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DE2841122A1 - Verfahren zum klaeren von wasser - Google Patents

Verfahren zum klaeren von wasser

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DE2841122A1
DE2841122A1 DE19782841122 DE2841122A DE2841122A1 DE 2841122 A1 DE2841122 A1 DE 2841122A1 DE 19782841122 DE19782841122 DE 19782841122 DE 2841122 A DE2841122 A DE 2841122A DE 2841122 A1 DE2841122 A1 DE 2841122A1
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Germany
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water
polyelectrolyte
alum
cationic
magnetite
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Luis Otakar Kolarik
Anthony John Priestley
Donald Eric Weiss
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Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO
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Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO
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Description

Henkel, Kern, Feiler & HänzeS Patentanwälte
-** Registered Representatives
before the
European Patent Office
MöhlstraSe 37 D-8000 München 80
Tel.: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid
2 f. Sep, 1278
COMMONWEALTH SCIENTIFIC AND INDUSTRIAL RESEARCH ORGANIZATION
Campbell / Australien
Verfahren zum Klären von Wasser
98U/083S
Beschreibung
Die Erfindung betrifft Verfahren und Reagentien zur Wasserklärung, insbesondere Verbesserungen und Modifizierungen der in der DE-OS 2 719 529 beschriebenen Verfahren und Maßnahmen.
In der DE-OS 2 719 529 ist die Herstellung neuer teilchenföriniger Adsorptionsmittel zum Entfernen suspendierter Verunreinigungen und farbiger Substanzen aus Wasser durch Koagulation mit Hilfe eines als Koagulations- und Adsorptionsmittel bezeichneten Hilfsmittels bekannt. Hierbei handelt es sich um ein feinteiliges Mineral oder Tonmineral, dessen Einzelteilchen eine Teilchengröße von 10 Mikron oder weniger und eine dünne hydroxylierte Oberflächenschicht positiven zeta-Potentials beim Adsorptions-pH-Wert, d.h. beim pH-Wert des zu behandelnden Wassers, aufweisen.
In der genannten Literaturstelle ist ferner beschrieben, daß sich bei hochtrüben Wässern in der Regel eine noch bessere Reinigungswirkung erreichen läßt, wenn man dem Wasser ein geeignetes Koagulationsmittel zusetzt. Zu diesem Zweck wurde Aluminiumsulfat (Alaun) als das am besten geeignete Mittel bezeichnet. Es wurde ferner angedeutet, daß sich auch noch andere Substanzen, z.B. Eisen(III)-Chlorid oder organische Polyelektrolyte, (zu dem genannten Zweck) eignen könnten.
Im Gegensatz zu früheren Vermutungen hat es sich jedoch gezeigt, daß sich zumindest in einigen Fällen noch weit bessere Koagulationsergebnisse erzielen lassen, wenn man (dem zu reinigenden Wasser) gegebenenfalls zusammen mit Alaun oder sonstigen Koagulationsmitteln geringe Mengen von Polyelektrolyten zusetzt.
Θ098Η/0635
Es ist seit einiger Zeit bekannt, daß sich kolloidale Suspensionen, die in natürlich vorkommenden Wässern in der Regel negativ geladen sind, durch Verwendung natürlicher oder synthetischer kationischer Flockungsmittel anstelle von oder in Verbindung mit üblichen Mitteln, wie Alaun, beseitigen lassen,, Die kationischen Polyelektrolyte wirken in der Regel auf die Suspension durch einen Ladungsneutralisationseffekt destabilisierend. Dies führt dazu, daß einzelne Kolloide zu kleinen Aggregaten oder Mikroflocken zusammentreten. Bei schwachem Mischen gehen die Mikroflocken in große Makroflocken, die sich dann rascher absetzen, über. Diese zweite Stufe läßt sich durch Mitverwendung langkettiger nicht-ionischer oder anionischer Flockungsmittel verbessern. Letztere Substanzen wirken dergestalt, daß sie zwischen den Mikroflocken lange Kettenbrücken bilden.
Wenn dem zu klärenden Wasser nach dem Vermischen mit den in der DE-OS 2 719 529 beschriebenen Koagulations- und Adsorptionsmitteln geeignete Polyelektrolyte zugesetzt werden, ist das gereinigte Wasser in vielen Fällen weniger trüb und ist ferner eine weit raschere Koagulations- oder Absetzgeschwindigkeit festzustellen als bei Verwendung der beschriebenen Koagulations- und/oder Adsorptionsmittel alleine oder in Verbindung mit Alaun.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Verbesserung des in der DE-OS 2 719 529 beschriebenen Verfahrens, und zwar dergestalt, daß dem Wasser nach dem Inberührungbringen mit den beschriebenen Koagulations- und/oder Adsorptionsmitteln und Abtrennen derselben von dem Wasser ein Polyelektrolyt zugesetzt wird.
Die meisten natürlich vorkommenden Wasser enthalten negativ geladene Teilchen. Somit sind die am besten geeigneten Poly-
Ö098U/083S
elektrolyte zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung stark kationische Substanzen. Es sind auch zahlreiche synthetische Substanzen verfügbar, hierbei handelt es sich in der Regel um hochmolekulare Polyamide oder Polyamine. Die am besten geeigneten Substanzen bestehen aus Derivaten polymerisieren Acrylamide mit typischen Molekulargewichtsbereichen, bestimmt aufgrund ihrer Viskosität, von 10-5 bis 10^. Zahlreiche handelsübliche Substanzen erhält man durch Mischpolymerisation von Acrylamid mit quaternären Ammoniumpolyacrylamiden. Zu einer weiteren Klasse kationischer Polyelektrolyte gehören die Polyäthylenimine. Diese zeigen in der Regel ein geringeres Molekulargewicht als Polyacrylamide.
In einigen Fällen werden auch mit neutralen und anionischen Polyelektrolyten gute Wirkungen erzielt. Diese sind vermutlich auf eine Brückenbildung zurückzuführen. Besonders gut geeignete Substanzen sind Polyacrylamide, die in der Regel durch Mischpolymerisation von Acrylsäure und Acrylamid oder durch teilweise Hydrolyse von Polyacrylamid hergestellt wurden. Der Anteil von Säuregruppen in anionischen Elektrolyten liegt in der Regel im Bereich von 5 bis
Zahlreiche synthetische Polyelektrolyte sind im Handel erhältlich, Angaben über ihre Struktur sind jedoch nur schwierig oder überhaupt nicht zu erhalten. In den folgenden Beispielen wurden somit die verwendeten handelsüblichen Substanzen durch Codezahlen bezeichnet.
Schließlich eignen sich auch noch natürlich vorkommende polymere Flockungsmittel, insbesondere solche mit kationischen Gruppen. So stellen beispielsweise Leim und Gelatine wirksame Substanzen dar. Das Gleiche gilt für kationisch modifizierte Stärkederivate. Es gibt aber auch noch andere natürlich vorkommende polymere Flockungsmittel.
9098U/0835
Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren gemäß der Erfindung näher veranschaulichen.
Beispiel 1 - Herstellung des Koagulations- und/oder Adsorptionsmittels
Ein Magnetiterz vom Savage-River„ Tasmanien, wird vermählen und klassifiziert, wobei man Teilchen einer Teilchengröße von 1 bis 5 Mikron gewinnt. 10 ml dieser Teilchen werden bei geeigneter Temperaturen 200 ml einer Natriumhydroxidlösung geeigneter Konzentration eingetragen, worauf die erhaltene Aufschlämmung einige Zeit lang, in der Regel 5 bis 10 min lang, gerührt wird. Danach werden die Teilchen abfiltriert und mit Wasser gewaschen.
Beispiel 2 - Allgemeine Verfahren der Wasserbehandlung
(A) Standardtopftest bei der Alaunbehandlung
1 1 Wasser wird mit einer geeigneten Menge Alaun und Säure versetzt, um einen optimalen pH-Wert und eine optimale Koagulation zu erreichen (die betreffenden Mengen werden in Vorversuchen ermittelt). Danach wird das Gemisch 2 min lang mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 160 Upm und dann weitere 20 min mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 25 Upm gerührt» Schließlich dürfen die sich bildenden Flocken 20 min lang absetzen. Die nicht-filtrierte überstehende Flüssigkeit wird danach auf ihre Resttrübung und -Verfärbung analysiert» Die Trübung wird mittels eines handelsüblichen Trübungsmessers 5 die Verfärbung mittels eines handelsüblichen Farbanalysators ermittelt.
(B) Standardtopftest bei Verwendung von Magnetit in bindung mit Alaun
* (20°C)
Aft ίΠ
088U/083
1 1 Wasser wird nach Zugabe einer optimalen Säuremenge 2 min lang mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 160 Upm mit 10 ml Magnetit verrührt. Nach Zugabe von Alaun oder eines Polyelektrolyten wird das Ganze noch 8 min lang rasch weitergerührt. Nach beendetem Rühren darf sich der Magnetit 5 min lang absetzen. Hierauf wird die nicht-filtrierte überstehende Flüssigkeit auf ihre Resttrübung und -färbung hin untersucht. Schließlich wird der Magnetit durch Dekantieren der überstehenden Flüssigkeit von dieser abgetrennt und in der im Beispiel 1 geschilderten Weise nachbehandelt bzw. regeneriert.
(C) Standardtopftest bei Verwendung von Magnetit alleine
1 1 Wasser wird bei einem durch Vorversuche ermittelten optimalen pH-Wert 15 min lang mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 16O Upm mit 10 ml Magnetit verrührt. Nach beendetem Rühren darf sich der Magnetit 5 min lang absetzen. Danach wird die nicht-filtrierte überstehende Flüssigkeit auf ihre Resttrübung und -färbung hin untersucht. Der Magnetit wird von der überstehenden Flüssigkeit durch Dekantieren derselben abgetrennt und in der im Beispiel 1 geschilderten Weise nachbehandelt bzw. regeneriert.
Beispiel 3
In diesem Beispiel wird eine Wasserprobe aus dem Fluß Yarra in Victoria behandelt, wobei die Wirkung des Polyelektrolyten plus gemäß Beispiel 1 aktiviertem Magnetit mit der Wirkung von Alaun plus dem Magnetit verglichen wird. Die Ergebnisse finden sich in der folgenden Tabelle I.
9098U/0835
-Tf-
Tabelle I
Rohwasser aus dem Fluß Yarras Trübung? 33 NTU
Behandlung entsprechend Beispiel 2B
Koagulations
mittel		 verwendete Menge
Koagulations
mittel in ppm		 End-
pH-
Wert		 Trübung des Rein
wassers (NTU)
7-81O1 0,5 4 0949
7-810 0,2 4 0,74
C-5732 0,5 4 0,84
C-573 0,2 4 1,3
Alaun 5 4 4,4
Alaun 10 4 1,8
Alaun 15 4 1,1
Alaun 10 5 2,5
Alaun3 30 5,5 1,5
Fußnote 1: handelsübliches Flockun esmittel „ bestehend aus
einem synthetischen Polyelektrolyten 9 nämlich einem flüssigen Polyamin stark kationischer Natur ;
Fußnote 2: handelsübliches Flockungsmittel in Form eines synthetischen Polyelektrolyten, nämlich einem flüssigen Polyacrylamid kationischer Natur5
Fußnote 3: Bei diesem Versuch wird kein Magnetit mitverwendet„ Beispiel 4
In diesem Beispiel wird Wasser aus dem Wasserreservoir Yan Yean in Victoria behandelt. Wiederum v/erden die Wirksamkeiten der Kombination Polyelektrolyt und Magnetit einerseits und Magnetit alleine bzw. Alaun alleine andererseits verglichene Die
Ergebnisse finden sich in der folgenden Tabelle IIo
909814/083
-JS-
Tabelle II
Rohwasser aus dem Wasserreservoir Yan Yean: Trübung: verwendete
Koagula
tionsmittel
menge		 behan
delt
nach dem
Verfah
ren des
Beispiels
2		 End-
pH-
Wert		 3,0 NT
Koagulations
mittel		 verwendete
Magnetit
menge		 10 mg/1 A 5,5 Trübung
des
Reinwas
s er s
(NTU)
Alaun - - C 4 3,0
- 10 ml/1 0,2 mg/1 B 4 0,82
7-810 10 ml/1 0,2 mg/1 B 4 0,22
C-573 10 ml/1 0,32
Aus Tabelle II geht hervor, daß die Mitverwendung synthetischer Polyelektrolyte zusammen mit aktiviertem Magnetit ein qualitativ besseres Wasser liefert als sowohl Alaun als auch Magnetit alleine.
Beispiel 5
In diesem Beispiel wird Wasser aus Mirrabooka in Westaustralien behandelt, um die Wirkung von Alaun in Verbindung mit Magnetit und einem Polyelektrolyten zu demonstrieren. Die Ergebnisse zeigt die folgende Tabelle III.
9088H/083S
verwendete Koagulations-
Alaunmenge mittel		 40 mg/1 16 NTU; 2841122
81012, 2 mg/1 40 mg/1 81012, 2 mg/l End-
pH-
Wert
- -9 -
ΛΌ 		4 Farbe 621
Tabelle III 5 Reinwasser ^
Trübung Farbe
Rohwasser aus Mirrabooka; Trübung: 5 0,9 23
verwendete
Magnetit
menge		 2,6 10
10 ml/1 0,9 9
10 ml/1
10 ml/1
Fußnote 1: ermittelt durch spektralphotometrische Messung bei 400 nm nach einer Filtration durch ein Milliporefilter.
Fußnote 2: handelsübliches Flockungsmittel.
Als sonstige Polyelektrolyte eignen sich in höchst wirksamer Weise:
Name bzw.
Code-Nr.		 LT22S Lieferant Art
Magnafloc 177 Allied Colloids kationisch! Polyacrylamid
!I C521 It kationi s ch; Polyacrylamid
Superfloc C573 Cyanamid kationisch
Il C577 ti kationisch; Polyacrylamid
I! C581 Il kationisch; Polyacrylamid
11 N100S It kationisch; Polyacrylamid
H C460 I« anionischι Polyacrylamid
It 6361 It kationisch
Alfloc 8101 ICI. Ltd ο kationisch
Il P II kationisch
Wisprofloc Schölten^ Che
mische Fabrieken
NV		 kationisch5 auf Stärke ba
sierendes Produkt
'09814/083

Claims (6)

Patentansprüche
1. Verfahren zu mKlären von Wasser, bei welchem das Wasser mit einem Koagulations- und/oder Adsorptionsmittel aus einem feinteiligen Mineral oder Tonmineral einer Einzelteilchengröße von 10 Mikron oder darunter mit dünner hydroxylierter Oberflächenschicht mit positivem zeta-Potential beim Adsorptions-pH-Wert in Berührung gebracht wird
nach Patent (DE-OS 2 719 529), dadurch
gekennzeichnet, daß man dem Wasser nach dem Inberührungbringen mit dem Koagulations- und Adsorptionsmittel und vor der Abtrennung desselben einen PoIyelektrolyten zusetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß man als Polyelektrolyten einen solchen vom kationischen Typ verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß man als Polyelektrolyten ein Polyamid, PoIyamin oder Polyäthylenimin verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß man als Polyelektrolyten ein Polyacrylamid verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß man als Polyelektrolyten ein natürliches kationisches polymeres Flockungsmittel verwendet.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Wasser femer Alaun oder ein sonstiges Koagulationsmittel zusetzt.
0O98U/O835
DE19782841122 1977-09-22 1978-09-21 Verfahren zum klaeren von wasser Granted DE2841122A1 (de)

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