DE19630043A1 - Manganhaltiger Katalysator zur Oxidation von Verunreinigungen in sauren Abwässern - Google Patents
Manganhaltiger Katalysator zur Oxidation von Verunreinigungen in sauren AbwässernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen vollmetallischen Katalysator
zur Oxidation von Verunreinigungen in sauren Abwässern in
Gegenwart von Wasserstoffperoxid und Sauerstoff.
Es ist bekannt, Abwasserverunreinigungen mittels
manganhaltiger Vollmetallkatalysatoren zu reinigen
[J. Koppe und U. Heubner: Chemie Umwelt Technik (1995/96)
34-37]. Der dort beschriebene Vollmetallkatalysator
enthält als Hauptkomponente Mangan. Dadurch bedingt tritt
im pH-Bereich unterhalb von 5 eine stark zunehmende
Manganlöslichkeit auf. Das führt zu einer spürbaren
Belastung des Abwassers mit Manganionen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
leistungsfähigen vollmetallischen manganhaltigen
Katalysator zur Oxidation von Verunreinigungen in sauren
Abwässern zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine
Legierung, bestehend aus (in Masse-%) 10 bis 40% Mn,
10 bis 25% Cr und 50 bis 70% Fe als Rest, die bei
Temperaturen im Bereich von 300 bis 1200°C für eine
Zeit von 0,3 bis 3 Stunden in sauerstoffhaltiger
Atmosphäre thermisch behandelt worden ist.
Die Löslichkeit wird neben der Katalysatorzusammensetzung
auch durch die Verweilzeit des wasserstoffperoxidhaltigen
Abwassers am Katalysator stark beeinflußt. Verweilzeiten
des Abwassers am Katalysator über 15 bis 30 Minuten
hinaus erhöhen die Löslichkeit des Katalysators, ohne daß
der oxidative Abbau der Verunreinigungen verbessert wird.
Verweilzeiten des Abwassers am Katalysator unterhalb
einer Minute führen zu einem unzureichenden Abbau der
Verunreinigungen im Abwasser.
Optimal sind Verweilzeiten im Bereich von 1 bis 5
Minuten. Dabei kann es zweckmäßig sein, das Abwasser im
Kreislauf mehrmals über den Katalysator zu pumpen.
Dieser Legierung können metallurgisch bedeutsame Zusätze,
wie Nickel, Silizium, Molybdän, Titan, Niob, Kupfer,
Schwefel, Phosphor, Aluminium, Kohlenstoff, Stickstoff
oder andere Elemente der 3. bis 6. Hauptgruppe und/oder
der 1. bis 8. Nebengruppe des Periodensystems der
Elemente bis insgesamt 5 Masse-% zugesetzt werden.
Der Katalysator kann in Form von Draht, Blech, Folien,
Spänen, Pulver oder einer anderen Form vorliegen, welche
die Ausbildung einer hinreichend großen wirksamen
Oberfläche gewährleistet. Insbesondere die
Ausführungsform Draht gestattet die Einbringung des
Katalysators in Abwasserströmen bei Einhaltung eines sehr
geringen Strömungswiderstandes.
Durch eine thermische Behandlung bei Temperaturen im
Bereich von 500 bis 1200°C für eine Zeit von 0,05 bis
3 Stunden in sauerstoffhaltiger Atmosphäre kann ein
etwaiger Abfall in der Aktivität des Katalysators
kompensiert werden.
Ein nicht mehr regenerierbarer Katalysator wird
eingeschmolzen und steht dann erneut als
Legierungsmaterial zur Verfügung. Der erfindungsgemäße
Katalysator bewirkt in Gegenwart von Wasserstoffperoxid
die Oxidation von Verunreinigungen auch in sauren
Abwässern.
Die Erfindung wird durch nachfolgende Beispiele näher
erläutert (alle Angaben in Masse-%):
2,0 g Draht mit einem Durchmesser von 0,3 mm einer
Legierung, bestehend aus 24,5% Mn, 16,5% Cr und 56,5%
Fe, sowie 0,7% Cu, 1,0% Mo, 0,45% N und Rest Ti, Nb,
Ni, Si, Al, S, P, C wurde eine Stunde lang bei 850°C im
Muffelofen unter Luftatmosphäre geglüht.
Nach dem Abkühlen wurde dieser Katalysator in 50 ml einer
sauren wäßrigen Lösung mit einem pH von 3, die 5 mg/l
Methylenblau enthielt, gegeben. Die Temperatur der Lösung
betrug 19°C. Unmittelbar danach erfolgte die Zugabe von
0,5 ml 30-%iger Wasserstoffperoxidlösung. Nach 60 Minuten
waren 56% des Methylenblaufarbstoffes zerstört. In der
Lösung wurden 8,5 mg/l Mangan gefunden.
3,4 kg Draht mit einem Durchmesser von 0,3 mm aus dem
gleichen Katalysator wie im Beispiel 1 wurden in Form
eines Drahtgewirkes mit einer Gewirkdichte von 0,34 kg/l
in einen zylindrischen 10-Liter-Reaktor gefüllt.
Anschließend wurden 100 l einer wäßrigen Lösung, die
5 mg/l Methylenblau enthielt und einen pH-Wert von 2
aufwies, versetzt mit 0,5 Liter 30-%iges Wasserstoffper
oxid, mit einem Volumenstrom von 500 l/h bei einer
Temperatur von 20°C fünfmal durch den Reaktor gepumpt.
Die Verweilzeit des Abwassers am Katalysator betrug bei
dieser Verfahrensweise pro Durchlauf 1,2 Minuten.
Der Methylenblauumsatz betrug 87%. Es wurden 1,2 mg/l
Mangan in der Lösung gefunden. Derartige Manganmengen
sind unproblematisch für die Natur. Unter den hier
beschriebenen Bedingungen beträgt die Standzeit
derartiger Katalysatoren mindestens 6 Monate.
Ein Vergleich mit einem Katalysator aus dem Stand der
Technik zeigt die gravierenden Unterschiede in der
Belastung des Abwassers mit Manganionen. Hierbei wurden
2,0 g eines Katalysators, bestehend aus mehr als 50%
Mangan und Nickel sowie Kupfer als einzigen
Legierungskomponenten, in Drahtform mit einem Durchmesser
von 0,3 mm unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel
1 getestet.
Nach 60 Minuten waren lediglich 27,0% des
Methylenblaufarbstoffes zerstört. In der Lösung wurden
jedoch 86 mg/l Mangan gefunden.
Claims (3)
1. Manganhaltiger Katalysator zur Oxidation von
Verunreinigungen in sauren Abwässern in Gegenwart von
Wasserstoffperoxid und Sauerstoff,
gekennzeichnet durch eine im
Temperaturbereich von 300 bis 1200 °C 0,3 bis 3 h lang
in sauerstoffhaltiger Atmosphäre thermisch behandelte
Legierung, bestehend aus (in Masse-%) 10 bis 40% Mn, 10
bis 25% Cr und 50 bis 70% Fe als Rest.
2. Manganhaltiger Katalysator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß er zusätzlich mindestens drei der Elemente Nickel,
Molybdän, Titan, Niob, Kupfer, Schwefel, Phosphor,
Aluminium, Kohlenstoff, Stickstoff oder andere Elemente
der 3. bis 6. Hauptgruppe und/oder der 1. bis 8.
Nebengruppe des Periodensystems der Elemente bis
insgesamt 5 Masse-% enthält.
3. Verfahren zur Oxidation von Verunreinigungen in
sauren Abwässern in Gegenwart von Wasserstoffperoxid und
Sauerstoff mittels eines Katalysators nach Anspruch 1
oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Katalysator 1 bis 60 Minuten lang mit dem zu
behandelnden wasserstoffperoxidhaltigen Abwasser dadurch
in Kontakt gebracht wird, daß das wasserstoffperoxid
haltige Abwasser mehrfach überläuft oder durchläuft.
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Publications (1)
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| Country | Link |
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- 1996-07-25 DE DE1996130043 patent/DE19630043A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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