DD264207A1 - Verwendung von sio tief 2-reichen adsorbenzion zur abwasserbehandlung - Google Patents

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DD264207A1
DD264207A1 DD30699387A DD30699387A DD264207A1 DD 264207 A1 DD264207 A1 DD 264207A1 DD 30699387 A DD30699387 A DD 30699387A DD 30699387 A DD30699387 A DD 30699387A DD 264207 A1 DD264207 A1 DD 264207A1
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Jutta Jurkschat
Karl-Heinz Bergk
Wilhelm Schwieger
Peter Renger
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Univ Halle Wittenberg
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Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung von SiO2-reichen Adsorbenzien zur Abwasserbehandlung. Sie kann bei der Aufarbeitung von Abwaessern der chemischen Industrie, die besonders mit organischen Inhaltsstoffen belastet sind, angewendet werden. Erfindungsgemaess werden Adsorbenzien, bestehend aus SiO2 enthaltenden Zeolithen mit dreidimensionalen poroesen Strukturen und Metallsilikathydrate mit schichtartigen Strukturen der Formel Me2O6 bis 50 SiO2x H2O, wobei Me Wasserstoff, Alkali- oder Erdalkalimetall bedeutet, im Verhaeltnis 1 zu 4-6 bzw. 6 zu 1 bei Temperaturen von 10 bis 100C eingesetzt. Vorzugsweise werden Adsorbenzien, die aus Zeolithen der Pentasilgruppe und Polysilikathydraten des Magadiit-Typs bestehen, verwendet.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Verwendung von SiCVreichen Absorbenzien zi;r Abwasserbehandlung. Sie kann bei der Aufarbeitung von Abwassern der chemischen Industrie angewendet werden und ist besonders für mit organischen Inhaltsstoffen belastete Abwässer geeignet.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Die Fachliteratur beschreibt zahlreiche Verfahren und Möglichkeiten der Abwasserbehandlung (Mangold, K.-H., u.a.:
Abwasserreinigung in der chemische ι und artverwandten Industrie, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1977). Danach beruht die Abtrennung festerund kolloidal gelöster Verunreinigungen vorwiegend auf den Prozessen Flockung, Sedimentation und Filtration. Die Entfernung gelöster Inhaltsstoffe ist durch Ionenaustausch an natürlichen oder synthetisciien austauschfähigen Substanzen oder durch Adsorption an geeigneten Adsorbenzien möglich.
Die Entfernung von gelösten organischen Inhaltsstoffen ist ein besonderes Problem. Viele der hierfür vorgeschlagenen Verfahren und Absorbenzien sind nur für bestimmte Substanzklassen geeignet. Biologische Abwasserbehandlungen setzen die biologische Abbaubarkeit der organischen Verbindungen voraus, welche bei verzweigtkettigen Kohlenwasserstoffen oder aromatischen Verbindungen mit verzweigtkettigen Substituenten nicht gegeben ist.
Die auf Ionenaustausch basierenden Abwasserreinigungsverfahren können nur angewendet werden, wenn die zu entfernenden Stoffe in ionogener Form als einfache oder komplexe Ionen vorliegen. Neutralmoleküle, nichtionogene Tenside und zahlreiche organische Farbstoffe können durch Ionenaustausch nicht oder nur in ungenügender Menge durch Neutraladsorption entfernt werden.
Andere Verfahren basieren darauf, die in. Abwasser enthaltenen Ionen durch Zusatz eines wasserlöslichen Fällungsmittels in eine schwer- bzw. unlösliche Verbindung zu überführen, die anschließend durch Sedimentation aus dem Abwasser entfernt wird. Diese; ibwassertechnologie ist vor allem deshalb nachteilig, weil z. B in Gegenwart komplexer Ionen die Ausbildung einer Fällung durch Entstehung von löslichen komplexen Verbindungen gestört wird. Des weiteren sind bestimmte organische Inhaltsstoffe eines Abwassers in der Lage, als Schutzkolloide zu wirken und entweder die Bildung eines schwerlöslichen Niederschlages zu verzögern oder aber dessen Sedimentation zu verhindern. Nachteilig ist auch, daß die Anwendung von Fällungsmitteln immer einen Überschuß desselben erfordert, so daß eine Verunreinigung des Abwassers mit dem Fällungsmittel erfolgt.
Es sind weiterhin zahlreiche adsorptive Verfahren zur Entfernung von gelösten Abwasserinhalijstoffen bekannt. Dabei werden nach Kienle, H. v., Bäder, E.: Aktivkohle und ihre industrielle Anwendung, F. Enke Verlag, Stuttgart 1950, als Adsorbenzien, Aktivkohlen und nach Wenzel, W., u.a.: Braunkohle-Wärme-Energie 1971,4,125, als Adsorbenzien auch verschiedene Kokssorten eingesetzt. Auch die Verwendung verschiedener silikatischer Substanzen, we der Zeolithtypen A, X und Y sowie Mordenit als reine Substanzen mit definiertem Porendurchmesser ist durch ßreck, D.W.: Zeolite Molecular Sieves, John Wiley & Sons, New York 1974 beschrieben worden.
Nachteile dieser Verfahren sind, daß die Adsorption von Molekülen mit großüm Moleküldurchmesser durch die Porengröße der genannten Adsorbenzien und durch die Anlagerung adsorbierter Moleküle an der Oberfläche des Adsorbens steiisch behindert
Bei Verwendung von Schichtalumosilikaten (Tone) als Adsorbenzien erschwert deren Quellung eine Abtrennung des beladenen Adsorbens vom gereinigten Abwasser.
Die Entfernung gelöster organischer Verbindungen mit Hilfe alumosilikatischer Zeolithe ist unbefriedigend, weil diese aufgrund ihres hydrophilen Charakters die Verbindungen nur ungenügend adsorbieren. Die genannten Nachteile verdeutlichen, daß die Entfernung gelöster organischer Stoffe aus Abwässern nur in speziellen Fällen möglich und ein von den Verunreinigungen unabhängiges Adsorbens noch nicht bekannt ist.
ZN der Erfindung
Ziel der Erfindung ist eine weitgehend von den Verunreinigungen unabhängige Abwasserbehandlung, die ökonomisch vorteilhaft angewendet werden kann.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Adsorption geeignete wasserunlösliche Substanzen zu finden, die in bekannten Abwassertechnologien eine weitgehend von den Verunreinigungen unabhängige Wirkung besitzen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Adsorbenzien, bestehend aus SiO2 enthaltenden Zeolithen mit dreidimensionalen porösen Strukturen und Metallsilikathydraten mit schichtartigen Strukturen der Formel IvIe2O · 6 bis 50SiO2 · x H2O. wobei Me Wasserstoff, Alkali- oder Erdalkalimetall bedeutet, im Verhältnis 1 zu 4 bis 6 bzw. 6 zu 1 bei Temperaturen von 10 bis 1000C eingesetzt werden.
Es ist überraschend, daß bei Verwendung eines Adsorbens aus SiO2 enthaltenden Zeolithen mit dreidimensionalen porösen Strukturen und Metallsilikathydraten mit schichtartigen Strukturen ein hoher Reinigungseffekt an Abwässern mit verschiedenen organischen Inhaltsstoffen erreicht wird. Das Verhältnis von SiO2 enthaltenden Zeolithen mit dreidimensionaler poröser Struktur zu Metallsilikathydraten mit schichtartiger Struktur kann den Wasserinhaltsstoffen entsprechend verändert werden. Abwässer, die stark mit stickstoffhaltigen Varbindungen belastet sind, werden erfindungsgemäß mit einem Adsorbens mit hohem Schichtsilikatanteil (1 zu 4 bis 6) gereinigt, während bei alkoholhaltigen Abwässern Adsorbenzien mit größerem Anteil an dreidimensionalen porösen Strukturen (6 zu 1) vorteilhaft verwerdet werden. SiO2 enthaltende Zeolithe mit dreidimensionalen porösen Strukturen im Sinne der Erfindung sind solche mit einem Si/Al-Verhältnis von 1 bis o°, wie die Zeolithe der Typen A, X, Y, Mordenit, Erionit und Offretit sowie hochsilikatische Zeolithe der Pentasilgruppe (ZSM-5, ZSM-11, Silicalit), der Faujasitgruppe (ZSM-20) und der Offretit-/Erionitgruppe (ZSM-18, ZSM-21).
Erfindungsgemäß werden bevorzugt die Zeolithe des Pentasil-Typs verwendet.
Für die erfindungsgemäße Verwendung ist die lonenform der genannten SiO2 enthaltenden Zeolithe ohne Einfluß, besonders bei denen mit einem Porenradius > 5Ä, so daß sie in der direkt aus der Synthese anfallenden Na-Form hydratisiert eingesetzt werden. Als Metallsilikathydrate mit schichtartigen Strukturen werden vorteilhaft Polysilikathydrate nach DD 221723, DD 220585, DD 220586 und DD 220584 verwendet. Hierzu zählen die Natriumpolysilikathydrate Magadiit, Kanemit, Makatit, Keniait und Merit sowie die Kaliumpolysilikathydrate der allgemeinen Formel K2O -xSiO2-yH2O (x = 3 bis 48, y = 1 bis 20).
Als besonders vorteilhaft im Sinne der Erfindung sind Polysilikathydrate des Magadiit-Typs verwendbar.
Die erfindungsgemäß verwendeten Adsorbenzien können durch eine Mischung von Pulverformen der genannten dreidimensionalen porösen Zeolithe und der Metallsilikathydrate mit Schichtstruktur, Homogenisierung und anschließende Verformung nach DD 227887 hergestellt werden. Diese Herstellung ist besonders vorteilhaft, um Adsorbonzien für Abwasser mit speziellen Inhaltsstoffen zu gewinnen.
Die erfindungsgemäß verwendeten Adsorbenzien lassen sich aber auch in bekannter Weise durch gezielte Synthese in Gegenwart organischer Verbindungen direkt herstellen (Itabashi, K., u. a.: Synthesis and characteristic properties of siliceous mordenite. Zeolites 6 [1986] January; Gatti, F., u. a.: Effect of the aluminium content on the ZSM-5 zeolite crystallization in the presence of alkanol amine, Zeolites 6 [1986] July).
Die erfindungsgemäße Verwendung der Adsorbenzien kann im batch-Verfaliren diskontinuierlich oder im Säulenverfahren kontinuierlich durchgeführt werden. Damit lassen sich die Adsorbenzien in bekannten Abwassertechnologien, z. B.
Adsorberkolonne, Filtration mit Sekundär- und Primäranschwemmung verwenden.
Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich daraus, daß die genannten Adsorbenzien eine hohe Adsorptionskapazität für ionogene und neutrale Moleküle besitzen, wobei das Konzentrationsve.-hältnis von ionogenen und neutralen Inhalisstoffen die Verwendung der Adsorbenzien nicht einschränkt.
Weiterhin ist die Verwendung der Adsorbenzien dadurch vorteilhaft, daß die genannten Substanzen hydrolyse- und säurestabil sind, so daß auch saure Abwässer gereinigt werden können.
Ausf Uhrungsbeispiele
Beispiel 1
50 ml Abwasser der Farbstoff herstellung mit einem CSV-Wert von 16612mg O2/11 Abwasser wurden im batch-Verfahren bei 20°C4h mit 0,5g Adsorbens behandelt.
Als Adsorbens wurde ein pulverförmiger hochsilikatischer Zeolith verwendet, welcher nach DD 207186, Beispiel 1 hergestellt wurde. Nach 4h wurde das Abwasser durch Filtration entfernt, der CSV-Wert betrug 12015g O2/11 Abwasser. Bezogen auf den CSV-Wert betrug der Reinigungseffekt 27,7%.
Beispiel 2
50 ml Abwasser der Farbstoffherstellung mit einem CSV-Wnrtvon 16612mg O2/11 Abwasser wurden im batch-Verfahren bei 2O0C 4h mit 0,5g Adsorbens behandelt.
Als Adsorbens wurde ein pulverförmiges Metallsilikathydra', mit Schichtstruktur verwendet, welches nach DD 220585, Beispiel 1 hergestellt wurde. Nach 4 h wurde das Abwasser durch Filtration entfern!, der CSV-Wert betrug 11773mg O2/11 Abwasser. Bezogen duf den CSV-Wert betrug der Reinigungseffekt 29,1 %.
Beispiel 3
50 ml Abwasser der Farbstoffherstellung mit einem CSV-Wert von 16612 mg O2/11 Abwasser wurden im batch-Verfahren bei 200C 4h mit 0,5g Adsorbens behandelt.
Das Adsorbens bestand aus einer Mischung aus einem polverförmigen hochsilikatischen Zeolith und dem pulverförmiger! Schichtsilikat llerit im Ma.-Verhältnis 1:1.
Der hochsiljkatische Zeoüth wurde nach DD 20718G, Beispiel 1, das Schichtsilikat Merit nach DD 220585, Beispiel 1, hergestellt. Nach 4 h wurde das Abwasser durch Filtration entfernt, der CSV-Wert betrug 7 096mg O2/11 Abwasser. Bezogen auf den CSV-Wert betrug der Reinigungseffekt 57,3%.
Beispiel 4
50 ml Abwasser der Farbstoffherstellung mit einem CSV-Wen von 16612 mg O2/II Abwasser wurden im batch-Verfahren bei 2O0C 4h mit 0,5g Adsorbens behandelt.
Das Adsorbens bestand aus einer Mischung aus einem pulverförmigen hochsilikatischen Zeolith und dem pulverförmigen Schichtsilikat Magadiit im Ma.-Verhältnis 4:1.
Der hochsilikatJsche Zeolith wurde nach DD 207 136, Beispiel 1, das Schichtsilikat Magadiit nach DD 221723, Beispiel 1, hergestellt. Nach 4h wurde das Abwasser durch Filtration entfernt, der CSV-Wert betrug 8117mg O2/11 Abwasser. Bezogen auf den CSV-Wert betrug der Reinigungseffekt 51,1 %.
Beispiel 5
50ml Abwasser der Farbstoff herstellung mit einem CSV-Wert von 16612 mg O2/11 Abwasser wurden im batch-Verfahren bei 200C 4h mit 0,5g Adsorbens behandelt.
Das Adsorbens bestand aus einer Mischung aus einem pulverförmigen hochsilikatischen Zeolith und dem Schichtsilikat Kaliumsilikathydrat im Ma.-Verhältnis 1:4.
Der hochsilikatische Zeolith wurde nach DD 207186, Beispiel 1, das Schichtsilikat Kaliumsilikathydrat nach DD 220584, Beispiel 2, hergestellt. Nach 4h wurde das Abwasser durch Filtration entfernt, der CSV-Wert betrug 1113mg O2/11 Abwasser. Bezogen auf den CSV-Wert betrug der Reinigungseffekt 93,3%.
Beispiele
50ml Abwasser der Farbstoffherstellung mit einem CSV-Wert von 16612mg O2/11 Abwasser wurden im batch-Verfahren bei ,2O0C 4h mit 0,5g Adsorbens behandelt.
Das Adsorbens, bestehend aus einem hochsilikatischen Zeolith und dem Schichtsilikat Magadiit im Ma.-Verhältnis 1:4, wurde durch Verpressen der pulverförmigen Produkte, anschließendem Zerkleinern und Aussieben der Teilchenfraktion hergestellt.
Die verformte SiC^-reiche silikatische Verbindung wurde nach DD 227887, Beispiel 3, hergestellt. Nach 4h wurde das Abwasser durch Filtration entfernt, der CSV-Wert betrug 4838mg O2/11 Abwasser. Bezogen auf den CSV-Wert betrug der Reinigungseffekt
Beispiel 7
Ein Abwasser der Farbstoffherstellung mit einem CSV-Wert von 16612 mg O2/11 Abwasser wurde im Säulenverfahren mit einem Adsorbens behandelt.
Das Adsorbens, bestehend aus einem hochsilikatischen Zeolith und dem Schichtsilikat Magadiit im Ma.-Verhältnis 4:1, war durch Verpressen der pulverförmigen Produkte, anschließendem Zerkleinern und Aussieben der Kugelteilchen nach DD 2 27887, Beispiel 3, hergestellt worden.
2 g des verformten Produktes mit einer Teilchengröße von 315pm-630(im wurde in einer Säule angeordnet und das Abwasser mit einer Geschwindigkeit von 2,5ml/min darübergeleitet.
Nach einem Durchsatz von 300ml betrug der CSV-Wert 10664mg O?/11 Ablauge, welches einen Reinigungseffekt von 35,8% entspricht.
Beispiele
50ml Abwasser der Farbstoffherstellung mit einem CSV-Wert von 16612mg O2/11 Abwasser wurden im batch-Verfahren bei 20cC 4 h mit 0,5g Adsorbens behandelt.
Das Adsorbens bestand aus einer Mischung aus einem Zeolith vom Typ NaY und dem Schichtsilikat Kaliumsilikathydrat im Ma.-Verhältnis 1:1,
Der Zeolith vom Typ NaY wurde nach kommerziellen Methoden, das Schichtsilikat Kaliumsilikathydrdt nach DD 2 20584, Beispiel 2, hergestellt. Nach 4h wurde das Abwasser durch Filtration entfernt, der CSV-Wert betrug 3427 mg O2/11 Abwasser. Bezogen 3V-Wert betrug der Reinigungseffekt 79,4%.

Claims (3)

1. Verwendung SiO2-reichen Absorbenzien zur Abwasserbehandlung, gekennzeichnet dadurch, daß Adsorbenzien, bestehend aus SiO2 enthaltenden Zeolithen mit dreidimensionalen porösen Strukturen und Metallsilikathydraten mit schichtartigen Strukturen der Formel Me2O · 6 bis 50SiO2 · xH20, wobei Me Wasserstoff, Alkali- oder Erdalkali bedeutet, im Verhältnis 1 zu 4 bis 6 bzw. 6 zu 1 bei Temperaturen von 10 bis 1000C eingesetzt werden.
2. Verwendung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die SiO2 enthaltenden Zeolithe mit dreidimensionalen porösen Strukturen Zeolithe der Typen A, X, Y, Mordenit, Erionit und Offretit sowie hochsilikatische Zeolithe der Pentasilgruppe, der Faujasitgruppe und der Offretit-/ Erionitgruppe, vorzugsweise Zeolithe der Pentasilgruppe, sind.
3. Verwendung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die MetallsilikathyHrate mit schichtartigen Strukturen die Natriumpolysilikathydrate Magadiit, Kanemit, Makatit, Keniait und Merit sowie die Kaliumsilikathydrate der allgemeinen Formel K2O · xSiO2 · y H2O mit χ = 3 bis 48 und y = 1 bis 20, vorzugsweise Polysilikathydrate vom Magadiit-Typ und Kaliumsilikathydrat-Typ, sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT401927B (de) * 1993-10-08 1996-12-27 Garuda Consulting & Holding Gm Verfahren zum reinigen betrieblicher abwässer von darin gelösten organischen stoffen, insbesondere stärke oder zellstoff

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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AT401927B (de) * 1993-10-08 1996-12-27 Garuda Consulting & Holding Gm Verfahren zum reinigen betrieblicher abwässer von darin gelösten organischen stoffen, insbesondere stärke oder zellstoff

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