DE10039987A1

DE10039987A1 - Verfahren zur Oberflächenreinigung

Info

Publication number: DE10039987A1
Application number: DE10039987A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Meichelboeck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-08-16
Filing date: 2000-08-16
Publication date: 2002-03-07

Abstract

Zum Abtrag und zur Entfernung von festsitzenden organischen Belägen auf Oberflächen, Rohrleitungen und Behältern aus Stahl, Glas, Porzellan und Email wird unter Verwendung von Persulfatzusätzen bei Temperaturen zwischen 40 und 140 DEG C eine saubere und rückstandsfreie Oberfläche erhalten. Zur Durchführung des Verfahrens wird das persulfathaltige Gemisch in dem zu reinigenden Gegenstand auf Temperatur gebracht oder gehalten. Durch die oxidativen Eigenschaften des Persulfats wird der Belag bzw. die Verschmutzung oxidiert und damit angelöst und hebt sich selbstständig von der zu reinigenden Oberfläche ab.

Description

Zum Abtrag und zur Entfernung von festsitzenden organischen Belägen auf Oberflächen, Rohrleitungen und Behältern aus Stahl, Glas, Porzellan und Email, wird unter Verwendung von Persulfatzusätzen bei Temperaturen zwischen 40 und 140°C eine saubere und rückstandsfreie Oberfläche erhalten. Zur Durchführung des Verfahrens wird das persulfathaltige Gemisch in dem zu reinigenden Gegenstand auf Temperatur gebracht, oder gehalten. Durch die oxidativen Eigenschaften des Persulfats wird der Belag bzw. die Verschmutzung oxidiert und damit angelöst und hebt sich selbstständig von der zu reinigenden Oberfläche ab.

Die bisher bekannten Reinigungsverfahren sind meist nicht ohne mechanische Hilfen zu bewerkstelligen und sind auf spezielle Anwendungen beschränkt. Auch gibt es Verfahren welche mit starken Oxidationsmitteln wie Hypochloridzusätzen (Ullmann, 4. Auflage Band 20, Seite 155) (Ullmann, 5. Auflage Band Vol A 7, 1986, Seite 150), oder Chromschwefelsäure arbeiten um eine Oberflächenreinigung zu erreichen, jedoch sind die Zusätze nicht umweltverträglich oder stellen eine Gefährdung des Reinigungspersonals dar. Die Verwendung von hochkonzentrierten Alkalilaugen für die Reinigung von Rohrleitungen, Tanks, Plattenapparaturen aus Edelstahl (Ullmann, 4. Auflage, 1981, Band 20, Seite 154) und auch die Verwendung als Abbeizverfahren und als Abflußreiniger (Ullmann, 5. Auflage Band Vol A 7, 1986, Seite 146, Table 7), ist bekannt. Alkalilaugenmischungen mit Alkoholen sind ebenfalls eine geläufiges Reinigungsverfahren. Hochkonzentrierte Alkalilösungen greifen auch Glas und Emailoberflächen stark an und sind somit nur eingeschränkt nutzbar. Alle diese Verfahren sind in entweder umweltbelastend, oder stark ätzend. Peroxyverbindungen werden als Reinigungsmittelzusätze wegen ihrer desinfizierenden Wirkung zugesetzt und bei sauren bis neutralen Reinigungslösungen angewendet, dabei zeigt die Peressigsäure die schnellste desinfizierende Wirkung. (Ullmann, 5. Auflage Band Vol A 7, 1986, Seite 150). Die oxidative Wirkungsweise von Persulfat wird zum Abbau von Schadstoffen genutzt und in DE 44 30 391 beschrieben. Die wassergelösten Schadstoffe werden hier mit zugesetzten Persulfat/Laugemischungen zwischen 20 und 120°C total abgebaut. Auch die Offenlegungsschrift DE 196 53 426 beschreibt ein Verfahren zum Schadstoffabbau mit Persulfat, wobei hier unter Überdruck bei 130 bis 140°C, über den gesamten pH-Bereich, gearbeitet wird.

Durch die Veröffentlichungen DE 44 30 391 und 196 53 426 wurden Schadstoffabbauverfahren beschrieben, wobei in Wasser gelöste organische Bestandteile bis zum Kohlendioxid aufoxidiert werden. Es wurden keine wasserunlöslichen Beläge oder Verkrustungen behandelt, des weiteren zielten die Veröffentlichungen auf einen Schadstoffabbau und nicht auf ein Ablösen von Belägen ab.

Durch das hohe Oxidationspotentials von Peroxodisulfaten (E = +2,05 V) und die Tatsache der während der Zersetzung SO4-Radikale, sowie Hydroxyl-Radikale, Wasserstoffperoxid, Aktivsauerstoff und unter Umständen Peroxomonosulfate entstehen können, ist eine starke Oxidation von Organika gegeben.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe dieser Erfindung ein schonendes, umweltverträgliches und schnelles Reinigungsverfahren für Oberflächen zu schaffen, welches die Verunreinigung ohne mechanische Bearbeitung vom Untergrund löst.

Das Besondere an dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren ist die Tatsache das sich die Verschmutzung fast selbstständig von der zu reinigenden Oberfläche abhebt. Der Reinigungseffekt tritt wesentlich schneller als bei Verwendung von reinen Alkalilaugen ein. Durch den verhältnismäßig niedrigen Alkalianteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Tatsache, das nach der Reinigung die Lösung nur schwach alkalisch bis neutral vorliegt, ist der Oberflächenangriff durch die Alkalien sehr stark reduziert, bis überhaupt nicht gegeben.

Für das Reinigungsverfahren werden Mischungen aus Alkalilauge und Persulfat bevorzugt, welche der wässrigen Reinigungslösung zugegeben werden. Um eine hohe Nutzausbeute der Reinigungsmischung zu erhalten, ist es vorteilhaft die Reinigungslösung, sowie die zu reinigenden Behältnisse frei von wasserlöslicher Organik zu halten. Bei wasserlöslichen Organikanteilen bewirkt ein Teil des Persulfats die Totaloxidation der Organik und kann so nicht auf die wasserunlöslichen Beläge oder Verkrustungen wirken. Die Alkalilauge dient in der Reinigungslösung als Netzmittel und Quellmittel, wodurch die eigentliche Wirksubstanz, das Persulfat, tief in den Belag eindringen kann. Gleichzeitig wird die sich, durch den Persulfatzerfall, während der Reinigung, bildende Schwefelsäure neutralisiert. Versuche mit minimalen zusätzlichen Zugabe an Netzmittel brachte ebenfalls gut Ergebnisse. Die Reinigungswirkung beschleunigt sich mit der Persulfatzersetzungsgeschwindigkeit die maßgeblich über die Reaktionstemperatur gesteuert werden kann. Die bei der Zersetzung des Persulfats entstehenden O- haltigen Radikale bewirken eine Teiloxidation der organischen Moleküle und damit ein Ablösen der Verschmutzung von der Oberfläche. Vorzugsweise wird die Reinigung bei Temperaturen zwischen 40 und 100°C durchgeführt. Der Persulfatgehalt der wässrigen Reinigungslösung liegt bevorzugt zwischen 0,01 und 1 Mol/l. Der Alkalieinsatz wird bevorzugt der Zersetzungsstöchometrie des Persulfats angeglichen, wobei 2 Mol Lauge pro Mol Persulfat eingesetzt werden. Eine Laugenüberdosierung, oder Unterdosierung wirkt sich lediglich auf den pH-Wert nach dem Reinigungsvorgang aus, so daß auch Zusätze im Gesamtbereich von 0,01 bis 4 Mol zur Anwendung kommen können. Zusätzliche Zusätze von anderen Oxidationsmitteln wie Wasserstoffperoxid, Perborat, Percarbonat und Kaliummonopersulfat haben eine leichte zusätzlich positive Wirkung auf das Ablöseverhalten der Verschmutzung, die aber für das erfindungsgemäße Verfahren nicht von grundsätzlicher Bedeutung ist. Dies ist auf die Gasbildung und damit auf die dabei auftretenden hohen mechanischen Oberflächenkräfte, während der Zersetzung der Perverbindung bei höheren Temperaturen zurückzuführen. Versuche mit Kaliummonopersulfat und Alkalilaugenmischungen zeigten ein deutlich schlechteres Ergebnis als Versuche mit Peroxodisulfaten. Die optimale Kontaktzeit der wässrigen Mischung, das heißt Ablösen der Verschmutzung und sauberer Untergrund, mit der zu reinigenden Oberfläche ist stark abhängig von der eingesetzten Konzentration der Komponenten, der Behandlungstemperatur und der Verschmutzung selbst.

Anhand der nachfolgenden Beispiele soll die Oberflächenreinigung erörtert werden:

Beispiele 1 bis 4

In diesen Beispielen, aus chemischen Pilot- und Betriebsanlagen, wird veranschaulicht, das die erfindungsgemäße Oberflächenreinigung für eine Vielzahl Einsatzfällen geeignet ist. Die aufgeführten Verschmutzungen waren weder mit organischen Lösungsmitteln noch mit Säuren oder Laugen zu entfernen.

Beispiel 5 zeigt eine Anwendung aus dem Haushaltsbereich:

Beispiele 6 bis 12 soll den positiven Effekt durch Zusatz von anderen Perverbindungen und der Zugabe von Netzmittel verdeutlichen, sowie den Vergleich bei einer Mischung von Kaliummonopersulfat mit Natronlauge zeigen.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung mit Mischungen aus Persulfat und Alkalilaugen vorzugsweise zwischen 40 und 100°C durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einem Druck höher als 1 bar und bis 140°C durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Peroxodisulfate als Komponente eingesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Peroxomonosulfate als Komponente eingesetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mischungen aus Peroxodisulfat, Peroxomonosulfat und Alkalilauge eingesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mischungen aus Peroxodisulfat, Wasserstoffperoxid und Alkalilauge eingesetzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mischungen aus Peroxodisulfat, Perborat und Alkalilauge eingesetzt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mischungen aus Peroxodisulfat, Percarbonat und Alkalilauge eingesetzt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mischungen aus Persulfat, Tensidlösung und Alkalilauge eingesetzt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Mischungen aus Persulfatkonzentrationen von 0,01 bis 1 Mol/l und Alkalilaugekonzentrationen von 0,01 bis 4 Mol/l eingesetzt werden.