^C^ or HAlSi25052<»>