DE2129459A1

DE2129459A1 - Verfahren zur chemischen regeneration von erschoepften aktivkohlen

Info

Publication number: DE2129459A1
Application number: DE19712129459
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl-Chem Maier; Dietrich Dipl-Ing Rolke; Heinrich Prof Dr Sontheimer
Original assignee: MAIER DIETRICH DIPL CHEM; ROLKE DIETRICH DIPL ING
Current assignee: MAIER DIETRICH DIPL CHEM; ROLKE DIETRICH DIPL ING
Priority date: 1971-06-14
Filing date: 1971-06-14
Publication date: 1973-01-11
Also published as: DE2129459C3; DE2129459B2

Description

VERFAHREN ZUR CHEMISCHEN REGENERATION VON ERSCHÖPFTEN AKTIVKOHLEN Es ist allgemein bekannt, erschöpfte Aktivkohlen, die mit organischen Substanzen beladen sind, thermisch zu regenerieren. Hierbei werden solche Kohlen, die zum Beispiel bei der Reinigung von Oberflächen- oder Abwasser verwendet werden, in der Regel bei Temperaturen zwischen 500 und 800° C mit aktivierenden Gasen und Dämpfen, wie N2 2 ob - Gemischen, Kohlendioxid oder Wasserdampf behandelt. Häufig erfolgt diese Regenerast ion in Drehrohröfen, Etagenöfen oder Wirbelschichtreaktoren.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, für die Regenerierung von Aktivkohle chemische Verfahren bzw. Extraktionsverfahren zu verwenden. Diese chemischen Regenerationsverfahren blieben jedoch hinsichtlich ihrer praktischen Ahwendüng meist auf wenige Spezialfälle beschränkt, bei denen die Beladung der Aktivkohle in qualitativer und quantitativer Hinsicht genau bekannt war.
So wurde h. a. vorgeschlagen, die für die Regeneration der Abwässer aus der Diphenylaminproduktion verwendete Aktivkohle durch eine Extraktion mit Diäthyläther zu reinigen. Für die Regeneration einer erschöpften Aktivkohle aus der Reinigung von Phenol- und Kresol-Abwässern wurde eine Extraktion mit den organischen Lösungsmitteln Äthanol, Isopropanol, Isobutanol sowie Dichloräthan durchgeführt. Eine in der Raffinerie-Abwasserreinigung verwendëte Aktivkohle wurde nach deren Erschöpfung durch Extraktion mit Benzin (Destillationsbereich 80 - 100° C) und anschließendes Erhitzen auf 130 - 150° C regeneriert.
Während bei den oben erwähnten Spezialfällen die chemische Regeneration meist zufriedenstellend und mit hohen Wirkungsgraden ablief, gelingt mit den oben erwähnten Arbeitsweisen meist nur eine partielle und unvollständige Regeneration bei solchen Aktivkohlen, die mit einem in seiner Zusammensetzung weitgehend oder völlig unbekannte"n G'em"'is'ch organischer Stoffe beladen sind. Derartige Fälle liegen jedoch häufig bei erschöpften Aktivkohlen vor, die in der Aufbereitung von Oberflächenwasser zur Trinkwassergewinnung oder bei der Aufbereitung von häuslichen und/oder industriellen Abwässern aus der chemischen Industrie eingesetzt werden. Ähnliche Verhältnisse sind ei erschöpften Aktivkohlen gegeben, die als Entfärbungskohlen, z.B.
in der Zuckerindustrie, oder als Gasreinigungskohlen verwendet wurden.
Die meisten der für solche Aktivicohlen vorgeschlagenen chemischen Regenerationsverfahren, wie z. B. die Behandlung mit verdünnten-Laugen und / oder Säuren oder mit Oxidationsmitteln, ermöglichen deshalb meist nur eine sehr unvollständige Regeneration. Bessere Ergebnisse werden durch eine chemische Regeneration der erschöpften Aktivkohlen durch eine Behandlung mit konzentrierter Schwefelsäure erreicht, wobei die an der Aktivkohle adsorbierten organischen Stoffe durch Sulfonierungs-, Veresterungs- und Additionsreaktionen so verändert werden, dass sie leicht von der Kohle heruntergelöst werden können. Dieses in seiner Wirkung zufriedenstellende chemische Regenerationsverfahren ist jedoch mit einem hohen Materialaufwand und zahlreichen apparativen Problemen verbunden, die seine praktische Vorwendung infrage stellen.
Es wurde nun gefunden, dass man erschöpfte, mit organischen Stoffen beladene Aktivkohle in vorteilhafter Weise dadurch regenerieren kann, dass man sie mit mindestens einem dipolaren aprotischen organischen Lösungsmittel mit einem Dipolmoment von > 3 Debye behandelt.
Dieses Verfahren eignet sich besonders für die Regeneration von erschöpften Aktivkohlen aus der Wasser- und Abwasseraufbereitung, doch läßt es sich auch bei mit organischen Stoffen beladenen Aktivkohlen aus anderen Anwendungsgebieten der Aktivkohle, wie z.B. bei Entfärbungskohlen oder Ga s re inigungskohl en, anwenden.
!!ie aprotischen bzw. aprotonischen Lösungsmittel sind bekannt als eine Gruppe von Lösungsmitteln, die kein ionisierbares Proton im Molekül enthalten und deshalb nicht als Protonendonatoren wirken können. Die bei der Erfindung verlendeten.dipolaren aprotischen Lösungsmittel besitzen ein l)ipolmoment von > 3 Debye, vorzugsweise von > 3,2 Debye.
Eine obere Grenze des Dipolmomentes ist für die Eignung dieser Lösungsmittel für die Regenerierung von erschöpfter Aktivkohle nicht gegeben. Neben dem Dipolmoment kann zur Charakterisierung der brauchbaren dipolaren aprotischen Lösungsmittel noch deren Dielektrizitätskonstante herangezogen werden. Die Dielektrizitätskonstante der hier verwendeten dipolaren aprotischen Lösungsmittel soll zweckmäßigerweise > 15, bevorzugt >-23 sein. Aus praktischen Erwägungen heraus werden vorteilhafterweise dipolare aprotische Lösungsmittel mit Siedepunkten zwischen etwa 80 und 3000 C bei Normaldruck verwendet.
Hinsichtlich ihrer chemischen Struktur können die erfindungsgemäßen dipolaren aprotischen Lösungsmittel verschiedenen chemischen Klassen angehören. In der Regel handelt es sich um Derivate von anorganischen oder organischen Sauren, die Kohlenwasserstoffreste, insbesondere kurze Alkylreste enthalten. Besonders bevorzugt sind methylsubstituierte Derivate von Säuren. Eine bevorzugte Klasse stellen die N-Dialkylamide, insbesondere kurzkettige N--Dialkylamide, wie Dimethylformamid und Dimethylacetasid, dar. Andere b)avorzugte dipolare aprotische Lösungsmittel sind Dialkylsulfoxide wie Dimethylsulfoxid. Als weitere Beispiele von geeigneten dipolaren aprotischen Lösungsmitteln seien Tetramethylharnstoff, Hexamethylphosphorsäuretriamid, Tetramethylensulfon, Acetonitril, Nitrobenzol und Glykoldimethyläther genannt. Es können auch Mischungen von zwei oder mehreren dieser dipolaren aprotischen Lösungsmittel verwendet werden.
Die zu regenerierenden, erschöpften Aktivkohlen können handelsübliche Aktivkohlen sein, wie man sie z.B. aus Steinkohle, Petrolkoks oder Holzkohle herstellen kann. Diese Kohlen werden vorzugsweise als Kornkohlen mit Teilchengrößen zwischen0,l und 7 mm als Adsorbentien verwendet. Das Schüttgewicht solcher Kohlen liegt in der Regel bei etwa 200 b,is 600 Liter. Der Beladungsgrad der zu regenerierenden Kohlen kann in Abhängigkeit von dem Anwendungsgebiet der Aktivkohle innerhalb weiter Grenzen schwanken. Bei Aktivkohlen aus der Trinkwassergewinnung liegt er weistens im Bereich von etwa 3 bis etwa 6%, wogegen bei erschöpften Aktivkohlen aus der Abwasserreinigung Beladungen von 10 bis 100% und sogar noch höher vorkommen.
Bei der Regenerierung der erschöpften Aktivkohle nach der vorliegenden Erfindung wird die Aktivkohle in innige Berührung mit dem Lösungsmittel gebracht. Zur besseren Benetzung und zur Entgasung der in der Regel vorher getrockneten Kohle kann ein mehrmaliges Anlegen eines Vakuums von Vorteil sein. Die Behandlung kann chargenweise oder kontinuierlich erfolgen. Beim Chargenbetrieb kann die Desorption der adsorbierten Stoffe durch Rühren des Ansatzes beschleunigt werden. Das MengenverhKltnis.zwischen der erschöpften Aktivkohle und dem dipolaren aprotischen Lösungsmittel kann innerhalb weiter Grenzen schwanken. Zweckmäßigerweise sollte jedoch die Menge des verwendeten Lösungsmittels mindestens dem gesamten Porenvolumen der Aktivkohle entsprechen. In der Regel liegt das Volumenverhältnis zwischen erschöpfter Aktivkohle und Lösungsmittel bei etwa 0,1 - 1:1. Bevorzugt wird jedoch für die Regenerierung der erschöpften Aktivkohle eine kontinuierliche Arbeitsweise, bei der die erschöpfte Aktivkohle bis zur vollständigen Regenerierung imner wieder mit frischem Lösungsmittel in Berührung gebracht wird, verwendet. Man kann dabei das Lösungsmittel im Kreislauf führen, nachdem man es durch Destillation oder andere geeignete Maßnahmen von dem Eluat befreit hat.
Mit steigender Temperatur nimmt das Elutionsvermögen der dipolaren aprotischen Lösungsmittel für die an der ererschöpften Aktivkohle sdsorbierten Stoffe zu. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, die Regeneration bei erhöhter Temperatur vorzunehmen. Bevorzugt werden Behandlungstemperaturen von höher als 800 C-benßtzt, wobei Behsndlungstemperaturenin der Nähe des Siedepunktes, der in der Regel zwischen 80 bis 300a C siedenden dipolaren aprotischdn Lösungsmittel besonders bevorzugt sind. Unter Temperaturen in der Nähe des Siedepunktes wird dabei verstanden, dass die Temperatur nicht Weiter als etwa 200 von dem Siedepunkt de.s betreffenden Lösungsmtttels bei Normaldruck entfernt ist.
Die Behandlungszeit hängt von dem Beladungsgrad und der Behandlungstemperatur ab. Bei kontinuierlicher Arbeitsweise unter Verwendung, von Temperaturen in der Nähe des Siedepunktes des Lösungsmittels kann in der Regel' bereits nach 1.bis 3 Stunden eine weitgehende Elution der adsorbierten Stoffe beobachtet werden. Die Behandlung kann aber auch über ein bis zwei Tage oder über-einen längeren Zeitraum ausgedehnt werden.
Bei der verfahrenstechnischen Ausgestaltung des Behandlungsverfahrens ergeben sich noch zahlreiche Abwandlungsmöglichkeiten. So kann man z. B. sowohl bei der diskontinuierlichen als auch bei der kontinuierlichen Arbeitsweise eine Vorregeneration der erschöpften Aktivkohle mit bereits vorbeladenem Lösungsmittel in einer ersten Stufe durchführen und erst in einer oder mehreren weiteren Stufen die erschöpfte Aktivkohle mit frischem Lösungsmittel in Berührung bringen. Auch eine Vor- bzw. Nachbehandlung der Aktivkohle mit anorganischen oder organischen Säuren oder Basen kann von Interesse sein.
Ausserdem kann man die erschöpfte Aktivkohle auch mit polaren protischen oder unpolaren Lösungsmitteln vor- bzw. nach behandeln.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass man dem dipolaren aprotischen Lösungsmittel mindestens ein mit ihm mischbares, polares protisches Ldsungsmittel, wie Wasser, einen Alkohol oder eine Carbonsäure, zusetzt. In der Regel verwendet man dabei geringere Zusatzmengen solcher polarer protischer Lösungsmittel, z.B. l'bis 10 Vol.-%, bezogen auf das, Volumen der dipolaren aprotischen Lösungsmittel.
Man kann in besonderen Fällen aber auch größere Mengen, beispielsweise bis zu 50 Vol.-% bezogen auf die gleiche Basis zugeben. Von besonderem Interesse ist der Zusatz von Ameisensäure als polarem protischen Lösungsmittel.
So konnte z. B. bei einer in der Trinkwassergewinnung aus Oberflächenwasser eingesetzten erschöpften Aktivkohle bei der Regeneration mit Dimethylformamid durch Zusatz von 5 % Ameisensäure eine Steigerung des Regenerationswirkungsgrades um etwa 20% erreicht werden. Wahrscheinlich ist dieses zum Teil auf die reduzierende Eigenschaft der Ameisensäure zurückzuführen, wodurch die adsorptionshemmenden Oberflächenoxide der Aktivkohle zum Teil entfernt werden können. Ausserdem besitzt Ameisensäure ein beachtliches Lösevermögen für bestimmte organische Substanzen und setzt ferner den Aschegehalt der Aktivkohle herab.
In ähnlicher Weise und in ähnlichen Mengen wie polare protische Lösungsmittel.kinn auch'mindestens ein unpolares Lösungsmittel bei der Regeneration der erschöpften Aktivkohle mit dipolaren aprotischen Lösungsmitteln zugesetzt werden. Als Beispiele für derartige unpolare Lösungsmittel, die mit den dipolaren aprotischen Lösungsmitteln mischbar sein sollen, seien Kohlenwasserstoffe und halogenierte Kohlenwasserstoffe genannt. Auch diese unpolaren Lösungsmittel sollen in den zugesetzten Mengen mit den erfindungsgemäßen dipolaren aprotischen Lösungsmitteln mischbar sein.
Die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht darauf, dass durch die Extraktion mit den dipolaren aprotischen Lösungsmitteln die in der Aktivkohle adsorbierten -und ursprünglich in einem Medium gelösten oder dispergierten Stoffe von der Aktivkohle desorbiert werden. Da es sich bei den von der Kohle festgehaltenen Stoffen meist um polare organische Substanzen handelt, werden diese ton den dipolaren aprotischen Lösungsmitteln gut eluiert, da solche Lösungsmittel große organische Anionen besser als Wasser solvatisieren. Dadurch wird die Rückreaktion, das heißt, die erneute Adsorption verhindert. Gleichzeitig bewirken diese dipolaren aprotischen Lösungsmittel als starke Elektronendonatoren eine gute Solvatation von Protonen und Kationen, wodurch.die Bildung von undissoziierter "Säure" oder "Salz" verhindert wird. Dieser Umstand wirkt sich ebenfalls desorptionssteigernd aus.
Schließlich kann die Desorption der an der Aktivkohle adsorbierten organischen Stoffe auch durch das Entstehen von Dipol-Romplexen erhöht werden. Die regenerationssteigernde Wirkung der zugesetzten polaren protischen Lösungsmittel oder deren Anwendung vor b'zw. nach der Regeneration mit den dipolaren aprotischen Lösungsmitteln kann auf der Tatsache beruhen, dass diese Anionen unter Ausbildung von Wasserstoffbrücken-Bindungen oder Ion-Dipol-Wechselwirkungen auch kleine Anionen zu solvatisieren vermögen. Daneben können jedoch auch noch ganz spezielle Vorgänge ablaufen, wie bereits am Beispiel des Zusatzes von Ameisensäure angedeutet wurde.
Der Zusatz der unpolaren Lösungsmittel oder die Vor- bzw. Nachbehandlung mit denselben wirkt sich vor allem beim Vorhandensein von unpolaren organischen Stoffen auf der Aktivkohle regenerationsfördernd aus, wobei die Stärke der Dispersionskräfte zwischen Lösungsmittelmolekülen, adsorbierten MolekUlen und Adsorbentien desorptionsbestimmendf sein kann.
Zur Aufarbeitung der regenerierten Aktivkohlen werden diese so behandelt, dass das verwendete Regeneriermittel aus der Aktivkohle entfernt wird. Dazu stehen eine Reihe von Arbeitsweisen zur Verfügung und die Auswahl des speziell verwendeten Verfahrens richtet sich nach dem benützten Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch und nach der weiteren Verwendung der regenerierten Kohle. Im einfachsten Fall kann man die regenerierte Aktivkohle zur Entfernung des Lösungsmittels mit Wasser oder Wasserdampf behandeln. Eine derartige Aufarbeitung empfiehlt sich besonders für regenerierte Aktivkohlen, die zur Reinigung von Wasser dienen.; Dabei kann das zur Aufarbeitung verwendete Wasser in der regenerierten Aktivkohle verbleiben, da diese beim weiteren Gebrauch wieder mit Wasser in Berührung kommt.
Eine weitere Möglichkeit zur Aufarbeitung der regenerierten Aktivkohlen besteht in der Behandlung mit leicht flüchtigen organischen Lösungsmitteln, wie Hethylenchlorid. Dieses Aufarbeitungsverfahren hat bei der Gewinnung von trockner, regenerierter Aktivkohle den Vorteil, dass der Energieaufwand zum Abtreiben des leicht flüchtigen Lösungsmittels relativ gering ist. Man kann fernerhin zur Aufarbeitung die regenerierten Aktivkohlen mit heissen, unter diesen Bedingungen inerten Gasen, wie Stickstoffs Rauchgase oder auch Luft, behandeln. Im übrigen sind aber auch Kombinationen derartiger Aufarbeitungsverfahren möglich.
In der folgenden Tabelle sind zur weiteren Erläuterung der Erfindung das Dipolmoment, die Dielektrizitätskonstante und der Siedepunkt bei Normaldruck von einigen in betracht kommenden dipolaren Lösungsmitteln angeführt: Tabelle I Lösungsmittel Dipolmoment Dielektri- Siede-(DEBYE) zitätskon-' punkt stante ° C 1. N,N-Dimethylformamid 3,8 36,7 153 2. N, N-Dimethylacetamid 3,8 37,8 165,5 3. Tetramethylharnstoff 3,28 - 3,66 23,06 176-,-5 4. Hexamethylphosphor- 4,3 - 5,3 30 235 säuretriamid 5. Dimethylsulfoxid 4,03 49 189 6. Tetramethylensulfon 4,70 44 154 7. Acetonitril 3,84 38,8 81,6 8. Nitrobenzol 3,97 35,7 210,85 9. Glykoldimethyläther 4,68 95 84,8 Gegenüber der thermischen Reg eration von Aktivkohle besitzt das Verfahren nach der Erfindung eine Reihe von Vorteilen, die vor allem darin zu sehen sind, dass damit 1. die bei der thermischen Regeneration üblichen Regenerationsverluste von etwa 10% auf nahezu 2% gesenkt werden können, 2. die bei der thermischen Regeneration speziell bei hohen Beladungen mit organischen heteroatomhaltigen Verbindungen auftretenden Abgasprobleme am Regenerationsort vermieden werden können und 3. die sonst bei jeder thermischen Regeneration erfolgende Anreicherung von anorganischen Mineralstoffen vermieden werden kann.
Beispiel 1 Dieses Beispiel erläutert die Regeneration einer erschöpften Aktivkohle aus der Trinkwasserreinigung anhand von Modellversuchen. Um eine rasche Beladung der Aktivkohle für eine mehrmalige Regeneration zu erreichen, wurde die Beladung der Aktivkohle mit einem Modellwasser" durchgeführt, das in doppelt destilliertem Wasser 550 mg / Liter eines Dimethylformamid-Extraktes von einer in der Praxis für die Reinigung von Trinkwasser verwendeten Aktivkohle enthielt.
Bei den Modellversuchen wurden zur Beladung der Frischkohle 10 g der frischen Aktivkohle mit 2 Liter des vorstehend definierten Modellwassers 24 Stunden bei Raumtemperatur in einem Glaskolben mit einem Flächenrührer bei 300 Upm gerührt. Die Frischkohle, zu deren Herstellung als Primärkohle Steinkohle verwendet worden war, hatte eine Korngröße von 1,5 - 2,5 mm und ein Schüttgewicht von 475 g J Liter.
Die Bel,adung der Kohle wurde durch Bestimmung des organisch gebundenen Rohlenstoffs verfolgt. Da der Kohlenstoffgehalt des eingewogenen Dimethylf ormamid- Extraktes aus einer vorher durchgeführten C-H-Elementaranalyse bekannt war (40% C; 6% H) konnte auf dieser Basis die adsorbierte Extraktmenge genau ermittelt werden.
Die beladene Kohle wurde 4 Stunden bei 1300 C getrocknet und quantitativ in eine 100 ml Soxhiet~apparatur übergeführt. Dann wurde die beladene Kohle 24 Stunden mit siedendem Dimethylformamid extrahiert. Der gewonnene Extrakt wurde gravimetrisch bestimmt.
Zur Aufarbeitung wurde die dimethylformamidhaltige Aktivkohle 6-mal jeweils 60 Minuten mit 4 Liter vollentsalztem Wasser, das auf 800 C erhitzt war, gewaschen. Anschließend wurde die Kohle 12 Stunden bei 1500 C im Vakuumtrockenschrank getrocknet und zur Ermittlung des Kohleverlustes gewogen.
Zur erneuten Beladung mit dem "Modellwasser" wurde diese Regeneratkohle verwendet, wobei zum Ausgleich des Kohleverlustes eine entsprechende Menge an Frischkohle zugeführt wurde. Dieser Beladungs-Regenerationszyklus wurde insgesamt 4mal durchgeführt.
Die angegebenen Werte für die beladene Kohle, die im Wasserwerk und nicht über den Umweg des DMF-Extraktes beladen worden war und die als Ausgangskohle für die 1. Regeneration diente, ergaben sich aus der Durchführung des zu Beginn des Beispiels beschriebenen Rührversuchs von 10 g beladener Kohle mit 2 1 Modellwasser. Hierbei ist die Kohleeinwaage nur auf reinen Kohlensto ff, also Gerüstsubstanz, zu beziehen.
In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse des Adsorption und Desorption zusammengestell.t.
Tabelle II Beladung in Desorbier- n.Regenera-[mg Extr./10 g Kohle] te Extrakt- tion ermitt.
nach 0 h 1 h 5 h 24 h menge Kohleverlust [mgEx/10g Koh.] mg beladene Kohle 0 25 175 280 - @ nach 1 Regen. 0 215 490 691 663 88 nach 2. Regen. 0 250 460 625 729 2-30 nach 3 Regen. 0 285 460 660 552 220 nach 4 Regen. 0 265 445 600 670 115 Frischkohle 0 240 495 645 -Anhand der Tabelle erkennt man, dass es mit Ausnahme der 3.Regeneration in allen Fällen gelungen ist, die quantitativ genau bekannte Ladung der Aktivkohle durch chemische Regeneration mit Dimethylformamid in der Soxhlet-apparatur wieder zu desorbieren. Die nach der 1., 2. und 4. Regeneration gefundenen etwas zu hohen Extraktausbeuten sind hunter Umständen auf eine nicht ganz vollständige Entfernung des Dimethylformamids aus dem Extrakt zurückzuführen. Die Tabelle zeigt weiterhin, dass mit steigender Anzahl der Regenerationsschritte kein gesetzmäßiger Abfall des Regenerationswirkungsgrades beobachtet werden kann, wie dies bei den üblichen thermischen Verfahren aus der Literatur bekannt ist. Die Regenerationswirkungsgrade liegen jeweils bei 112, 94, 104 und 88%.
Ausserdem zeigt die Tabelle, dass die nach jedem Regenerationsschritt ermittelten Kohleverluste relativ niedrig sind. Diese Verluste liegen um nahezu 80% niedriger als bei der therfischen Regeneration von Aktivkohle. Im übrigen sind die in der Tabelle angegebenen Werte für die Kohleverluste wahrscheinlich etwas zu hoch, da hier auch die Abriebverluste bei der Adsorption mit erfasst wurden.
Im Ergebnis zeigen diese Modellvers,uche, dass bei dem Verfahren nach der Erfindung bei relativ geringen Kohleverlusten eine mehrmalige Regeneration der erschöpften Kohle bis zur Qualität der Frischkohle möglich ist.
Beispiel 2 In diesem Beispiel wird die Regeneration von zw,ei erschöpften Aktivkohlen gezeigt, die zur Abwasserreinigung in einem chemischeu Werk verwendet worden war.
Die benützten Frischkohlen hatten folgende Merkmale: Kohlesorte Prinrärkohle Korngröße Schüttgewicht (g/l) Rohle F Steinkohle #0,8-1,5 mm 475 Kohle G Petrolkoks #0,8-1,5 mm 500 Die im Anlieferungszustand feuchten Aktivkohlen wurden zunächst 4 Stunden bei 1300 C getrocknet, Hierbei wurde bei der Kohle F an den einzelnen Kohlepartikeln ein weißer kristalliner Belag sichtbar, der sich nach genauerer Überprüfung als Salzbelag erwies. Nach der Trocknung wurden jeweils 20 g der beladenen Kohlen 24 Stunden mit siedendem Dimethylformamid in der Soxhlet-apparatur extrahiert. Anschließend wurde die Kohle sechsmal mit jeweils 4 Liter auf 800 C erhitztem Wasser 30 Minuten lang bei 500 Upm ausgewaschen und danach 12 Stunden im Vakuumtrockenschrank getrocknet. Die Extraktausbeuten betrugen hierbei bei den einzelnen Kohlen: Kohle F: 5,016 g / 20 g Kohleeinwaage = 33,5% Beledung Kohle G: 2i257 g / 20 g Kohleeinwaage = 12,8% Beladung Zur Bewertung der Adsorptionsleistung der regenerierten Kohlen im Vergleich zu Frischkohle wurde ein adsorptionskinetischer Test verwendet, bei dem ein Modellwasser zum Einsatz kam, das durch Auflösung der durch die oben beschriebene Extraktion gewonnenen Dimethylformamid-Rohextrakte in doppelt destilliertem Wasser hergestellt wurde. Die Ausgangskonzentration dieses Modellwassers betrug 150 mg C / Liter. Die pro Liter Modellwasser zugegebene Kohlemenge betrug bei den Frischkohlen sowie den regenerierten Kohlen 4 g, während bei der erschöpften Kohle die ermittelte Beladung bei der Einwaage mitberücksichtigt wurde. Die Beladungsversuche wurden bei einer Temperatur von 200 C sowie einer Rührgeschwindigkeit des verwendeten Flächenrührers von 300 Upm durchgeführt.
Die Ergebnisse dieses Testversuches sind in Abbildung 1 dargestellt. Wie die Abbildung zeigt, wurde bei der Kohle F ein Regenerationswirkungsgrad von 71%und bei der Kohle G eine nahezu vollständige Regeneration der beladenen Kohle erreicht.
Beispiel 3 10 g einer Aktivkohle aus Holzkohle aus der Trinkwasserreinigung von einer Korngröße von 1,5-2,5 nna,- einem Schüttgewicht von 306 g Liter und mit einer Beladung von 30 g/kg werden 2 Std. in einem 500 ml Rundkolben mit einem Rückflußkühler mit 200 ml einer Mischung aus 95 Gew.-% DMF und 5 Gew.-% HCOOH bei 150Q Hunter Rühren behandelt. Danach erfolgt das Auswaschen der Kohle mit vollentsalztem Wasser. Hierzu wird die Kohle nach einstündigem Abtropfen der DMF-HCOOH-Mischung in ein 5 1 Becherglas überspült und insgesamt 6mal mit je 4 1 entsalztem auf 800 C erhitztem Wasser 60 Min bei 500 Upm gerührt. Die gewaschene Kohle wird anschließend 12 Std. bei 150° C im Vakuumtrockenschrank bei 20 nnn Hg getrocknet. Im Vergleich zur Extraktausbeute bei der Behandlung mit reinem DMF (25 g Extrakt / kg Kohle) können hier 29,8 g Extrakt / kg Kohle desorbiert werden.
In etwa gleichem Maße (20%) ist ein Anstieg der Phenolleistung der so regenerierten Kohle festzustellen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur chemischen Regeneration von erschöpfter Aktivkohle durch Behandlung mit organischen Lösungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass man die erschöpfte Aktivkohle mit mindestens einem dipolaren aprotischen organischen Lösungsmittel mit einem Dipolmoment von > 3 Debye behandelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine erschöpfte Aktivkohle als der Wasseraufbereitung bei erhöhter Temperatur mit dem genannten Lösungsmittel behandelt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Behandlung bei'einer Temperatur in der Nähe des Siedepunktes mit einem zwischen etwa 80 wird 3000 C siedenden Lösungsmittel der genannten Art durchführt.

4. Verfahren nach einem der AnsprUche l bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als dipolares aprotisches Lösungsmittel ein N-Dlalkylu id einer organischen oder anorganischen Säure oder ein Dialkylsulfoxid verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man Dimethylformamid oder Dimethylsulfoxid als Behandlungsmittel verwendet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gek'ennzeichnet, daß man dem dipolaren aprotischen Lösungsmittel mindestens ein mit ihm mischbares polares protisches Lösungsmittel zusetzt oder eine Vor- bzw. Nachbehandlung mit demselben durchführt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man als polares protisches Lösungsmittel Ameisensäure verwendet.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekznnzelchnet, daß man dem dipolaren aprotischen Lösungsmittel mindestens ein mit ihm mischbares unpolares Lösungsmittel zusetzt oder eine Vor- bzw. Nachbehandlung mit demselben durchführt.

9. Verfahren nach eine. der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man nach der Behandlung mit dem dipolaren aprotischen Lösungsmittel aus der Aktivkohle dieses Lösungsaittel und gegebenenfalls noch vorhandene andere Lösungsmittel entfernt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man das bzw. die Lösungsmittel durch Behandlung mit Wasser oder, Wasserdampf entfernt.

11. Verfahren' nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass san das bzw. die Lösungsmittel durch Behandlung mit einem leicht flüchtigen organischen Lösungsmittel, insbesondere Methylenchlorid, entfernt.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, da3s man das bzw. die Lösungsmittel durch Behandlung mit heißen Gasen entfernt.