DE4105600A1 - Verfahren zur abwasserreinigung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Abwässern oder Abluft von aromatischen Verbindungen mit mindestens einer funktionellen Gruppe.

Aromatische Verbindungen im Sinne der Erfindung können Arene sein, d. h. mono- und polycyclische Verbindungen und kondensierte Ringsysteme, insbesondere Benzoide, die gegebenenfalls Seitenketten mit z. B. 1-8 C-Atomen ent­ halten können. Funktionelle Gruppe im Sinne der Erfin­ dung können Gruppen mit einem polaren Charakter sein, insbesondere die Hydroxyl- und Aminogruppe sowie die Carboxylgruppe und die Sulfogruppe und deren Salze. Die funktionellen Gruppen können gegebenenfalls auch in einer Seitenkette enthalten sein.

Ein häufig auftretendes Problem bei der industriellen Produktion besteht in der Verunreinigung des verwendeten Wassers mit organischen Schadstoffen. Der Schutz der Um­ welt, staatliche Auflagen und das Interesse der Indu­ strie an möglichst reinem Prozeßwasser lassen einen ständigen Bedarf an neuen Methoden zur Reinigung von Ab­ wässern entstehen.

Bekannte Verfahren zur Reinigung von Abwässern von Sub­ stanzen mit phenolischer Komponente (kurz: Phenole), insbesondere von Bisphenolen, die bei der Produktion von Polycarbonaten auftreten, beruhen zumeist auf der Ver­ wendung von Aktivkohle und/oder Ionenaustauscherharzen als Adsorptionsmittel. Weiter ist aus dem Patent US 47 29 832 ein Verfahren zur Reduktion der Phenolkon­ zentration im Abwasser bekannt, bei dem als extrahieren­ des Medium kreosothaltige Lösungen verwendet werden. In diesem bekannten Verfahren wird Polyamid lediglich op­ tional als demulgierende Substanz zur Trennung von Was­ ser und Öl eingesetzt. In weiteren, bekannten Abwasser­ reinigungsverfahren wird Polyamid nur als Grundmaterial für Membranen und Fasern verwendet.

Es bestand die Aufgabe, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem sich der Anteil von organischen Verbindungen in ver­ unreinigtem Brauchwasser oder Abluft verringern läßt.

Die Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß die zu reinigende Substanz mit einem Kunststoff mit hoher spezifischer Oberfläche in Kontakt gebracht wird, dessen Grundein­ heiten mindestens eine Carbonamidgruppe enthalten.

Kunststoffe, die mindestens eine Carbonamidgruppe -C(=O)-N(-H)- in ihrer Struktureinheit enthalten, können insbesondere Polyamide (PA) oder Polyurethane (PU) sein.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß diese Kunststoffe nicht nur zur Reduzierung hydroxysubstituierter Arene wie beispielsweise Phenol und Bisphenol A geeignet sind, sondern auch für weitere Stoffgruppen wie beispielsweise aminosubstituierte Arene wie Anilin oder Arene mit Säuregruppen wie Carbonsäuren oder Sulfonsäuren bzw. deren Salze.

Bei dem neuen Verfahren werden Polyamid oder Polyurethan als Sorptionsmittel eingesetzt. Polyamid oder PU sind in ihren verschiedenen Varianten weit verbreitete und im Vergleich zu Ionenaustauscherharzen relativ billige Produkte. Aus Gründen des Umweltschutzes und aus wirt­ schaftlichen Überlegungen heraus läßt sich mit Vorteil bereits verwendetes, sogenanntes Recycling-Polyamid bzw. Recycling-PU in dem neuen Verfahren einsetzen.

Zur Durchführung des neuen Verfahrens ist es notwendig, das verschmutzte Stoffgemisch in Kontakt mit dem Kunst­ stoff (PA oder PU) zu bringen. Im einfachsten Fall genügt ein mit Kunststoffkörnern gefülltes Becken, in das das verschmutzte Stoffgemisch eingeleitet wird. Zur Reinigung größerer Abwassermengen lassen sich Anlagen verwenden, deren prinzipieller Aufbau dem Fachmann von Aktivkohle- oder Ionenaustauscher-Anlagen her vertraut sind. Verfahrensvarianten, die einen raschen innigen Kontakt des verschmutzten Stoffgemisches mit dem Kunst­ stoff ermöglichen, beruhen auf der Verwendung von Fest­ bettreaktoren (Filter), Rührreaktoren und Einrührver­ fahren (Zumischung des Kunststoffs in vorhandene Becken). Der Kunststoff wird dabei je nach Verfahrens­ führung geformt, z. B. läßt es sich als Granulat oder in Pulverform mit Vorteil einsetzen. Dabei wurden bei der Verwendung von trockenem Kunststoff etwas bessere Ergeb­ nisse erzielt als bei der Verwendung von wasserhaltigem PU oder PA. Obwohl zur Optimierung des Verfahrens die aktive Oberfläche des verwendeten Kunststoffes eine wesentliche Rolle spielt, kann es unter Umständen auch von Vorteil sein, das Polyamid oder Polyurethan in Faser- und Gewebeform zu verwenden.

Um eine möglichst hohe spezifische Oberfläche, also ein günstiges Verhältnis von Oberfläche zu Volumen zu er­ halten, lassen sich mit Vorteil die Kunststoffe auch in an sich bekannten mikroporösen Varianten, als Mikro­ kugeln oder als Gele in dem Verfahren verwenden. Insbe­ sondere PU läßt sich auch als offenzelliger Schaum ver­ wenden.

Weiter läßt sich das Verfahren unter geringerem Ver­ brauch an dem eingesetzten Kunststoff durchführen, wenn das belastete Material einem Regenerationsprozeß unter­ zogen wird. Dazu eignet sich insbesondere die thermische Regenerierung.

Das Verfahren wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den zeitlichen Abfall der Konzentration (in ppm) von Phenol(-o)-, Na-Benzensulfonat (-x-), Benzoesäure(-+-) und Benzensulfonsäure (-_*-). Eingesetzt wurden jeweils 12,5 g PA-6 in Granulatform als Sorptionsmittel auf 50 ml wäßrige Lösung.

Fig. 2 zeigt den zeitlichen Abfall der Konzentration (in ppm) von Phenol (-+-), Anilin(-x-) und Bisphenol A(-o-). 2 g PA-6-Mehl (getrocknet) wurden als Sorptionsmittel zu 50 ml der jeweiligen wäßrigen Lösung gegeben.

Fig. 3 zeigt den zeitlichen Abfall der Konzentration (in ppm) von Anilin(-o-) und Phenol(-+-) bei der Verwendung von offenzelligem PU-Schaum. Es wurden 2 g PU zu 50 ml wäßriger Lösung gegeben.

Die Konzentrationen wurden mittels UV-Extinktionsmessun­ gen an den zu verschiedenen Zeitpunkten klarfiltrierten Lösungen bestimmt.

Es zeigt sich, daß die erzielbare Reduktion der Schad­ stoffkonzentration deutlich von der jeweiligen Beschaf­ fenheit und dem Wassergehalt des eingesetzten Sorptions­ mittels abhängt. So wurde beispielsweise die Phenolkon­ zentration beim Einsatz einer gleichen Menge an ge­ trocknetem Feinstpulver in 10 min auf 1/5 reduziert. Es liegt im Rahmen des Könnens eines durchschnittlichen Fachmanns die optimalste Beschaffenheit des jeweiligen Sorptionsmittels für seine Zwecke auszuwählen.

Zur thermischen Regeneration wurde eine stabförmige Polyamid-6-Probe, die 20 Gew.-% Bisphenol A aufgenommen hatte, 30 Minuten lang isotherm bei 340°C gehalten. Innerhalb dieses Zeitraums wurde der Bisphenol-A-Gehalt der Probe fast vollständig reduziert. Im großtechnischem Maßstab ist daher der Einsatz der an sich bekannten Vakuumextrusion zur Wiedergewinnung des Kunststoffes möglich.

Claims (6)

1. Verfahren zur Reinigung von Abwässern und/oder Ab­ luft von aromatischen Verbindungen mit mindestens einer funktionellen Gruppe, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Stoffgemisch mit einem Kunst­ stoff mit hoher spezifischer Oberfläche in Kontakt gebracht wird, der in seiner Grundeinheit minde­ stens eine Carbonamidgruppe (-NH-CO-) aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff ein Polyamid eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff ein Polyurethan eingesetzt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kunststoff als Granulat, Pulver, Folie, Faser, Gewebe, Schaum oder Gel oder einer beliebigen Auswahl dieser Modifikation einge­ setzt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die aromatischen Verbindungen Benzoide sind.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die funktionelle Gruppe die Hydroxy-, die Amino-, die Carboxyl-, die Sulfo­ gruppe oder ein Derivat dieser Gruppen ist, wobei diese Gruppen gegebenenfalls auch in einer Seiten­ kette enthalten sein können.