DE2921329A1

DE2921329A1 - Sensibilisiertes flockungsmittel zur ausflockung hydrophiler kolloidaler partikel und verwendung desselben

Info

Publication number: DE2921329A1
Application number: DE19792921329
Authority: DE
Inventors: Norihiko Umase
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-05-29
Filing date: 1979-05-25
Publication date: 1979-12-13
Also published as: GB2021551A; FR2427303A1

Description

In letzter Zeit wurde Bentonit und dgl. Materalien zum Ausschachten in Baustellen verwendet. Derartiger Bentonit wird nach einmaligem Gebrauch verworfen, da er durch Vermischen mit anderem Ton verunreinigt ist.

Derartiger Abfallschlamm enthält Bentonit, Ton und andere Bestandteile. Der Prozentgehalt an Feststoffen in derartigem Abfallschlamm beträgt bis zu 5 bis 40 % und in einigen Fällen ist dieser Abfallschlamm alkalisiert durch darin enthaltenen Zement. Dieser Abfallschlamm fällt in großen Mengen innerhalb kurzer Zeiträume an und er enthält eine große Zahl von hydrophilen Kolloidpartikeln von Bentonit und dgl., weshalb es extrem schwierig ist, diesen Abfallschlamm zu beseitigen. Auch der im Bergbau anfallende Abfallschlamm, das Abwasser bei der Tongewinnung oder der Abfallschlamm in Ölbohrungen werfen ernsthafte Probleme auf bezüglich des Verwerfens derartiger Abfallschlämme und Wässer mit einem Gehalt an hydrophilen Kolloidpartikeln. Es ist dabei die Schwierigkeit der Ausflockung hydrophiler kolloidaler Partikel, z. B. von Bentonit, welche die Beseitigung dieses Abfalls so problemreich macht vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit, Technologie und Örtlichkeit.

Dieses Problem ergibt sich aus der Tatsache, daß eine Bentonitlösung durch bloße Zugabe eines hoch^polymeren Flockungsmittels nicht ausflockt, wo hingegen Abfallschlamm mit einem Gehalt an gewöhnlichem Ton durch Zugabe derartiger Flockungsmittel leicht ausflockbar ist.

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Die Beseitigung von Abfallschlamm in einer Baustelle wird unter Verwendung üblicher Flockungsmittel wie folgt durchgeführt:

Zuerst wird Sand aus dem Abfallschlamm entfernt und danach wird zu dem erhaltenen Material ein anorganisches Flockungsmittel zugesetzt und erforderlichenfalls sein pH-Wert durch Zugabe einer Säure oder eines Alkali eingestellt. Geeignete anorganische Flokkungsmittel sind z. B. Polyaluminiumchlorid, Aluminiumsulfat, Eisenchlorid, Zement, gelöschter Kalk, Calciumchlorid, Dolomit und Magnesiumhydroxid.

Der Abfallschlamm flockt jedoch durch Zugabe eines anorganischen Flockungsmittels nicht aus, sondern verteigt. Dieses Phänomen, die sog. Koagulation (Gelierung) wird dadurch verursacht, daß der Feststoffgehalt zu einem großen Teil dazu beiträgt und hydrophile Kolloide, wie Bentonit, in großen Mengen vorliegen. Die angegebene Koagulationsbedingung erfordert jedoch bisweilen bestimmte Maßnahmen, wenn sie übertragen oder gemischt wird mit der Verwendung eines hochpolymeren Flockungsmittels. So kann sich z. B. eine starke Pumpe oder eine Vorrichtung zur Partikelerzeugung als notwendig erweisen. Dieser, vorbehandelte Abfallschlamm wird daher mit einem hochpolymeren Flockungsmittel in einer Partikel-erzeugenden Vorrichtung oder dgl. vermischt zur Trennung in Flocken und abgesondertes Wasser.

Es ergibt sich somit, daß gemäß dem Stand der Technik weder ein Flockungsmittel noch ein Ausflockverfahren zur Verfügung steht, die sich für Suspensionen oder Abfallschlämme mit einem hohen Gehalt an hydrophilen kolloidalen Partikeln als wirksam erweisen. Es besteht vielmehr das Erfordernis, ein extrem kompliziertes Ausflockverfahren und großräumige Anlagen mit einem Behälter für chemische Flüssigkeit, einem Behälter für Abfallmaterial, einer Vorrichtung zur Partikelerzeugung, einem Behälter für vorbehandeltes Material und einem Hydroextraktor anzuwenden.

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Demgegenüber schafft die Erfindung ein sehr wirksames Verfahren zur Ausflockung von Suspensionen oder Abfallschlämmen mit hohem Gehalt an hydrophilen kolloidalen Partikeln, z. B. Bentonit, in einem einzigen Reaktionsprozeß, und darüber hinaus ein Flockungsmittel zur Durchführung dieses Verfahrens. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Ausflockreaktion unmittelbar nach dem in-Kontaktbringen des Abfallschlamms mit einer wäßrigen Lösung des erfindungsgemäßen Flockungsmittels der angegebenen Zusammensetzung bewirkt, wobei verschiedene Ausführungsformen zur Verfügung stehen. So ist z. B. die Lösung des erfindungsgemäßen Flockungsmittels herstellbar durch Lösen eines Pulvers aus 1 Gewichtsteil eines hochpolymeren Flockungsmittels, z. B. Polyacrylamid, und 5 bis 100 Gewichtsteilen Erdalkalimetallsalzen in Wasser, oder durch Vermischen einer wäßrigen Lösung von Polyacrylamid und dgl. und einer wäßrigen Lösung von Erdalkalimetallsalzen und dgl. oder durch Vermischen einer Lösung einer der beiden Komponenten und eines Pulvers der anderen Komponente oder durch gleichzeitiges Vermischen einer wäßrigen Lösung von Polyacrylamid und dgl., einer wäßrigen Lösung von Erdalkalimetallsalzen und dem Abfallschlamm.

Das Verteilungsverhältnis von Polyacrylamid und dgl. und Erdalkalimetallsalzen beträgt, wie bereits erwähnt, 1 : 5 bis 100. Ist das Mischungsverhältnis der Erdalkalimetallsalze kleiner als 5 Gewichtsteile, so erfolgt keine wirksame Ausflockung von hydrophilen kolloidalen Partikeln. Bei der Beseitigung von Abfallschlamm mit einem hohen Gehalt an hydrophilen kolloidalen Partikeln von Bentonit und dgl. betragen die Erdalkalimetallsalze vorzugsweise mehr als das zehnfachen, bezogen auf das Gewicht des Polyacrylamids als hochmolekulares Flockungsmittel, und in der Regel beträgt die Menge an Salzen das acht- bis dreißigfache.

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Wasserlösliche Alkalimetallsalze sind zwar ebenfalls verwendbar anstelle von wasserlöslichen Erdalkalimetallsalzen, doch beträgt die Sensibilisierungswirkung der erstgenannten nur etwa 1/1 ο der Sensibilisierungswirkung der letzteren. Werden daher wasserlösliche Alkalimetallsalze als Sensibilatoren verwendet, so soll der Wert der gesamten abgezogenen Gewichtsteile an diesen Metallsalzen gemäß der in der folgenden Gleichung gegebenen Definition im Bereich von 5 bis 100 Gewichtsteilen liegen. Dieser Wert ergibt sich aus folgender Gleichung;

Wert der gesamten reduzierten Gewichtsteile der Metallsalze = Gewichtsteile Erdalkalimetallsalze + 0,1 χ Gewichtsteile Alkalimetallsalze

Die auf diese Weise erhaltene Flockungsmittellösung reagiert quantitativ mit dem Abfallschlamm und sie kann daher entweder in den Abfallschlamm eingemischt oder mit diesem vermischt werden. Die Zugabe der Lösung des erfindungsgemäßen Flockungsmittels führt zu einer Ausflockung des Abfallschlamms beim Vermischen mit demselben. In diesem Falle beträgt der Gehalt an hochpolymerem Flockungsmittel, z. B. Polyacrylamid, vorzugsweise 0,05 bis 5,0 % (normale Dichte bzw. Menge) in der Flockungsmittellösung.

Die erfindungsgemäß verwendete Flockungsmittellösung ist selbst im Alkalischen wirksam, so daß es sich in der Regel erübrigt, den pH-Wert des Abfallschlamms einzustellen. Die gebildeten Flokken sind fest, groß und leicht zu dehydratisieren, so daß sie leicht mit einem Netz abgeschöpft werden können. Das abgetrennte Wasser ist klar genug, daß es ohne weitere Behandlung abgezogen werden kann.

Erfindungsgemäß wird somit ein Problem ausgeschaltet, das aus der Koagulation von Abfallschlamm resultiert, da die Flocken unmittelbar nach dem in kleinen Anteilen bewirkten Vermischen des

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Flockungsmittels mit dem Abfallschlamm oder beim Einmischen des Abfallschlamms in die Flockungsmittellösung erzeugt werden. Die Flockenbildung wird in einem Einstufenverfahren bewirkt, so daß das erfindungsgemäße Flockungsmittel einer Änderung der chemischen Eigenschaften und der Produktionsmenge des Abfallschlamms angepaßt werden kann, was eine kontinuierliche und automatische Beseitigung von Abfallschlamm ermöglicht.

Erreicht wird dies durch die erfindungsgemäße Acrylamidpolymer-Flockungsmittelmasse, die sensibilisiert ist mit einer kritischen Menge an wasserlöslichen Erdalkalimetallsalzen und/oder Alkalimetallsalzen.

Im folgenden soll die sensibilisierte Flockungsmittelmasse ausführlich beschrieben werden.

Bestandteile und Mischungsverhältnisse

(A) Hochpolymeres Acrylamid als Flockungsmittel

Als hochpolymeres Flockungsmittel sind verschiedene Typen üblicher bekannter derartiger Verbindungen verwendbar, z. B. Polyacrylamid, modifiziertes Polyacrylamid, partiell hydrolysiertes Polyacrylamid, partiell modifiziertes Polyacrylamid, Copolymer aus Acrylamid, Acrylsäuresalz und dgl. Es ist auch möglich, diese hochpolymeren Flockungsmittel im Gemisch aus zwei oder mehr derartigen Verbindungen zu verwenden. Die erfindungsgemäß verwendbaren hochpolymeren Acrylamid-Flockungsmittel werden als "Acrylamidpolymer" bezeichnet.

(B) Wasserlösliche Metallsalze als Sensibilatoren

Alle Arten von auf dem Markt befindlichen Salzen von Calcium, Magnesium, Natrium, Kalium und dgl. sind verwendbar mit Ausnahme

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der wasserunlöslichen. Typische geeignete derartige Salze sind z. B. Calciumnitrat, Calciumchlorid, Calciumacetat, Magnesiumnitrat, Magnesiumchlorid, Natriumchlorid, Natriumsulfat, Kaliumchlorid, Kaliumsulfat und dgl.

(C) Mischungsverhältnisse

Das Mischungsverhältnis der Komponenten (A) und (B) ist der wichtigste Wert bei der Realisierung der vorliegenden Erfindung und dieser Wert läßt sich wie folgt ausdrücken:

Komponente (A) : Komponente (B) = 1 Gewichtsteil : 5-100 Gewichtsteile

Handelt es sich jedoch bei Komponente (B) entweder um eine Verbindung eines einwertigen Metallsalzes und eines zweiwertigen Metallsalzes oder besteht sie aus einwertigen Metallsalzen allein, so sind die Gesamtgewichtsteile der Komponente (B) gemäß folgender Gleichung definiert:

Gesamtsgewichtsteile der Komponente (B) = Gewichtsteile der zweiwertigen Metallsalze + 0,1 χ Gewichtsteile der einwertigen Metallsalze

Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Sensibilisierungswirkung der einwertigen Metallsalze nur etwa 1/1o derjenigen der zweiwertigen Metallsalze beträgt, wie oben bereits erwähnt wurde.

Form der Flockungsmittelmassen

Die erfindungsgemäßen Flockungsmittelmassen werden üblicherweise in Form von Pulver oder in Form einer wäßrigen Lösung angeboten, in denen die angegebenen Menge der Komponenten (A) und (B) miteinander vermischt sind.

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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegt die erfindungsgemäße Flockungsmittelmasse in Form eines Gelees vor, das aus den angegebenen Mengen der Komponenten (A) und (B) besteht und 20 bis 80 Gew.-% Wasser enthält. Beträgt in diesem Falle die Wassermenge weniger als 20 Gew.-%, so zeigen die Komponenten (A) und (B) nicht die erforderliche Assoziativreaktion, und beträgt der Wassergehalt andererseits mehr als 80 Gew.-% (bezogen auf die Gesamtmenge),so bildet sich aus dem Gelee eine Flüssigkeit. Da diese Geleemasse ein halbfestes Material ist und die gleiche ausgezeichnete Wasserlöslichkeit wie eine feste Flockungsmittelmasse hat, erweist sie sich für Lagerung und Transport als besonders vorteilhaft.

Das erfindungsgemäße sensibilisierte Flockungsmittel wird in gleicher Weise wie die üblichen bekannten hochpolymeren Flockungsmittel angewandt, d. h. es wird in der Form in der es vorliegt, in Wasser gelöst, wobei 0,05 bis 5,0 % hochpolymeres Flockungsmittel vorliegen müssen.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens muß der effektive pH-Bereich in Betracht gezogen'werden. So zeigt z. B. eine wäßrige Lösung von gelöschtem Kalk oder Natriumcarbonat eine starke Alkalinität, weshalb es in diesem Falle zweckmäßig ist, ein stark anionisches hochpolymeres Flockungsmittel anzuwenden, das seine Ausflockungswirkung auch noch bei stark alkalischem pH entfaltet; es erweist sich ferner als ratsam, hochpolymere Flockungsmittel zu kombinieren, um auf diese Weise gemischte Flockungsmittel im optimalen pH-Bereich zur Wirkung kommen zu lassen. Eine wäßrige Suspension des erfindungsgemäßen Flockungsmittels zeigt eine extrem niedrige Viskosität. Dies ist darauf zurückzuführen, daß ausgeflockte Polymerionen die Viskosität einer wäßrigen Lösung genauso erniedrigen wie 10 bis 50 % anorganische Salze, z. B. Glauber—Salz, die in der Regel zu einem hochpolymeren Flockungsmittel zugesetzt werden um dessen Viskosität herabzusetzten.

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Erzielbare Vorteile

Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei dem erfindungsgemäß sensibilisierten Flockungsmittel um eine in optimalem Verhältnis vorliegende Kombination von hochpolymerem Flockungsmittel und anorganischen Salzen, z. B. Erdalkalimetallsalzen. Eine wäßrige Lösung eines derartigen sensibilisierten Flockungsmittels reagiert quantitativ mit einer wäßrigen Lösung von Bentonit und dgl. und flockt große,feste Flocken mühelos aus. Die dabei abgetrennte Flüssigkeit ist klar und die Reaktion wird in einem Einstufenverfahren bewirkt, weshalb die Ausflockung leicht erfolgen kann durch Zugabe einer wäßrigen Lösung des erfindungsgemäßen Flockungsmittels zu einer wäßrigen Lösung von Bentonit und dgl. oder auch umgekehrt. Demgegenüber müssen bei einem üblichen bekannten Ausflockungsverfahren ein anorganisches Flokkungsmittel und ein hochpolymeres Flockungsmittel jeweils zu verschiedenen Zeiten zugesetzt werden, was die Schwierigkeit mit sich bringt, sich an eine im Abwasser,wie Bentonitschlamm,auftretende Änderung der Dichte und Fließmenge anzupassen, so daß das Abwasser homogenisiert werden muß. Ein erfindungsgemäßes Flokkungsmittel reagiert jedoch quantitativ und führt daher trotz

einer derartigen Änderung zu einer vollständigen Ausfällung der Flocken. Als vorteilhaft erweist sich ferner, daß erfindungsgemäß keine Notwendigkeit besteht, die Art und geeignete Menge eines anorganischen Flockungsmittels in Betracht zu ziehen und die "Nichtverwendung von Aluminium- oder Eisensalzen erspart die Schwierigkeit, den pH-Wert einstellen zu müssen. Das erfindungsgemäße Flockungsmittel ist auch in alkalischen Abwässern verwendbar durch Auswahl des geeigneten Typs von hochpolymeren Flockungsmittel, und es kann ebenso in sauren Abwässern eingesetzt werden durch Vermischen eines hochpolymeren Flockungsmittels mit gelöschtem Kalk oder Natriumcarbonat. Das erfindungsgemäße Flockungsmittel kann daher große, feste Flocken ausfällen in einem einzigen Verfahrensschritt, trotz auftretender Änderungen im Abwasser und

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es führt in jedem Falle dazu, daß die abgetrennte Flüssigkeit klar ist. Das erfindungsgemäße Ausflockungsverfahren bewirkt die Ausfällung von Flocken mit einem einzigen Typ von Flockungsmittel in einer einzigen Verfahrensstufe, so daß ein unerwünschter Anstieg der Viskosität vermieden wird, der bei der gleichzeitigen Verwendung anderer üblicher bekannter Flockungsmittel und anorganischer Verbindungen auftritt. Wird ein Bentonit und dgl. enthaltendes Abwasser zu einer wäßrigen Lösung des erfindungsgemäßen Flockungsmittel zugesetzt, so werden die Flocken sofort ausgefällt, so daß sich die Viskosität nicht erhöht. Selbst wenn ein derartiges Abwasser und die Flockungsmittellösung miteinander vermischt werden, erfolgt kein Anstieg der Viskosität. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufbereitung von Abwasser mit einem erfindungsgemäßen Flockungsmittel führt zu einer unmittelbaren Ausfällung großer, fester Flocken, so daß die Beseitigung von Abfallschlamm auf einer Baustelle sehr stark vereinfacht wird. Wird das Flockungsmittel im Überschuß über den Abfallschlamm, der entweder intermittierend oder kontinuierlich zugesetzt wird, verwendet, so werden die Flocken leicht ausgefällt. Das erfindungsgemäße Flockungsmittel wird sowohl mit einer Änderung der Dichte und Fließmenge als auch einer Änderung des pH-Werts fertig. Ferner erweist sich die Verwendung einer Partikel-erzeugenden Vorrichtung als überflüssig, da der unerwünschte Anstieg der Viskosität ausgeschaltet wird. Wird der angegebene Überschuß an Flockungsmittel angewandt, so kann auf einen üblichen bekannten Behälter und die angegebene Vorbehandlungsmethode verzichtet werden und der übliche bekannte Primärdehydrator kann weggelassen oder als Reaktionsbehälter verwendet werden. Während beim üblichen bekannten Verfahren die Zugabebedingungen der Chemikalien kompliziert sind aufgrund eintretender Änderungen im Abfallschlamm, was eine automatische Abwasserbeseitigung schwierig macht, kann erfindungsgemäß das Flokkungsmittel, sofern es im Überschuß angewandt wird, große, dichte Flocken ausfällen unabhängig vom Eintritt derartiger Änderungen,

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was die automatische Trennung von Feststoffen und Flüssigkeit ermöglicht. Ein Überschuß an Flockungsmittel kann eingehalten werden, in dem ihm eine Bentonitlösung zugesetzt wird. Die auf diese Weise abgetrennte Flüssigkeit ist klar. Gemäß einer einfachen Ausführungsform wird es bevorzugt, Abfallschlamm in einen Flockungsmittel-Vorratsbehälter zu schütten, während der Inhalt des Behälters gerührt wird, wodurch der Abfallschlamm ausgeflockt und ausgefällt wird. Die wäßrige Lösung des erfindungsgemäßen Flockungsmittels ist nicht aktiv bei der Ausflockung von Tonen, z. B. Talk und Calciumcarbonat. Wird jedoch Bentonit diesen Tonen zugemischt, so werden große, feste Flocken gebildet und klares Wasser wird abgetrennt.

Erfindungsgemäß wird die Ausflockung von Bentonit vereinfacht, wobei es auch möglich ist, in einfacher Weise eine Abfallösung durch Copräzipitation unter Verwendung von Bentonit zu behandeln. Da Bentonit billig zur Verfügung steht und eine Adsorptionsund Düngemittelwirkung entfaltet, wurde bereits versucht, den Bentonit zur Abwasserbehandlung zu verwenden, doch waren die bisherigen Ausflockungsmethoden so kompliziert, daß eine wirksame Verwendung nicht erzielt wurde.

Erfindungsgemäß kann nunmehr Bentonit in wirksamer Weise als Abwasser-Behandlungsmittel· eingesetzt werden, da sich das erfindungsgemäße Flockungsmittel durch die Fähigkeit auszeichnet, ieicht und quantitativ große, feste Flocken in einer wäßrigen Lösung von Bentonit und dgl. zu bilden.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern. Beispiel 1

Zur Hersteilung einer Flockungsmittellösung wurde ein Gemisch aus 2 g hochpolymerem Flockungsmittel (mittelmäßig anionisch;

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Molekulargewicht 10 ; aktiver pH-Bereich 6 bis 11; Handelsname "ARONFLOC A-101" der Toagosei Chemical Industry Co., Ltd.) und 40 g CaCl„.2H„0 allmählich in 4 1 Wasser geschüttet, ausreichend gerührt und im Wasser gelöst. Separat wurde eine 10%ige, 5%ige bzw. 1%ige wäßrige Lösung von Bentonit hergestellt durch allmähliches Auflösen des Bentonite in Wasser unter gutem Vermischen. Beim verwendeten Bentonit handelte es sich um ein Handelsprodukt (Handelsname "KUNIGEL" der Kunimine Minig Chemical Industry Co. , Ltd.). Das Flockungsmittel wurde in jeweils 500 ml der erhaltenen Bentnitlösungen geschüttet, wobei große, feste Flocken gebildet wurden. Das abgetrennte Wasser war klar. Die Flocken waren fest genug, daß die in der Hand gehalten und mit einem Netz abgeschöpft sowie leicht dehydratisiert werden konnten. Die zur Flockenbildung erforderliche Menge an Flockungsmittel betrug 300 ml, 150 ml bzw. 30 ml für die 10%ige, 5%ige bzw. 1%ige Bentonitlösung.

Umgekehrt wurde jeweils die 10%ige bzw. 1%ige Bentonitlösung zu 100 ml Flockungsmittellösung zugesetzt und damit vermischt, wobei große, feste Flocken allmächlich gebildet wurden. Die maximale Menge an Bentonitlösung zur Flockenbildung betrug 140 ml bzw. 1100 ml und die weitere Zugabe zusätzlicher Mengen führte zu einer Zerstörung der Flocken. Sobald die Bentonitlösung im Überschuß vorliegt, kann Flockungsmittel zugesetzt werden, um erneut Flocken zu bilden. Der Bentonit und das Flockungsmittel können intermittierend zugesetzt werden. Die dabei gebildeten Flocken sind mit einem Netz abschöpfbar und leicht dehydratisierbar.

Zu Vergleichszwecken wurde zu einer 1 Öligen Bentonitlösung ein auf dem Markt befindliches hochpolymeres Flockungsmittel, z. B. "ARONFLOC A-101", "A-109" und "N-107" (Handelsprodukte der Toagosei Chemical Industry Co., Ltd.), "ACOFLOC A-110", "A-130" und "A-710" (Handelsprodukte der Mitsui Cyanamide U.K.) und

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Polyacrylamxdreagens der Wako Pure Pharmaceutical Industry K.K., in einem aktiven pH-Bereich unter Verwendung üblicher Gebrauchskonzentrationen zugegeben. Die Bentonitlösung wurde pastenförmig und es war keine Flockenbildung feststellbar. Wegen des vorliegenden Fließzustands wurde keine Trennung erzielt und die Dehydratation war schwierig.

Als weiteres Vergleichsbeispiel wurde eine 10%ige wäßrige Lösung von CaCl₃.2H₂O, MgCl₃.6H₃O, Polyaluminiumchlorid, Al₂(SO₄)_.18H₂O oder FeCl-, .6H„0 zu einer 10%igen Bentonitlösung zugesetzt. Das Gemisch wurde wie eine Schlammasse und Flocken wurden nicht gebildet. Die Bentonitlösung erhöhte die Viskosität, die dann wieder abnahm durch weitere Zugabe des Flockungsmittels.

Dieser Zustand des Materials führte zu Schwierigkeiten bei der Dehydratation desselben. Wie bereits erwähnt ermöglicht die unabhängige Verwendung üblicher Flockungsmittel keine Ausflockung von Bentonit. Beim bekannten Verfahren muß ein anorganisches Flockungsmittel zugegeben und solange vermischt werden, bis die Viskosität ansteigt, worauf eine geeignete Menge eines hochpolymeren Flockungsmittels zugesetzt werden muß in einem aktiven pH-Bereich, um eine Ausflockung der Bentonitlösung zu erzielen.

Beispiel 2

In 4 1 Wasser wurden 2 g hochpolymeres Flockungsmittel (schwach anionisch; effektiver pH-Bereich 3 - 12; Handelsname "ACOFLOC A-110" der Mitsui Cyanamide U.K.) gelöst. In die erhaltene Lösung wurden langsam 20 g Ca(NO₃)₂·4H₂O eingebracht und gemischt. Die erhaltene gleichförmig vermischte Lösung wurde als Flockungsmittel verwendet. Dann wurden 8%ige Lösungen von Tonen hergestellt aus Talk der Wako Pure Pharmaceutical Industry K.K., Kaolin, ausgefälltem Calciumcarbonat und saurem Terra alba. In jede dieser Lösungen wurden in äquivalentem Mengenverhältnis 2 % Bentonit eingemischt,

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wobei 5%ige Lösungen des jeweiligen Tons erhalten wurden.

In 500-ml-Meßzylinder wurden je 400 ml der 5%igen Tonlösung eingebracht, worauf das Flockungsmittel ganz allmählich mit Hilfe eines Einspritzers zugegeben wurde und der Zylinderinhalt von oben nach unten gerührt wurde. Alle Tonlösungen bildeten große Flocken und in allen Fällen war das abgetrennte Wasser klar. Die gebildeten Flocken waren von der Lösung mit einem Netz entfernbar und leicht dehydratisierbar. Die erforderlichen Flockungsmittelmengen und andere Verfahrensbedingungen sind in der folgenden Tabelle aufgeführt. Durch unabhängige Verwendung üblicher Flockungsmittel gelang es nicht, Flocken in so einfacher Weise zu bilden.

Tabelle

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Ton	Zur Flockenbildung erforderliche Menge an Flockungsmittel	Zustand der Flocken	Flockenmenge nach 2 min Stehen	abgetrenntes Wasser	Bemerkungen
Talk" + . Bentonit	55 ml	groß + fest, Kuchenbildung möglich	. 150 ml	extrem klar	Durch 30 ml erfolgt Bil dung von Flocken, die jedoch so klein sind, daß das abgetrennte Was ser trüb ist.
Kaolin + Bentonit	60 ml	- ditto -	160 ml	- ditto -	Durch 20 ml erfolgt Bil dung von Flocken, die jedoch so klein sind, daß das abgetrennte Was ser trüb ist.
ausgef, CaI- ciumcarbonat + Bentonit	45 al	- ditto -	140 ml	- ditto -	- ditto -
Saure Terra abla + Bentonit	50 ml	groß ; Kuchenbildung möglich bei vorsichtiger Be handlung	270 ml	- ditto -	Durch 30 ml erfolgt Bil dung von Flocken, die jedoch so klein sind, daß das abgetrennte Was- trüb ist.

Beispiel 3

Zur Herstellung eines Flockungsmittels wurde eine 0,55%ige wäßrige Lösung eines Gemisches aus 1 Gewichtsteil hochpolymerem Flockungsmittel (stark anionisch; aktiver pH-Bereich 7 - 13, Handelsname "ARONFLOC A-109"), 1 Gewichtsteil Natriumchlorid und 29 Gewichtsteile CaCl₃.²Ho⁰ gebildet. Es mußte größte Sorgfalt angewandt werden, um das Gemisch gleichförmig zu lösen ohne Bildung von Pulverklumpen. In 400 ml einer 5%igen Tonlösung, die aus einem Gemisch aus Kaolin - Bentonit bestand und gemäß Beispiel 2 hergestellt worden war, wurde 6 N-Natriumhydroxidlösung zugegeben, bis der pH-Wert der Tonlösung auf 13,0 eingestellt war. Das Flockungsmittel wurde zugesetzt und mit 400 ml der angegebenen Tonlösung vermischt. Mit 40 ml Flockungsmittel fand eine Ausflockung statt und das abgetrennte Wasser war klar. Mit weiteren 20 ml Flockungsmittel wurden Flocken gebildet. Die erhaltenen Flocken waren fest, so daß sie mit einem Netz abgetrennt und leicht dehydratisiert werden konnten. Das abgetrennte Wasser war klar und hatte einen pH-Wert von 13,0.

Dieser Befund läßt erkennen, daß das erfindungsgemäße Flockungsmittel zur sofortigen Ausflockung einer Tonlösung, die stark alkalischen Bentonit enthält, befähigt ist. Es zeigte sich ferner, daß es erfindungsgemäß nicht nötig ist, zwei Arten von Flockungsmittel zusammeneinzusetzen, wie dies bei der üblichen Ausflockung der Fall ist. Ferner erwies sich die pH-Behandlung für das abgetrennte Wasser als befriedigend, was die angewandte Verfahrensoperation sehr viel leichter macht als dies beim üblichen Verfahren der pH-Einstellung unter Verwendung von Feststoffen der Fall ist. Vorteilhafterweise kann diese Ausflockung auch durch umgekehrte Zugabe erzielt werden, d. h. daß die Tonlösung der Flokkungsmittellösung zugesetzt werden kann.

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In diesem Beispiel wurde eine alkalische Abwasserlösung behandelt und zur Behandlung einer sauren Abwasserlösung kann eine wäßrige Lösung von gelöschtem Kalk oder gebranntem Kalk zum erfindungsgemäßen Flockungsmittel in geeigneter Menge je nach Säuregrad der Abwasserlösung zugegeben werden. Auf diese Weise wird eine Neutralisation bewirkt und die Ausflockung erfolgt ebenfalls in einer einzigen Verfahrensstufe.

Beispiel 4

Abfallschlamm aus einer im Bau befindlichen Entwässerungsanlage wurde verwendet, der ein schwarzes Aussehen hatte und insgesamt 15 % Feststoffe enthielt, von denen etwa 1 bis 3 % Bentonit, Carboxymethylcellulose und Dispergiermittel waren. Dieser Abfallschlamm mit einem pH-Wert von 6 bis 8 wurde mit einer 0,55%igen wäßrigen Lösung eines Pulvergemisches bestehend aus 1 Teil Polyacrylamid als hochpolymeres Flockungsmittel und 10 Teilen CaCl-.2H-O vermischt. Mit 150 ml dieser wäßrigen Lösung pro 400 ml Abfallschlamm erfolgte eine Ausflockung. Die gebildeten Flocken waren groß und fest, so daß sie mit ungewebtem Tuch oder dgl. gesammelt werden konnten. Die gesammelten Flocken ließen sich leicht in eine runde Masse verformen. Das abgetrennte Wasser war klar und machte 300 ml aus. Durch die erfindungsgemäße Ausflockung konnte der Abfallschlamm ohne jede Vorbehandlung sofort ausgeflockt und in große Flocken und klares Wasser getrennt werden. Bei unabhängig voneinander erfolgender Zugabe von Flockungsmitteln, wie Polyacrylamid, Aluminiumchlorid, Aluminiumsulfat, Zement oder Calciumchlorid zum Abfallschlamm erfolgte keine Ausflockung und eine Trennung in Flocken und Wasser wurde nicht erzielt.

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Beispiel 5

Die Versuchsdurchführung erfolgte mit einer Lösung von Bentonit, der die wichtigste Komponente von Abfallschlamm darstellt. Es wurden große, feste Flocken gebildet, wenn 300 ml des gemäß Beispiel 1 hergestellten Flockungsmittels zu 500 ml 10%iger Lösung von Bentonit (Handelsname "KUNIGEL") zugegeben und damit vermischt wurden. Das abgetrennte Wasser war klar und die gebildeten Flocken waren fest, so daß sie in der Hand gehalten werden konnten und ihre Dehydratation mit einem Netzgewebe und dgl. leicht bewirkt werden konnten. Demgegenüber ist kein bekanntes anorganisches oder organisches Flockungsmittel so aktiv, daß sie bei getrenntem Einsatz zur Ausflockung einer so hoch konzentrierten Bentonitlösung befähigt wären.

Beispiel 6

Es wurde ein Abfallschlamm mit einem pH-Wert von 12,3 verwendet, der 20 % Gesamtfeststoffe enthielt, von denen 2,5 % aus Bentonit und eine geringe Menge aus einem Partikel-vergrößernden Mittel und einem Dispergiermittel bestanden. Zu diesem Abfallschlamm wurde eine wäßrige Lösung eines Pulvergemisches zugegeben, das aus 1 Teil Polyacrylamid als hochpolymeres Flokkungsmittel, 12 Teilen CaCl₃.2H₃O und 2 Teilen MgCl₃.6H₃O bestand. Die Konzentration dieser wäßrigen Lösung wurde auf 0,75 % eingestellt. Mit 180 ml dieser wäßrigen Lösung pro 400 ml Abfallschlamm erfolgte Ausflockung und es wurden Flocken sowie ein klares abgetrenntes Wasser, dessen pH-Wert 12,2 betrug, erhalten. Dieser Befund zeigt, daß erfindungsgemäß stark alkalischer Abfallschlamm sofort ausgeflockt wird ohne Vorbehandlung wie Neutralisation oder dgl.

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Claims

MÜLLER-BORE · DJAUl1EL · SCHÖN · HERTEL PATENTANWÄLTE Norihiko UMASE, Tokyo, Japan 25. Mai 1979 DR. WOLFGANG MÜLLER-BORE (PATENTANWALTVON 1927-1975) DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. D1PL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS. U 1047 Sensibilisiertes Flockungsmittel zur Ausflockung hydrophiler kolloidaler Partikel und Verwendung desselben. Patentansprüche

1. Sensibilisiertes Flockungsmittel für wäßrige Suspensionen oder Abfallschlämme mit einem Gehalt an hydrophilen kolloidalen Partikeln, gekennzeichnet durch einen Gehalt an

- 1 Gewichtsteil Acrylamidpolymer als Flockungsmittel und

- 5 bis 100 Gesamtgewichtsteile mindestens eines v/asserlöslichen Erdalkalimetallsalzes und/oder Alkalimetallsalzes,

wobei die Gesamtgewichtsteile des oder der Salze berechnet sind als die Summierung der Gewichtsteile des oder der Erdalkalimetallsalze und 0,1 χ den Gewichtsteilen des oder der Alkalimetallsalze. 909850/0667

_ ο —

2. Flockungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an wasserlöslichem Salz oder wasserlöslichen Salzen im Bereich von 8 bis 30 Gesamtgewichtsteilen liegt.

3. Flockungsmittel nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es in Form einer Lösung vorliegt.

4. Flockungsmittel nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es in Form eines Mischpulvers vorliegt.

5. Flockungsmittel nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es in Form eines Gelees mit einem Wassergehalt von 20 bis 80 Gew.-% vorliegt.

6. Flockungsmittel nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Salz aus Calciumnitrat, Calciumchlorid, Calciuracetat, Magnesiumnitrat, I^agnesiuinchlorid, Natriumchlorid, Natriumsulfat, Kaliumchlorid oder Kaliumsulfat besteht.

7. Flockungsmittel nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Acrylamidpolymer aus Polyacrylamid, modifiziertem Polyacrylamid, partiell hydrolysiertem Polyacrylamid, partiell modifiziertem Polyacrylamid oder einem Copolymer aus Acrylamid und Acrylat besteht.

8. Verfahren zur Behandlung wäßriger Suspensionen oder Abfallschi amme mit einem Gehalt an hydrophilen kolloidalen Partikeln, dadurch gekennzeichnet, daß man die wäßrige Suspension oder den Abfallschlamm mit einer wäßrigen Flockungsmittellösung in Kontakt bringt, die als wirksame Komponenten 1 Gewichtsteil Acrylamidpolymer als Flockungsmittel und 5 bis 100 Gesamtgewichtsteile mindestens eines wasserlöslichen Erdalkalimetallsalzes und/oder Alkalimetallsalzes enthält,

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wobei die Gesamtgewichtsteile des oder der Salze berechnet sind als die Summierung der Gewichtsteile des oder der Erdalkalimetallsalze und 0,1 χ den Gewichtsteilen des oder der Alkalimetallsalze.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an wasserlöslichem Salz oder wasserlöslichen Salzen im Bereich von 8 bis 30 Gesamtgewichtsteilen liegt.

10. Verfahren nach Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, man die wäßrigen Suspensionen oder Abfallschlämme mit einer die Ausflockung von darin enthaltenen nicht-hydrophilen Feststoffpartikeln wirksam fördernden Menge Bentonit versetzt.

9098S0/O667