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DE2306303A1 - Verfahren zum einblasen eines gases in eine waessrige loesung - Google Patents

Verfahren zum einblasen eines gases in eine waessrige loesung

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DE2306303A1
DE2306303A1 DE2306303A DE2306303A DE2306303A1 DE 2306303 A1 DE2306303 A1 DE 2306303A1 DE 2306303 A DE2306303 A DE 2306303A DE 2306303 A DE2306303 A DE 2306303A DE 2306303 A1 DE2306303 A1 DE 2306303A1
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gas
aqueous solution
propeller
diameter
vessel
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DE2306303A
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DE2306303C3 (de
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Tokio Ishii
Mototaka Kinoshita
Akio Okabe
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Lion Fat and Oil Co Ltd
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Lion Fat and Oil Co Ltd
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Publication date
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20Mixing gases with liquids
    • B01F23/23Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/233Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using driven stirrers with completely immersed stirring elements
    • B01F23/2334Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using driven stirrers with completely immersed stirring elements provided with stationary guiding means surrounding at least partially the stirrer
    • B01F23/23341Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using driven stirrers with completely immersed stirring elements provided with stationary guiding means surrounding at least partially the stirrer with tubes surrounding the stirrer
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Description

HENKEL— KERN — FEILER — HÄNZEL— MÜLLER
DR. PHIL. DIPU-ING. DR. RER. NAT. DIPL.-ING. DIPL.-INO.
" EDUARD-SCHMID-STRASSE 2
!=u ...i/ifMB-. eiiiPsoin München D-8000 MÜNCHEN 90
Lion Fat & Oil Co., Ltd.,
Tokio, Japan
- 8. FEB. 1973
Verfahren zum Einblasen eines Gases in eine wäßrige Lösung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einblasen eines Gases in eine ein 'Hetzmittel enthaltende wäßrige Lösung.
Es ist bekannt, ein Gas in einer Flüssigkeit zu verteilen, indem man es durch poröse Platten in die Flüssigkeit einbläst oder indem man es nach dem Einblasen in die Flüssigkeit auf einen (sich drehenden) Propeller auftreffen und sich dadurch in der Flüssigkeit verteilen läßt. Es ist fer·^ ner bekannt, daß bei diesen Einblasverfahren die Gegenwart eines oberflächenaktiven Mittels bzw. Uetzmittels in der Flüssigkeit den gebildeten Schaum fein werden läßt. Nachteilig an ersterem Verfahren ist, daß infolge der porösen Platten ein beträchtliches Gasdruckgefälle unvermeidbar ist, so daß sich dieses Verfahren nicht anwenden läßt, wenn größere Gasvolumina einer Flüssigkeit zugeführt werden sollen, nachteilig an letzterem Verfahren ist, daß infolge des Rührens nicht nur Wirbel oder Strudel, sondern auch eine turbulente Strömung entstehen, wodurch die Flüssigkeit nach abwärts umgewälzt wird. Es hat sich nun gezeigt, daß eine solche turbulente Strömung dafür verantwortlich ist, daß es zu einem Zusammenstoß und zu einer Verschmelzung des Schaums kommt, wodurch der Wirkungsgrad des Gas/Flüssigkeits-Kontakts ungleichmäßig wird.
-2-
-Dr.F.Ajo
309836/0847
Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art zu entwickeln, bei dessen' Durchführung das Auftreten einer"turbulenten Strömung vermieden wird. ' ,
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum Einblasen eines Gases in eine eiii. Netzmittel enthaltende wäßrige Lösung, welches dadurch gekennzeichnet'ist, daß man das Gas durch eine aufwärts oder abwärts gerichtete Einblasdüse aufwärts oder abwärts in die wäßrige Lösung einbläst; daß man das eingeblasene Gas mit Hilfe eines am Austrittsende der Einblasdüse vorgesehenen Propeller aufschäumt und daß man gleichzeitig die Ausbildung einer turbulenten Strömung der wäßrigen Lösung mittels eines den Propeller umgebenden Maschengitters verhinderte
Zweckmäßigerweise bläst man das Gas durch eine am Boden des die Lösung enthaltenden Gefäßes befindliche Einblasdüse in die wäßrige Lösung ein. ■
Die beigefügte Zeichnung zeigt eine - teilweise aufgeschnitten dargestellte - Ansicht einer vorteilhaften Ausführungsform einer zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeigneten Vorrichtung mit einer Einblasdüse 1 für das in die Flüssigkeit einzublasende Gas» einem Propeller 2 und einem Maschengitter 3.
In der erfindungsgemäß mit Gas zu beschickenden, wäßrigen Lösung kann jedes beliebige Netzmittel, z.B. ein anionisches, kationisches, nicht-ionisches und/oder amphoteres Netzmittel, enthalten sein. Das Verfahren gemäß der Erfindung kann mit weniger als 10 ppm, vorzugsweise 10 ppm oder mehr9 Netzmittel enthaltenden xräßrigen Lösungen durchgeführt werden.
—3— /004 7
Zweckmäßigerweise soll der am Austrittsende der Einblasdüse angeordnete Propeller mit einer Raumausbreitungsgeschwindigkeit von 2 Ms 20, vorzugsweise 6 bis 12 m/sec umlaufen. Der Rotordurchmesser des Propellers soll zweckmäßigerweise 1/3 bis 1/4 des Durchmessers des die wäßrige Lösung enthaltenden Gefäßes aufweisen. Das den Propeller umgebende Mascliengitter, z.B. ein als Sieb ausgebildetes Maschengitter, sollte zweckmäßigerweise eine Maschenweite von etwa 1 bis 100, vorzugsweise etwa 6 bis 32 Maschen (meshes) besitzen. Das Ilaschengitter kann entweder eine zylindrische Form oder die Form eines eckigen Rohres aufweisen. Das Maschengitter sollte zweckmäßigerweise so lang sein, daß es die Entfernung zwischen der Einblasdüse und dem Spiegel der wäßrigen Lösung überbrückt. Der Innendurchmesser des Maschengitters soll etwa die Hälfte bis 2/3 des die wäßrige Lösung enthaltenden Gefäßes betragen. Die bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung pro min in die wäßrige Lösung einzublasende optimale Gasmenge liegt unter dem etwa fünffachen Volumen der wäßrigen Lösung. Wenn die Menge des pro min zugeführten Gases das etwa Fünffache oder mehr des Volumens der wäßrigen Lösung beträgt, besteht eine Gefahr, daß das Gas (durch die Lösung) zu schnell hindurchstreicht.
Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung lassen sich mit Hilfe des Maschengitters wirksam die beim Verteilen eines Gases mit einem Propeller auftretenden turbulenten Strömungen vermeiden, so daß es möglich wird, feinen Gasschaum bzw. feine Gasgischt in einer Flüssigkeit gleichmäßig zu verteilen. Bei der Übertragung des Gasverteilungsverfahrens gemäß der Erfindung auf ein Schaumabscheidungsverfahren läßt sich dieses Verfahren in höchst wirksamer Weise durchführen. Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich insbesondere zur Oxidation von in netzmittelhaltigen, wäßrigen Lösungen enthaltenen oder solchen Lösungen zugeführten, durch Luft oxidierbaren, anorganischen Verbindungen,
_4-309836/0847
wie Sulfiten oder Thiosulfaten, oder organischen Verbindungen, wie sie in Abwässern aus der Zellstoff- oder Papierindustrie, der Stärkeindustrie, Molkereien und Käsereien, der Nahrungsmittelindustrie ,und dergleichen enthalten sind, z.B. von Substanzen mit chemischem und/oder biologischem Sauerstoffbedarfj anwenden, indem man in.der geschilderten Weise in die betreffende Lösung ein sauerstoff haltiges Gas, ζ.Β. Luft, einbläst. Ferner läßt sich das Verfahren, gemäß der Erfindung in hervorragender Weise zur Reinigung und Aufbereitung, von netzmittelhaltigen häuslichen Abwässern oder Industrieabwässern anwenden.
Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren gemäß der Erfindung näher veranschaulichen. · -
Beispiel 1
Ein zur Verteilung von Gasschaum (in einer Flüssigkeit) geeignetes Gefäß mit einem Durchmesser von 1000 mm wurde mit 500 1 einer wäßrigen Lösung mit 50 ppm eines o6-Olefinnatriumsulfonats mit 15 bis 18 Kohlenstoffatomen beschickt. Das Gasschaumverteilungsgefäß enthielt eine am Boden installierte Gaseinblasdüse mit einem Innendurchmesser von 5 mm, einen oberhalb der Einblasdüse befindlichen, 4-flügeligen Propeller, dessen Rotordurchmesser 300 mm betrug, und ein den Propeller umgebendes, zylindrisches Maschengitter (Maschenweite: 10 meshes) eines Durchmessers von 500 mm und einer Länge, daß es bis zum Spiegel der nätriumsulfonathaltigen wäßrigen Lösung reichte. ■ -; '
Beim Betrieb dieser Vorrichtung wurde der Propeller mit 600 Upm umlaufen gelassen und 30 min lang bei einer Temperatur von 250C durch die Gaseinblasdüse pro min 500 1 Luft in die wäßrige Natriumsulfonatlösung eingeblasen. Hierbei sank der
- -5- : 309836/0847
Gehalt an *C -Olefin-natriumsulfonat in der wäßrigen Lösung auf 7 ppm.
Zu Vergleichszwecken wurde das geschilderte Verfahren in zwei modifizierten Vorrichtungen durchgeführt. Bei der ersten Vorrichtung wurde das zylindrische Maschengitter weggelassen, bei der zweiten Vorrichtung wurden anstelle des zylindrischen Maschengitters an der Innenwand des Gasschaumverteilungsgefäßes vier Leitbleche angebrachte Ih der ersten Vorrichtung sank die Konzentration an oL -Olefin-natriumsulfonat nur auf 30 ppm, in der zweiten Vorrichtung nur auf 20 ppm.
Beispiel 2
Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß anstelle der wäßrigen c<y -Olef in-natriumsulfonat-Lösung ein häusliches Abwasser behandelt wurde. Hierbei wurde die Abnahme des chemischen Sauerstoffbedarfs sowie der Konzentration an anionischem Netzmittel gemessen. Das erfindungsgemäß behandelte häusliche Abwasser enthielt ursprünglich 10 ppm anionisches Netzmittel. Die Ergebnisse dieses Versuchs sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
Zu Vergleichszwecken wurde ein entsprechender Versuch gefahren, wobei jedoch in dem Gasschaumverteilungsgefäß das zylindrische Maschengitter weggelassen wurde. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind ebenfalls in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
häusliches Ab- häusliches Abwasser wasser vor der nach der Behandlung Behandlung erfindungs- Vergleichsgemäß versuch
Chemischer Sauerstoffbedarf 30 ppm 15 ppm 25 ppm
Konzentration an anionischem Netzmittel 10 ppm 3 ppm 7 ppm
309836/0847 -6-
Bemerkung; Der chemische Sauerstoffbedarf wurde nach der japanischen Standardvorschrift JIS K01027^ bestimmt;. . '
der Gehalt an anionischem Netzmittel wurde nach der japanischen Standardvorschrift JIS K0102r-,^ bestimmt. -
Beispiel 3
Ein Gasschaumverteilungsgefäß eines Durchmessers von 1500 mm und eines Fassungsvermögens von 2000 1 (2 Kl) wurde an seinem Boden mit einer Gaseinblasdüse eines Innendurchmessers von 25 mm versehen. Am Austrittsende der Gaseinblasdüse wurde ein 6 flache Turbinenschaufeln aufweisender Propeller, dessen Rotor einen Durchmesser von 500 mm besaß, installiert. Den Propeller umgab ein zylindrisches Maschengitter (Maschenweite: 10 meshes) eines Durchmessers von 900 mm. Diesem Gasschaumverteilungsgefäß wurde kontinuierlich eine 200 ppm Natriumsulfit enthaltende wäßrige «^/-Olefin-natriumsulfonatlösung zugeführt. Gleichzeitig wurde durch die Gaseinblasdüse INm^/min (unter Normalbedingungen) Luft in die wäßrige Lösung eingeblasen. Der Propeller wurde mit 400 Upm umlaufen gelassen. Die behandelte wäßrige Lösung wurde nach einer jeweiligen Aufenthaltsdauer (im Gefäß) von 30 min kontinuierlich am Boden des Sasschaumverteilungsgefäßes1ausgetragen. Die Konzentration der Lösung an <?G~01efin-natriumsulfonat wurde auf 50 ppm gehalten. Ständige Messungen der Natriumsulfitkonzentration der am Boden des Gefäßes ausge*- tragenen Lösung zeigten, daß diese nur 5 ppm betrug. Die Temperatur der zu behandelnden Lösung betrug 25°C; die Länge des zylindrischen Maschengitters war derart, daß dieses bis zum-Spiegel der Lösung reicnte» ' .
3U9836/0847
Zu Vergleichszwecken wurde ein entsprechender Versuch unter entsprechenden Bedingungen gefahren, wobei jedoch im Gasschaumverteilungsgefäß das zylindrische Maschengitter weggelassen wurde. Hierbei zeigte es sich, daß die Konzentration an Natriumsulfit in der am Boden des Gefäßes ausgetragenen wäßrigen Lösung nicht unter 50 ppm gesunken war.
-8-
309836/0847

Claims (5)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zum Einblasen eines" Gases in eine ein Netzmittel enthaltende wäßrige Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß man.das Gas durch eine aufwärts oder abwärts gerichtete Einblasdüse (I) aufwärts oder abwärts in die wäßrige Lösung einbläst; daß man das eingeblasene Gas mit Hilfe eines am Austrittsende der Einblasdüse (1) vorgesehenen Propellers (2) aufschäumt und daß man gleichzeitig die Ausbildung einer turbulenten Strömung der wäßrigen Lösung mittels eines den Propeller (2) umgebenden Maschengitters (3) verhinderte
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gas durch eine am Boden des die Lösung enthaltenden Gefäßes befindliche Einblasdüse in die wäßrige Lösung einbläst.,
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gas in eine .10 ppm oder mehr Metzmittel enthaltende \väßrige Lösung einbläst.
  4. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Propeller arbeitet, dessen Raumausbreitungsgeschwindigkeit 2 bis 20 m/sec beträgt und dessen Rotor einen Durchmesser von etwa 1/3 bis i/4 des Durchmessers des die wäßrige Lösung enthaltenden Gefäßes beträgt.
  5. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Maschengitter arbeitet; dessen Durchmesser etwa die Hälfte bis.2/3 des Durchmessers des die wäßrige Lösung
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    enthaltenden Gefäßes beträgt und das eine Maschenweite von etwa 1 bis 100 meshes aufweist.
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    Leerseife
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