DE19706813A1 - Sorptionsstoff für Gase und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Sorptionsstoff für Gase und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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Description
Der erfindungsgemäß hergestellte Ad- und Absorptionsstoff kann
angewendet werden für die Abscheidung von Schad- oder Nutzga
sen aus Luft oder aus Gasgemischen.
Für die Abscheidung von Schad- oder Nutzgasen aus Luft oder
aus Gasgemischen werden in Abhängigkeit von den jeweiligen
Rahmenbedingungen eine Vielzahl unterschiedlicher körniger
oder pulvriger Adsorptionsstoffe in Form z. B. von Aktivkok
sen, Aktivkohlen, Zeolithen und polymeren Kunststoffen oder
Chemikalien und spezifisch wirkende Lösungsmittel oder Suspen
sionen aus Wasser und partiell löslichen Adsorptionsstoffen,
wie Kalkstein bzw. Löschkalk, verwendet. Die abzuscheidenden
Gase werden von den genannten Stoffen durch physikalische oder
chemische Bindekräfte sorbiert.
Die wesentlichsten Nachteile bei der Herstellung der bekannten
Sorptionsstoffe sind der hohe verfahrenstechnische und/oder
energetische Aufwand und die daraus resultierenden hohen Prei
se. Oft fallen nicht verwertbare Ab- und/oder Nebenprodukte
an. Die bekannten Sorptionsstoffe verfügen zudem teilweise
über eine nur geringe Aufnahmekapazität für spezielle Gase.
Nach dem Gebrauch ist ein hoher Aufwand für die Regenerierung
oder Entsorgung der Sorptionsstoffe erforderlich. Einige der
bekannten Sorptionsstoffe stehen nur begrenzt zur Verfügung.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Auswahl von Ad- und Absorp
tionsstoffen (in der weiteren Beschreibung als Sorptionsstoffe
bezeichnet) zu erweitern. Der erfindungsgemäße Sorptionsstoff
soll in großen Mengen und billig zur Verfügung stehen und mit
vergleichsweise geringem technologischen und energetischen
Aufwand ohne Ab- und Nebenprodukte herstellbar sein.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß aus ma
kromolekularen Strukturbausteinen mit einem hohen erschließ
baren Bindevermögen für Gase bestehende Pflanzenstoffe bzw.
pflanzenstämmige Produkte unter geeigneten Milieubedingungen
intensiv zerkleinert und in eine wäßrige Suspension überführt
werden.
Es sind Pflanzenstoffe besonders geeignet, die sich in der
Wachstumsphase befinden und deren Strukturbausteine noch nicht
durch natürliche Reifeprozesse oder durch Trocknung auf nied
rige Wassergehalte entaktiviert und verfestigt sind. Solche
Pflanzenstoffe sind insbesondere frisches Gras, grüne Futter
pflanzen, junge unausgereifte Getreidepflanzen.
Geeignete Pflanzenstoffe sind auch Teilprodukte und Umwand
lungsprodukte von nachwachsenden Rohstoffen, die im Rahmen von
Extraktions-, Aufschluß- und Umwandlungsreaktionen anfallen
und deren Reaktivität leicht durch Zerkleinerung aktivierbar
ist. Dazu gehören u. a. ausgelaugte Zuckerrübenschnitzel und
ausgelaugtes Zuckerrohr.
Auch können Pflanzenstoffe als Ausgangsmaterial genutzt wer
den, deren komplexer makromolekularer Aufbau durch biochemi
sche Reaktionen und/oder durch Inkohlungsprozesse in reaktive
und leicht aufschließbare Strukturen umwandelbar ist. Solche
Stoffe sind zum Beispiel Braunkohlen mit einem hohen Huminsäu
regehalt und für die Zerkleinerung günstigen petrographischen
Bestandteilen oder durch Klassierung abgetrennte Kornfraktio
nen von Braunkohlen.
Auch sind durch Gärung und/oder Kompostierung und damit durch
Einwirkung von Bakterien und/oder Pilzen veränderte Pflanzen
stoffe geeignet.
Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Sorptionsstoffes
werden die Pflanzenstoffe einem intensiven mechanischen Auf
schluß unterzogen, bei dem die latenten reaktiven Molekül
strukturen freigelegt und/oder erzeugt werden. Die Pflanzen
stoffe werden dazu einer besonders intensiven Zerkleinerung
mit hoher Druck-, Schlag- und vor allem Scherbeanspruchung in
einem wäßrigen Milieu unterzogen.
Bei dieser Naßaufschlußmahlung begünstigt das Wasser durch
Löse- und Quellprozesse die Aufspaltung der komplexen Molekül
verbände. Das Wasser hat zudem die Aufgabe, die während der
Zerkleinerung freigelegten polarisierten und dissoziations
fähigen Gruppen sowie die aufgebrochenen Bindekräfte durch
Hydratisierung zu konservieren und vor ungewollten vorzeitigen
Reaktionen mit gelöster und/oder dispergierter Feststoffsub
stanz oder mit Gasen zu schützen.
Der Zerkleinerungsprozeß erfolgt mit hoher Intensität und über
einen längeren Zeitraum. Der Aufschlußprozeß kann durch Erwär
mung der Rohstoffe vor oder während der Mahlung sowie durch
Einsatz stoffspezifischer Aufschlußhilfsstoffe verstärkt wer
den.
Die Pflanzenstoffe werden auf eine hohe Feinheit zerkleinert,
wobei ein möglichst hoher Anteil der ursprünglichen Ausgangs
stoffe gelöst, kolloidal dispergiert und auf Partikelgrößen
von vorzugsweise < 100 µm gebracht wird. Die Kornform der
Partikel und die maximale Korngröße des Mahlgutes bedürfen
keiner besonderen Festlegungen, vorausgesetzt, daß die gröbe
ren Partikel ebenfalls reaktiv sind.
Für die Zerkleinerung der Pflanzenstoffe auf hohe Feinheit im
wäßrigen Milieu sind z. B. Schwingmühlen und Rührwerksmühlen
gut geeignet. Die Pflanzenstoffe können nach Bedarf einzeln
oder in geeigneter Kombination zerkleinert werden.
Der Sorptionsstoff kann auch durch Abtrennung der feindisper
sen Mahlgutfraktion von dem weniger reaktiven Grobgut durch
Naßsiebung während oder nach der Naßmahlung hergestellt wer
den. Der Trockensubstanzgehalt der Suspension kann über das
Wasser-Rohstoff-Verhältnis bei der Mahlung und/oder durch Ver
dünnung oder Abfiltration eines Teiles des Wassers nach dem
Mahlprozeß nach Bedarf verändert werden.
Zur Abscheidung der Schadstoff- oder Nutzgase werden die Gas
gemische in die wäßrigen Suspensionen des Sorptionsstoffes
eingeleitet. Die Naßsorption erfolgt unter den für jeden An
wendungsfall zu optimierenden Verweilzeitbedingungen. Zur
Erzielung günstiger Reaktionsbedingungen werden die fein ver
teilten Gasblasen und die Suspension in bekannter Weise turbu
lent vermischt. Es ist vorteilhaft, die zu reinigenden Gas
blasen während des Sorptionsprozesses z. B. durch Rührer oder
durch Mahlorgane auf eine möglichst geringe Größe zu zerstö
ren.
Die Erfindung soll nachfolgend an drei Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden.
Miozäne Weichbraunkohle mit geringem Aschegehalt von etwa
6% (d) wird als Rohkohle mit einer Rohrschwingmühle bei einem
Rohkohle-Wasser-Masseverhältnis von 1 : 2 bei 40°C auf eine
hohe Feinheit von 95% Masseprozent mit der Korngröße ≦ 200 µm
zerkleinert. Die Kohlesuspension wird in einem Rührreaktor mit
SO2-haltiger Luft (10 000 ppm SO2) intensiv vermischt. Das SO2
wird vollständig durch Sorptionsprozesse aus der Luft abge
schieden. Die Durchbruchskennlinie steigt nach vollständiger
Beladung der fein dispergierten Weichbraunkohle steil bis zur
Ausgangskonzentration des SO2 in der Luft an. Es wird eine
spezifische Beladung der dispergierten Kohle von 0,088 g SO2 je
Gramm Braunkohle (bezogen auf Trockensubstanz) erreicht. Der
Schwefelgehalt der Braunkohle steigt durch die Aufnahme von SO2
von 0,5% (d) vor der Abscheidung auf 2,3% nach der SO2-Auf
nahme an.
Die Kornfraktion 0-1 mm von einer auf etwa 0-6 mm vorzer
kleinerten Rohbraunkohle wird mit einer Rohrschwingmühle mit
Wasser bei einem Rohkohle-Wasser-Masseverhältnis von 1 : 2 bei
100°C auf eine hohe Feinheit ≦ 200 µm gemahlen. Die Kohlesus
pension wird in einem Rührreaktor mit SO2-haltiger Luft (10 000
ppm SO2) vermischt. Das SO2 wird vollständig durch Sorptions
prozesse aus der Luft abgeschieden. Die Durchbruchskennlinie
steigt nach vollständiger Beladung der fein dispergierten
Weichbraunkohle steil bis zur Ausgangskonzentration des SO2 in
der Luft an. Es wird eine spezifische Beladung der dispergier
ten Kohle von 0,095 g SO2 je Gramm Braunkohle (bezogen auf
Trockensubstanz) erreicht.
Frisches Wiesengras wird in einer Rohrschwingmühle mit Wasser
bei einem Gras-Wasser-Masseverhältnis von 1 : 2,5 in eine Sus
pension mit 4,6% Trockensubstanz überführt. Die Grassuspen
sion wird in einem Rührreaktor mit SO2-haltiger Luft (10 000 ppm
SO2) kontaktiert. Der Verlauf der Durchbruchskurve ist analog
der Beispiele 1 und 2. Es wird eine spezifische Beladung der
Graspartikel von 0,072 g SO2 pro Gramm Trockensubstanz des
Grases erreicht.
Claims (11)
1. Sorptionsstoff für Gase, bestehend aus einer feindispersen
wäßrigen Suspension feinaufgemahlener Pflanzenstoffe, die
sich in der Wachstumsphase befindliche, unausgereifte Grün
pflanzen und/oder durch biochemische Prozesse veränderte
Pflanzenstoffe und/oder durch Inkohlungsprozesse veränderte
Pflanzenstoffe und/oder durch Extraktion und/oder chemi
schen Aufschluß veränderte Pflanzenstoffe sein können.
2. Verfahren zur Herstellung eines Sorptionsstoffes für Gase,
dadurch gekennzeichnet, daß Pflanzenstoffe, die sich in der
Wachstumsphase befindliche, unausgereifte Grünpflanzen
und/oder durch biochemische Prozesse veränderte Pflanzen
stoffe und/oder durch Inkohlungsprozesse veränderte Pflan
zenstoffe und/oder durch Extraktion und/oder chemischen
Aufschluß veränderte Pflanzenstoffe sein können, in wäß
rigem Milieu intensiv zerkleinert und dabei in eine wäß
rige Suspension überführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß als sich in der Wachstumsphase befindliche unausgereife
Grünpflanzen frisches Gras, grüne Futterpflanzen und/oder
junge unausgereifte Getreidepflanzen verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei den durch biochemische Prozesse veränderten
Pflanzenstoffen um solche handelt, die durch die Einwirkung
von Bakterien und/oder Pilzen biochemisch verändert wurden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß als durch Inkohlungsprozesse veränderte Pflanzenstoffe
Braunkohlen mit hohem Huminsäuregehalt und für die Zerklei
nerung günstigen petrographischen Bestandteilen und/oder
durch Klassierung abgetrennte Kornfraktionen von Braunkoh
len verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß als durch Extraktion und/oder chemischen Aufschluß
veränderte Pflanzenstoffe ausgelaugte Zuckerrübenschnitzel
und/oder ausgelaugtes Zuckerrohr verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pflanzenstoffe unter hoher Druck-, Schlag- und/oder Scher
beanspruchung zerkleinert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pflanzenstoffe vor oder während der Naßmahlung erwärmt
werden.
9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pflanzenstoffe unter Zusatz von Aufschlußhilfsstoffen zer
kleinert werden.
10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Suspension durch Naßsiebung während oder nach der Naßmah
lung gewonnen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für
die Naßmahlung Schwingmühlen oder Rührwerksmühlen genutzt
werden.
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1997
- 1997-02-21 DE DE1997106813 patent/DE19706813A1/de not_active Ceased
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