DE60014135T2 - Verfahren zur bodensanierung unter verwendung eines reaktionsprodukts von einem akrylamidoalkansulfonsäuresalz mit einem amin als tensid - Google Patents

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sanieren eines Bodens, der mit einer oder mehreren hydrophoben organischen Chemikalien verunreinigt ist, das ein In-Kontakt-Bringen des verunreinigten Bodens mit einer wässrigen Zusammensetzung umfasst, die ein Tensid umfasst, das durch Umsetzen eines Salzes einer Acrylamidoalkansulfonsäure mit einem Amin hergestellt wird.
• Hintergrund der Erfindung
• Bodenverunreinigung ist ein großes Problem, das in der sehr nahen Zukunft angegangen werden muss. Grenzenlose und gedankenlos unkontrollierte Deponien von festen, flüssigen und gasförmigen Schadstoffen finden ihren Weg in den Boden und können dort für Jahre verbleiben. Polycyclische Kohlenwasserstoffe weisen toxische, mutagene und karzinogene Eigenschaften auf. Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel wurden nachlässig in den Boden über Jahre eingeleitet und verbleiben dort in problematischer Weise, wobei sie nirgendwo anders hingehen können.
• Gegenwärtig weit verbreitete Bodenschadstoffe sind als organische Verunreinigungen bekannt, die organische Verbindungen wie Alkane mit niedrigem Molekulargewicht, Alkohole, Amine, Amide, Säuren, Sulfite, Dioxine, Ethylbenzole und PCBs sind. Eine Bodendekontaminierung dieser Verbindungen als auch anderer Schadstoffe wurde zu einem begrenzten Ausmaß durch Lösungsmittelextraktion, Koagulation, Hochdruckreinigung, Extraktion mit superkritischer Flüssigkeit, thermischen Desorptionen, Bodendampfextraktion, Veraschung und mikrobieller Oxidation erreicht. Physikalische Mittel umfassen ein Pumpen des Grundbodens mit Wasser, gefolgt von einem Luftabstreifen des Bodens, um die flüchtigen Kohlenwasserstoffe zu entfernen, Vakuumextraktion und Stellenaushübe, gefolgt von einer Veraschung des verunreinigten Bodens.
• Die EP-A-0 909 593 betrifft eine Tensid-unterstützte Bodensanierung unter Verwendung eines Tensids, das das Reaktionsprodukt eines Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäureanhydrids oder eines reaktiven Äquivalents davon mit mindestens einem wasserdispergierbaren Amin-terminierten Poly(oxyalkylen) ist.
• Die GB-A-1,550,420 betrifft Aminodi- und -polyalkylamidoalkansulfonsäuren und Salze, die durch eine basenkatalysierte Additionsreaktion eines Mols eines primären Amins der Formel R₆-NH₂ an mindestens zwei Mole eines Alkenylamidoalkansulfonsäuresalzes hergestellt werden können.
• Die GB-A-1,329,565 betrifft 2-(β-Aminopropionamido)alkansulfonsäuresalze und deren Herstellung und deren Verwendung als anionische Synthesekomponente bei der Herstellung von emulgatorfreien Polyurethan-Dispersionen.
• Die US-PS 3,544,597 betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Niederalkyl- und olefinischen Amidosulfonsäuren aus einem Nitril, einem Olefin und rauchender Schwefelsäure.
• Die US-PS 5,453,133 (Sparks et al., 26. September 1995) betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Verunreinigungen aus einem Boden. Das Verfahren beinhaltet ein In-Kontakt-Bringen des verunreinigten Bodens mit einem für die Verunreinigung geeigneten Lösungsmittel in Gegenwart einer verbrückenden Flüssigkeit, die mit dem Lösungsmittel nicht mischbar ist, während geschüttelt wird. Die Menge der verbrückenden Flüssigkeit und der Schüttelgrad werden ausgeglichen, um das Verfahren zu steuern.
• Die US-PS 5,611,642 (Wilson, 18. März 1997) stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine in situ-Behandlung eines Bodens und von Grundwasser bereit, die mit organischen Schadstoffen verunreinigt sind. Das Verfahren beinhaltet ein Definieren der Art und des Ausmaßes der Verunreinigung, ein Bestimmen der Hydrologie und Geologie des verunreinigten Bereichs, ein Bestimmen des Volumens und der Konzentration einer reaktiven Lösung, die zum Bewirken einer Behandlung des verunreinigten Bereichs erforderlich ist, ein Injizieren der reaktiven Lösung in einen oder mehrere Injektoren, die in den Grund einge bracht, abgedichtet und so positioniert sind, dass sie einen Fluss der reaktiven Lösung durch den verunreinigten Bereich gewährleisten, ein Ermöglichen, dass die reaktive Lösung durch den verunreinigten Bereich fließt, wodurch sie sich chemisch mit den in dem verunreinigten Bereich enthaltenen Verunreinigungen umsetzt, und ein Bestimmen, wenn die Behandlung abgeschlossen ist, durch Überwachen von Nebenprodukten der chemischen Reaktion. Vorzugsweise ist die reaktive Lösung eine wässrige Lösung von Wasserstoffperoxid und Metallsalzen.
• Die US-PS 5,634,983 (Kammeraad, 3. Juni 1997) betrifft ein Verfahren für eine Bodensanierung, in dem eine Einkapselungslösung mit einer Bodenmatrix, die chemische Verunreinigungen wie polynukleäre aromatische chlorierte Kohlenwasserstoffe und dergleichen enthält, in einer Menge in Kontakt gebracht wird, die ausreicht, um ein gesättigtes Gemisch der Bodenmatrix und der Einkapselungslösung zu bilden, wobei die Einkapselungslösung fähig ist, vorzugsweise die in der Bodenmatrix enthaltenen chemischen Verunreinigungen anzuziehen, und eine wirksame Menge eines nicht ionischen Tensidmaterials, ein anionisches Tensidmaterial und Wasser enthält, und das Gemisch für eine Zeitspanne gemischt wird, die ausreicht, zu erlauben, dass die chemischen Verunreinigungen vorzugsweise aus einem Kontakt mit der Bodenmatrix zu einer Assoziierung mit der Einkapselungslösung dissoziieren und mindestens eine Kohlenstoffbindung in der chemischen Verunreinigung als ein Ergebnis der Wechselwirkung zwischen dem nicht ionischen Tensidmaterial und der Verunreinigung gebrochen wird. Sobald dies auftritt, kann ein Hauptanteil der Einkapselungslösung mit den assoziierten chemischen Verunreinigungen aus einem Kontakt mit der Bodenmatrix entfernt werden.
• Die US-PS 5,725,470 (Lazarowitz et al., 10. März 1998) beschreibt ein Verfahren für die Sanierung eines Bodens, der flüchtige organische Verbindungen enthält, das die Schritte umfasst: (1) Ausbilden eines Emulgators, der (a) etwa 70 bis etwa 99 Gew.-% eines Zuckertensids, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Alkylpolyglykosid, einem Glucamid und Gemischen davon, und (b) etwa 1 bis etwa 30 Gew.-% eines nicht ionischen Tensids, das von dem Zuckertensid verschieden ist und, wenn es mit dem Zuckertensid vereinigt wird, ein Hydrophile-Liphophile-Gleichgewicht von etwa 8,0 bis etwa 13,0 bereitstellt, umfasst, (2) Mischen des Emulgators mit den unerwünschten Verunreinigungen, um eine stabile Emulsion zu bilden, und (3) Entfernen der stabilen Emulsion von dem Boden.
• Die US-PS 5,769,569 (Hosseini, 23. Juni 1998) beschreibt ein thermisches in situ-Desorptionssystem und -verfahren, das zum Mobilisieren und zur Entfernung von nicht flüchtigen und halbflüchtigen Kohlenwasserstoffen aus einem verunreinigten Boden in der über dem Grundwasserspiegel liegenden Zone verwendet wird. Schwer abbaubare Kohlenwasserstoffe werden thermisch durch direktes Erhitzen der verunreinigten Zone durch Verbrennung von Brennstoff und Luft in einem Brenner unterhalb der verunreinigten Bodenzone desorbiert. Die gebildeten Bodendämpfe werden gesammelt und durch Bodendampf-Extraktionstechniken behandelt.
• Die US-PS 5,803,664 (Kawabata et al., 8. September 1998) betrifft ein Verfahren zum Sanieren eines mit einem Schadstoff verunreinigten Bodens unter Verwendung eines Mikroorganismus, das die Schritte umfasst:
  Injizieren einer Flüssigkeit mit einem Mikroorganismus, der zum Abbauen des Schadstoffs fähig ist, in eine vorbestimmte Stelle des zu sanierenden Bodenbereichs und
  Injizieren von Gas in die vorbestimmte Stelle, an der das flüssige Mittel injiziert wird, wobei der Gasinjektionsschritt erfolgt, wenn ein Wassergehalt der Stelle das 0,6fache oder mehr eines Wassersättigungsgehalts des Bodens beträgt.
• Die US-PS 5,834,540 (Katoot, 10. November 1998) betrifft eine Zusammensetzung und ein Verfahren für die Sanierung von verunreinigten Materialien und insbesondere für eine Bodensanierung. Die Literaturangabe betrifft Zusammensetzungen und Verfahren, die den Abbau von unerwünschten Verunreinigungen wie Kohlenwasserstoffabfällen bewirken. Die Literaturstelle betrifft die weitere Verwendung von Strahlung, insbesondere Mikrowellenstrahlung, um den Abbau von Verunreinigungen zu bewirken. Die Literaturstelle ist beim Behandeln von Materialien genauso wirksam, die gesundheitsschädlichen oder infektiösen biologischen Verunreinigungen ausgesetzt wurden.
• Zusammenfassung der Erfindung
• Beschrieben wird ein Verfahren zum Sanieren eines Bodens, der mit einer oder mehreren hydrophoben organischen Chemikalien verunreinigt ist, umfassend: In-Kontakt-Bringen des verunreinigten Bodens mit einer wässrigen Zusammensetzung, umfassend ein Tensid, das durch Umsetzen eines Sulfonats der Formel

  

  einem Amin der Formel R⁶R⁷NH oder R⁸(NH₂)_n hergestellt wird,
  worin R¹ ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist, R² ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen ist und jede der Gruppen R³, R⁴ und R⁵ unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit bis zu 7 Kohlenstoffatomen ist und M ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall oder -NR¹⁰R¹¹R¹² ist, worin R¹⁰, R¹¹ und R¹² unabhängig voneinander Wasserstoffatom oder Hydrocarbylgruppen mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen sind,
  worin R⁶ eine Hydrocarbylgruppe, eine Hydroxyhydrocarbylgruppe, eine Alkoxyhydrocarbylgruppe, worin bis zu 12 Kohlenstoffatome in der Alkoxygruppe vorhanden sind, oder eine Aminohydrocarbylgruppe, worin die Hydrocarbylgruppe 6 bis 50 Kohlenstoffatome enthält, oder eine R⁹NH(CH₂)₃-Gruppe umfasst, worin R⁹ eine Hydrocarbylgruppe, eine Hydroxyhydrocarbylgruppe, eine Alkoxyhydrocarbylgruppe, worin bis zu 12 Kohlenstoffatome in der Alkoxygruppe vorhanden sind, oder eine Aminohydrocarbylgruppe umfasst, worin die Hydrocarbylgruppe 6 bis 50 Kohlenstoffatome enthält, R⁷ eine -(CH₂)₃NH₂-Gruppe ist, n den Wert 1 oder 2 aufweist und, wenn n den Wert 1 aufweist, R⁸ eine Hydrocarbylgruppe, eine Hydroxyhydrocarbylgruppe, eine Alkoxyhydrocarbylgruppe, worin bis zu 12 Kohlenstoffatome in der Alkoxygruppe vorhanden sind, oder eine Aminohydrocarbylgruppe umfasst, worin die Hydrocarbylgruppe 6 bis 50 Kohlenstoffatome enthält, und, wenn n den Wert 2 aufweist, R⁸ eine Hydrocarbylengruppe mit 6 bis 50 Kohlenstoffatomen oder

  

  ist,
  wodurch mindestens. ein Teil der hydrophoben organischen Chemikalie mit der wässrigen Zusammensetzung assoziiert wird.
• Spezifische erfindungsgemäße Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 15.
• Danach können die wässrige Zusammensetzung und die damit assoziierten organischen Chemikalien von dem Boden entfernt werden oder sie können durch ein biologisches Verfahren dekontaminiert werden.
• Genaue Beschreibung der Erfindung
• In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Begriff "Boden" in einer allgemeinen Weise verwendet, um die verschiedenen Materialien zu bezeichnen, die in der Erde angetroffen werden können und die Gegenstand einer Verunreinigung sein können. Boden umfasst demnach Steine, Sand, Kies, Tone, Schlamm, Humus, Löss und andere solche Komponenten, allein oder in Kombination, und einschließlich variierender Mengen an Wasser, die in Gegenwart solcher Komponenten gefunden werden können, wie im Erdreich zu finden. Die spezifische Zusammensetzung des Bodens variiert von Ort zu Ort in einer Weise, die weit verbreitet anerkannt ist und dem Fachmann bekannt ist. Die spezifische Bodenart, für die die Erfindung geeignet ist, ist nicht spezifisch begrenzt. Zu Test- und Bewertungszwecken wird ein Standardboden, der als "Canadian River Alluvium" bekannt ist und aus 72% Sand, 27% Schlamm und Ton (auf einer Trockenbasis) und einem organischen Kohlenstoffgehalt von 0,07% besteht, manchmal verwendet.
• Boden kann durch eine Vielzahl von exogenen organischen Materialien verunreinigt sein. Die Verunreinigungen können mit den festen Komponenten des Bodens oder der Wasserkomponente des Bodens (d.h. Grundwasser) oder beidem assoziiert sein. Diese Verunreinigungen werden oft durch einen größeren oder geringeren Grad an Hydrophobizität, Wasserunlöslichkeit und manchmal eine Tendenz charakterisiert, verschiedene Bodenkomponenten zu sorbieren. Diese Eigenschaften machen eine Sanierung des Bodens schwieriger. Herkömmliche Verunreinigungen umfassen Rohöle, d.h. Mineralöle, Erdöl, lösungsmittel- oder säurebehandelte Mineralöle und Öle, die von Kohle oder Schiefer abstammen. Synthetische Öle können auch Verunreinigungen sein: Diese umfassen Kohlenwasserstofföle, Halogen-substituierte Kohlenwasserstofföle, Alkylenoxidpolymere, Ester von Dicarbonsäuren und Polyolen, Ester von phosphorhaltigen Säuren, polymerische Tetrahydrofurane und Öle auf Siliciumbasis. Auch eingeschlossen sind Rohölfraktionen und raffinierte Kohlenwasserstoffe wie Benzine, Kerosin, Dieselbrennstoff und Brennstofföl. Auch eingeschlossen sind käufliche ölhaltige Zusammensetzungen wie Motoröle und andere Schmiermittel, Getriebeflüssigkeiten und Hydraulikflüssigkeiten.
• Die allgemeinen Begriffe, die für Bodenverunreinigungen verwendet werden, sind NAPLs (nicht wässrige Phase-Flüssigkeiten) und DNAPLs (dichte nicht wässrige Phase-Flüssigkeiten). Die Environmental Protection Agency (EPA), das U.S. Department of Energy (DOE), U.S. Department of Interior (DOI) und U.S. Department of Defense (DOD) haben ferner diese Materialien wie folgt klassifiziert:
• 1. nicht halogenierte flüchtige organische Verbindungen
• 2. halogenierte flüchtige organische Verbindungen
• 3. nicht halogenierte halbflüchtige organische Verbindungen
• 4. halogenierte halbflüchtige organische Verbindungen
• 5. Brennstoffe
• Stellen, an denen nicht halogenierte und halogenierte flüchtige organische Verbindungen gefunden werden können, umfassen Feuerstellen, Herstellungsanlagen oder Deponien für Chemikalien, verunreinigte Meeressedimente, Entsorgungsbrunnen und Sickerfelder, Galvanik/Nachbearbeitungsbetriebe, Feuerbekämpfungs-Trainingsbereiche, Hangar/Flugzeugwartungsbereiche, Deponien und Bestattungsgruben, Lecksammel- und Systemsanitärleitungen, undichte Lagertanks, Entsorgungsbereiche für radioaktiven/gemischten Abfall, Oxidationsbecken/Schlammteiche, Farbenabstreif- und Spritzkabinenbereiche, Pestizid/Herbizidmischbereiche, Lösungsmittel-Entfettungsbereiche, Oberflächenaufbringungen und Fahrzeugwartungsbereiche.
• Eine nicht erschöpfende Liste von typischen nicht halogenierten flüchtigen organischen Verbindungen (ausschließlich Brennstoffen und Gasphasenverunreinigungen), die an vielen Stellen angetroffen werden, umfassen die nachstehenden: n-Butanol, 4-Methyl-2-pentanon, Aceton, Acrolein, Acrylnitril, Aminobenzol, Kohlenstoffdisulfid, Cyclohexan, Ethanol, Ethylacetat, Ethylether, Isobutylalkohol, Methanol, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Styrol, Tetrahydrofuran und Vinylacetat.
• Eine nicht erschöpfende Liste von typischen halogenierten flüchtigen organischen Verbindungen, die an vielen Stellen angetroffen werden, umfassen die nachstehenden: 1,1,1,2-Tetrachlorethan, 1,1,1-Trichlorethan, 1,1,2,2-Tetrachlorethan, 1,1,2-Trichlorethan, 1,1-Dichlorethan, 1,1-Dichlorethylen, 1,2-Dichlorethan, 1,2-Dichlorpropan, Bromoform, Bromethan, Tetrachlorkohlenstoff, Chlordibrommethan, Chlorethan, Chloroform, Chlorpropan, cis-1,2-Dichlorethylen, Glycerintrichlorhydrin, Hexachlorbutadien, Hexachlorcyclopentadien, Hexachlorethan, Methylenchlorid, Chloropren, Pentachlorethan, Perchlorethylen, Propylendichlorid, 1,2-trans-Dichlorethylen, 1,3-cis-Dichlor-1-propen, 1,3-trans-Dichlorpropen, 1-Chlor-2-propen, 2-Butylendichlorid, Bromdichlormethan, Dibromchlorpropen, Dibrommethan, Dichlorbrommethan, Chlormethan, Ethylendibromid, Fluortrichlormethan, Trichlortrifluorethan, Monochlorbenzol, Trichlorethylen, Vinylchlorid und Vinylidenchlorid.
• Stellen, an denen nicht halogenierte und halogenierte halbflüchtige organische Verbindungen gefunden werden können, sind die gleichen Stellen wie für nicht halogenierte und halogenierte flüchtige organische Verbindungen, aber umfassen auch Holzkonservierungsbereiche.
• Eine nicht erschöpfende Liste von typischen nicht halogenierten halbflüchtigen organischen Verbindungen, die an vielen Stellen angetroffen werden, umfassen die nachstehenden: 1,2-Benzanthracen, 1,2-Diphenylhydrazin, 1-Aminonaphthalen, 2,3-Phenylenpyren, 2,4-Dinitrophenol, 2-Aminonaphthalen, 2-Methylnaphthalen, 2-Nitroanilin, 2-Nitrophenol, 3-Nitroanilin, 4,6-Dinitro-2-methylphenol, 4-Nitroanilin, 4-Nitrophenol, Acenaphthen, Acenaphthylen, Alkyldioxybenzolmethylenether, Anthracen, Benzidin, Benzo(a)anthracen, Benzo(a)pyren, Benzo(b)fluoranthen, Benzo(k)fluoranthen, Benzoesäure, Benzylalkohol, Bis(2-ethylhexyl)phthalat, Butylbenzylphthalat, Chrysen, Dibenzofuran, Diethylphthalat, Dimethylphthalat, Di-n-butylphthalat, Di-n-octylphthalat, Diphenylenme than, Ethion, Ethylparathion, Fluoren, Indeno(1,2,3-cd)pyren, Isophoron, Malathion, Methylparathion, Naphthalen, N-Nitrosodimethylamin, N-Nitrosodi-n-propylamin, Parathion, Phenanthren, Phenylnaphthalen, Pyren und Tetraphen.
• Eine nicht erschöpfende Liste von typischen halogenierten halbflüchtigen organischen Verbindungen, die an vielen Stellen angetroffen werden, umfasst die nachstehenden: 1,2,4-Trichlorbenzol, 1,2-Bis(2-chlorethoxy)ethan, 1,2-Dichlorbenzol, 1,3-Dichlorbenzol, 1,4-Dichlorbenzol, 2,4,5-Trichlorphenol, 2,4,6-Trichlorphenol, 2,4-Dichlorphenol, 4-Chloranilin, 2-Chlornaphthalen, 2-Chlorphenol, 3,3-Dichlorbenzidin, 4-Bromphenylether, 4-Chlorphenylphenylether, Bis(2-chlorethoxy)methan, Bis(2-chlorethoxy)phthalat, Bis(2-chlorethyl)ether, Bis(2-chlorisopropyl)ether, Chlordan, Chlorbenzilat, Chlorphenothan, Hexachlorbenzol, Hexachlorbutadien, p-Chlor-m-cresol, Pentachlorbenzol, Pentachlorphenol (PCP), polychlorierte Biphenyle (PCBs), Quintozen, Tetrachlorphenol und unsymmetrisches Trichlorbenzol.
• Stellen, an denen ein Brennstoff gefunden werden kann, umfassen die gleichen Stellen, wie sie bereits für sowohl nicht halogenierte und halogenierte flüchtige als auch halbflüchtige Verbindungen beschrieben wurden. Eine nicht erschöpfende Liste von typischen angetroffenen Brennstoffverunreinigungen ist wie folgt: die isomerischen Tetramethylbenzole, die isomerischen Trimethylbenzole, die isomerischen Methyl-substituierten und Ethyl-substituierten Alkane, worin die Alkane Butan, Pentan, Hexan, Heptan, Octan, Nonan und Decan umfassen, 4-Methylphenol, Anthracen, Benz(a)anthracen, Benzol, Benzo(a)pyren, die isomerischen Cresole, Fluoranthen, Fluoren, die isomerischen Xylole, Naphthalen, Phenanthren, Phenol, Pyren, Pyridin, Toluol und Vinylbenzol.
• Die vorstehenden Verunreinigungen können mit den festen Bodenpartikeln, mit der Wasserkomponente des Bodens oder in jeglicher Kombination davon assoziiert sein.
• Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet eine wässrige Zusammensetzung, die ein Tensid umfasst, das durch Umsetzen eines Salzes einer Acrylamidoalkansulfonsäure, auch als ein Sulfonat bekannt, mit einem Amin hergestellt wird. Das Salz dieser Sulfonsäure kann durch die Formel

  

  dargestellt werden, worin R¹ ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist, R² ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen ist und jede der Gruppen R³, R⁴ und R⁵ unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit bis zu 7 Kohlenstoffatomen ist. Beispiele für Niederalkylreste sind Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, 1-Butyl-, 2-Butyl-, 2-Pentyl-, 3-Hexyl- und 3-Methylpentylgruppen. Die M-Gruppe umfasst ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall oder eine Aminoverbindung.
• Die Umsetzung zum Ausbilden des Salzes ist eine einfache Neutralisation einer Acrylamidoalkansulfonsäure, gewöhnlich mit einer Metallbase oder einem Amin, umfassend mindestens ein Metalloxid, Metallhydroxid, Metallsalz einer schwachen Säure wie Kohlensäure, Borsäure oder Essigsäure, oder ein Amin. Das Salz ist am häufigsten ein Metallcarbonat oder -bicarbonat, z.B. Natriumcarbonat oder Natriumbicarbonat. Auch verwendbar anstelle solcher Salze sind Kationen-Austauscherharze in der Metallsalzform (gewöhnlich Alkalimetall und insbesondere Natrium), typische starke Säure- oder schwache Säureharze, in denen die Säuregruppe z.B. Sulfon- oder Carbonsäuregruppen sein kann.
• Die bevorzugten Acrylamidoalkansulfonsäuren sind diejenigen, in denen R⁴ und R⁵ jeweils ein Wasserstoffatom sind, R² eine Alkylgruppe mit bis zu 7 Kohlenstoffatomen ist und R³ ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit bis zu 7 Kohlenstoffatomen, gewöhnlich das letztere ist. Beispielhafte Säuren sind 2-Acrylamidoethansulfonsäure, 2-Acrylamidopropansulfonsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, 2-Methycrylamidopropansulfonsäure, 2-Methacrylamido-2-methylpropansulfonsäure und 2-Methacrylamido-2-methylbutansulfonsäure. Besonders bevorzugt ist 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, das von The Lubrizol Corporation als AMPS^®-Monomer und von Toa Gosei unter dem Handelsnamen "ATBS." käuflich erhältlich ist, und zu einem geringeren Ausmaß sein Methacrylamido-Homolog.
• Die Salze dieser Sulfonsäure sind vorzugsweise Metalle und umfassen insbesondere die Alkalimetall- und Erdalkalimetallsalze, hauptsächlich diejenigen von Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium und Barium, und insbesondere diejenigen von Natrium, Kalium, Magnesium und Calcium. Ein am meisten bevorzugtes Metall ist Natrium. Solche Materialien und deren Herstellungsverfahren sind z.B. in der US-PS 3,544,597 beschrieben.
• Es ist vorgesehen, dass die unterschiedlichen Arten an Aminen sich mit dem vorstehend beschriebenen Sulfonat umsetzen. Diese Amine weisen die Formel R⁶R⁷NH oder R⁸(NH₂)_n auf, worin R⁶ eine Hydrocarbylgruppe, eine Hydroxyhydrocarbylgruppe, eine Alkoxyhydrocarbylgruppe, worin bis zu 1.2 Kohlenstoffatome in der Alkoxygruppe vorhanden sind, oder eine Aminohydrocarbylgruppe, worin die Hydrocarbylgruppe 6 bis 50 Kohlenstoffatome enthält, oder eine R⁹NH(CH₂)₃-Gruppe umfasst, worin R⁹ eine Hydrocarbylgruppe, eine Hydroxyhydrocarbylgruppe, eine Alkoxyhydrocarbylgruppe, worin bis zu 12 Kohlenstoffatome in der Alkoxygruppe vorhanden sind, oder eine Aminohydrocarbylgruppe umfasst, worin die Hydrocarbylgruppe 6 bis 50 Kohlenstoffatome enthält, R⁷ eine -(CH₂)₃NH₂-Gruppe ist, n den Wert 1 oder 2 aufweist und, wenn n den Wert 1 aufweist, R⁸ eine Hydrocarbylgruppe, eine Hydroxyhydrocarbylgruppe, eine Alkoxyhydrocarbylgruppe, worin bis zu 12 Kohlenstoffatome in der Alkoxygruppe vorhanden sind, oder eine Aminohydrocarbylgruppe umfasst, worin die Hydrocarbylgruppe 6 bis 50 Kohlenstoffatome enthält, und, wenn n den Wert 2 aufweist, R⁸ eine Hydrocarbylengruppe mit 6 bis 50 Kohlenstoffatomen oder

  

  ist.
• Wie hierin verwendet, wird der Begriff "Hydrocarbyl", "Hydrocarbylsubstituent" oder "Hydrocarbylgruppe" in seiner herkömmlichen Bedeutung verwendet, die dem Fachmann bekannt ist. Insbesondere betrifft er eine Gruppe, die ein Kohlenstoffatom, das direkt an den Rest des Moleküls gebunden ist, und einen vorherrschenden Kohlenwasserstoffcharakter aufweist. Beispiele für Hydrocarbylgruppen umfassen:
• (1) Kohlenwasserstoffsubstituenten, d.h. aliphatische (z.B. Alkyl- oder Alkenyl-), alicyclische (z.B. Cycloalkyl-, Cycloalkenyl-) Substituenten und aromatisch-, aliphatisch- und alicyclisch-substituierte aromatische Substituenten als auch cyclische Substituenten, wobei der Ring durch einen anderen Teil des Moleküls vervollständigt wird,
• (2) substituierte Kohlenwasserstoffsubstituenten, d.h. Substituenten mit Nichtkohlenwasserstoffgruppen, die im Zusammenhang mit der Erfindung den vorherrschenden Kohlenwasserstoffsubstituenten nicht verändern (z.B. Halogen-(insbesondere Chlor- und Fluor-), Hydroxy-, Alkoxy-, Mercapto-, Alkylmercapto-, Nitro-, Nitroso- und Sulfoxygruppen),
• (3) Heterosubstituenten, d.h. Substituenten, die, während sie einen vorherrschenden Kohlenwasserstoffcharakter im Zusammenhang mit der Erfindung aufweisen, von Kohlenstoffatomen verschiedene Atome in einem Ring oder einer Kette enthalten, der/die ansonsten aus Kohlenstoffatomen aufgebaut ist. Heteroatome umfassen Schwefel-, Sauerstoff-, Stickstoffatome und umfassen Substituenten wie Pyridyl-, Furyl-, Thienyl- und Imidazolylsubstituenten. Im Allgemeinen werden nicht mehr als zwei, vorzugsweise nicht mehr als ein Nichtkohlenwasserstoffsubstituent für jeweils 10 Kohlenstoffatome in der Hydrocarbylgruppe vorhanden sein. Typischerweise wird kein Nichtkohlenwasserstoffsubstituent in der Hydrocarbylgruppe vorhanden sein.
• Der Begriff "Hydrocarbyl" soll auch Hydrocarbylengruppe umfassen, d.h. Gruppen mit Bindungen zu einer Nichtkohlenwasserstofffunktionalität an zwei Stellen, d.h. zwei offene Valenzen.
• Wenn das Amin R⁶R⁷NH ist, worin R⁶ eine aliphatische Gruppe ist, wobei die aliphatische Gruppe 6 bis 50 Kohlenstoffatome enthält, und R⁷ -(CH₂)₃NH₂ ist, weist das Amin, das gebildet wird, die Struktur C_6-50-aliphatische Gruppe-NH(CH₂)₃NH₂ auf. Diese Struktur ist ein N-aliphatische Gruppe-trimethylendiamin. Vorzugsweise enthält die R⁶-Gruppe bis zu 22 Kohlenstoffatome und am meisten bevorzugt enthält die R⁶-Gruppe 10 bis 18 Kohlenstoffatome. Diese sind die bevorzugten erfindungsgemäßen Amine und diese Amine sind von AKZO als Duomeen O^TM-Amin, ein N-Oleyl-1,3-diaminopropan, Duomeen T^TM-Amin, ein N-Talg-1,3-diaminopropan, Duomeen C^TM-Amin, ein N-Coco-1,3-diaminopropan, und Duomeen S^TM-Amin, ein N-Soja-1,3-diaminopropan, erhältlich.
• Wenn R⁶ eine R⁹NH(CH₂)₃-Gruppe ist, worin R⁹ eine aliphatische Gruppe mit 6 bis 50 Kohlenstoffatomen ist, und R⁷ eine -(CH₂)₃NH₂-Gruppe ist, weist das Amin, das gebildet wird, die Struktur C_6-50-aliphatische Gruppe-NH(CH₂)₃NH(CH₂)₃NH₂ auf. Diese Struktur ist ein N-aliphatische Gruppe-dipropylentriamin. Vorzugsweise enthält die R⁹-Gruppe bis zu 22 Kohlenstoffatome und am meisten bevorzugt enthält sie 10 bis 18 Kohlenstoffatome. Dieses Amin ist von AKZO als Trimeen T^TM-Amin erhältlich.
• Wenn das Amin R⁸(NH₂)_n ist, worin R⁸ eine aliphatische Gruppe mit 6 bis 50 Kohlenstoffatomen ist und n den Wert 1 aufweist, ist die Aminstruktur C_6-50-aliphatische Gruppe-NH₂, was Fettamine definiert. Vorzugsweise ist die R⁸-Gruppe eine Alkylgruppe und enthält bis zu 22 Kohlenstoffatome und am meisten bevorzugt enthält sie 8 bis 18 Kohlenstoffatome. Eine nicht erschöpfende, aber beispielhafte Liste von Fettaminen sind Hexylamin, Heptylamin, Octylamin, 2-Ethylhexylamin, Nonylamin, Decylamin, Undecylamin, Dodecylamin, Tridecylamin, Tetradecylamin, Pentadecylamin, Hexadecylamin, Heptadecylamin, Octadecylamin, Oleylamin, usw.
• Wenn n den Wert 2 aufweist, ist R⁸ eine Hydrocarbylengruppe, insbesondere eine Alkylengruppe mit 6 bis 50 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise bis zu 22 Kohlenstoffatomen und am meisten bevorzugt bis zu 18 Kohlenstoffatomen. Das di-primäre Amin kann ein geradkettiges di-primäres Amin sein und die Aminogruppen können beide terminal, eine terminal und eine intern oder beide intern sein, wie 1,6-Diaminohexan, 1,5-Diaminohexan bzw. 2,5-Diaminohexan. R⁸ kann verzweigt sein, wie in 2-Methyl-1,5-pentandiamin. Zusätzlich, wenn n den Wert 2 aufweist, ist R⁸

  

  worin R⁹ wie vorstehend definiert ist. Das Amin, das gebildet wird, ist ein Tetraamin der Formel

  
• Beim Herstellen des Tensids werden das Amin und das Salz der Acrylamidoalkansulfonsäure zusammen umgesetzt. Die Umsetzung ist eine Additionsreaktion. Das Amin addiert sich an die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung. Das Amin enthält reaktive Amin-Wasserstoffatome und jedes reaktive Amin-Wasserstoffatom ist fähig, sich mit einem Mol des Salzes der Acrylamidoalkansulfonsäure umzusetzen. Ein Mol eines primären Amin, das 2 reaktive Amin-Wasserstoffatome enthält, wird mit bis zu 2 Molen des Salzes der Acrylamidoalkansulfonsäure reagiert. In dem Fall der Duomeen^TM-Amine wird 1 Mol, das 3 reaktive Amin-Wasserstoffatome enthält, mit bis zu 3 Molen des Salzes der Acrylamidoalkansulfonsäure reagieren. Die di-primären Amine und das Trimeen^TM-Amin enthalten jeweils 4 reaktive Amin-Wasserstoffatome und 1 Mol dieser Amine wird mit bis zu 4 Molen des Metallsalzes reagieren. Dies definiert die obere Grenze der Anzahl an Molen des Salzes, die mit 1 Mol eines jeglichen der erfindungsgemäßen Amine reagieren kann. Wenn 1 Mol eines jeglichen dieser Amine verwendet wird, wird mindestens 1 Mol an Salz verwendet, ungeachtet der Anzahl an reaktiven Amin-Wasserstoffatomen, die vorhanden sind.
• Als Beispiele für die verschiedenen Produkte, die erhalten werden können, zeigt das Nachstehende die Umsetzung eines Mols eines Duomeen^TM-Amins mit 1 bis 3 Molen eines Natriumsalzes von 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure.
• 

  3 reaktive Amin-Wasserstoffatome: 1 mol Na-Salz
• 

  3 reaktive Amin-Wasserstoffatome: 2 mol Na-Salz
• 

  3 reaktive Amin-Wasserstoffatome: 3 mol Na-Salz
• Das Nachstehende zeigt die Reaktion eines Mols eines mono-primären Amins mit 1 bis 2 mol eines Natriumsalzes von 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure.
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  2 reaktive Amin-Wasserstoffatome: 1 mol Na-Salz
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  2 reaktive Amin-Wasserstoffatome: 2 mol Na-Salz
• Geeignete Bedingungen, die zu dem gesteuerten Grad an erfindungsgemäßer Reaktionseigenschaft führen, umfassen ein Vereinigen des Amins mit einer geeigneten Menge des Salzes von Acrylamidoalkansulfonsäure in einem geeigneten Lösungsmittel (wie Wasser und/oder Alkohole) bei einer Temperatur von 40 bis 130°C, vorzugsweise 70 bis 110°C für 4 bis 30 Stunden. Die Gesamtkonzentration der Reaktanten kann 1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% betragen. Gegebenenfalls kann ein Radikal-Inhibitor wie Monomethyloxyhydrochinon bei einer geeigneten Konzentration wie etwa 1000 Teile pro Million verwendet werden.
• Das vorstehend beschriebene Tensid wird in Wasser oder anderen Lösungsmitteln, im Allgemeinen bei einer Konzentration von 0,005 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,25 bis 3% und mehr bevorzugt 2 bis 3% (basierend auf aktiver Chemikalie, ausschließlich des Verdünnungsmittels Wasser oder Lösungsmitteln) ver wendet. Die Mengen können wie benötigt angepasst werden, um die Leistung für eine spezifische Kombination von Boden und Verunreinigung zu optimieren. Für eine in situ-Sanierung sind Konzentrationen von 1 bis 3 Gew.-% manchmal bevorzugt. Für eine ex situ-Sanierung (bei der Boden aus dem Erdreich entfernt und behandelt wird) sind Konzentrationen von 0,01 bis 0,5 Gew.-% manchmal bevorzugt. Das Tensid kann in dem Wasser gelöst oder anderweitig dispergiert sein. Vorzugsweise ist das Tensid gelöst.
• Falls gewünscht, können ein oder mehrere zusätzliche Tenside, vorzugsweise in Mengen innerhalb der vorstehend beschriebenen Bereiche, zusammen mit den vorstehend beschriebenen Materialien verwendet werden. Herkömmliche Tenside können als nicht ionisch, anionisch, kationisch oder amphoter charakterisiert werden. Nicht ionische Tenside umfassen Nonylphenol-(POE5), Octylphenol-(POE5), Laurylalkohol-(POE5), Octadecylalkohol-(POE5), Sorbitanmonooleat, Sorbitanmonooleat-(POE5), Glycerinmonooleat, Laurylalkoholpolyglykosid, Ölsäurediethanolamid, Oleylhydroxymethylimidazolin, Oleylamin-(POE5), Oleyldimethylaminoxid, Poly(ethylenoxid[Molelculargewicht 400])dioleat und Poly(ethylenoxid)-14-oleat.
• Anionische Tenside umfassen Natriumlaurat, Natriumxylolsulfonat, Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriummonomethylnaphthalensulfonat, Natriumdimethylnaphthalensulfonat, Dioctylnatriumsulfosuccinat, Natriumhexadecylsulfonat, Dodecyldiphenyloxiddisulfonat (Dinatriumsalz), Hexadecyldiphenyloxiddisulfonat (Dinatriumsalz), Natriumdecylsulfat, Natriumlauryl-(POE2)-sulfat, Nonylphenol-(POE2)-sulfat (Natriumsalz), Natrium-N-methyl-N-oleyltaurat, Natriumdi-2-ethylhexylphosphat, Natriumcocylisethionat und Natriumlauryl-(POE13)-acetat.
• Kationische Tenside umfassen Benzyltrimethylammoniumbromid und Cetylpyridiniumchlorid. Amphotere Tenside umfassen Lecithin und Lauryldimethylhydroxypropylsulfobetain.
• In den vorstehenden Materialien betrifft der Ausdruck "POEn" ein Ethylenoxidoligomer mit n Wiederholungseinheiten, das durch eine Etherbindung über ein alkoholisches oder phenolisches Sauerstoffatom des Rests des Moleküls gebunden ist.
• Die Tensid-Wasser-Kombination wird zum Kontaktieren des verunreinigten Bodens und zum Entfernen von organischen Verunreinigungen davon durch mechanische Techniken, die dem Fachmann bekannt sind, verwendet. Unter Verwendung eines Verfahrens, das auf dem herkömmlichen "Pumpen und Behandeln"-Verfahren basiert, kann die wässrige Zusammensetzung in das Erdreich bei oder nahe einer Verunreinigungsstelle injiziert werden und eine Wasserzusammensetzung, die das Tensid und einen Teil der Verunreinigungen umfasst, kann aus dem Erdreich in einer Weise gepumpt werden, dass die Wasser/Tensid-Zusammensetzung mindestens einen Teil des verunreinigten Bodens durchquert hat. Die dadurch wiedergewonnene wässrige Zusammensetzung kann für eine Abfallbearbeitung und -behandlung behandelt werden. Eine solche Behandlung kann aus einer Abtrennung der Verunreinigung von dem Wasser und Tensid durch bekannte Mittel wie Luftabstreifen, Schaumfraktionierung, Destillation, Koagulation, Verfestigung, Filtration oder andere solche Techniken und anschließender Entsorgung der Verunreinigung, z.B. durch Verbrennung, bestehen. Es ist auch möglich, etwas oder das gesamte Tensid für eine Wiederverwendung wiederzugewinnen, falls gewünscht.
• Alternativ dazu kann ein Teil des verunreinigten Bodens aus dem Erdreich entfernt und mit einer geeigneten wässrigen Lösung an Tensid in einer geeigneten Vorrichtung behandelt werden. Der Boden kann mit der Tensidlösung durch Rühren oder Aufschlämmen in einer batchartigen Handhabung oder durch Durchleiten der Lösung durch den Boden in einer kontinuierlichen Weise in Kontakt gebracht werden. Die wässrige Lösung mit einem Teil der organischen Verunreinigung kann aus dem Boden durch bekannte Verfahren wie Filtration, Dekantierung oder Zentrifugation abgetrennt werden. Eine Sanierung durch Entfernung des Bodens und Behandlung in dieser Weise ist für kleine und begrenzte Bereiche einer Verunreinigung oder für punktuelle Test- und Bewertungszwecke besonders geeignet.
• In einem noch weiteren Ansatz können die erfindungsgemäßen Tenside in Tensid-unterstützten Bio-Sanierungsverfahren verwendet werden, d.h. ein Verfahren, in dem die Dekontaminierung durch ein Tensid-unterstütztes biologisches Verfahren erfolgt. Es wird spekuliert, dass in solchen Verfahren das Tensid dazu dient, die Verunreinigung von den Bodenpartikeln zu "lösen" und sie für eine Dekontaminierung leichter verfügbar zu machen. Die Dekontaminierung selbst erfolgt gegebenenfalls in situ durch biologische Verfahren, die z.B. auf die Wir kung von Bakterien oder anderer Organismen zurückzuführen sind, ungeachtet ob Organismen natürlich auftreten (natürlich in dem Boden vorhanden sind) oder ausgewählt oder für den Zweck einer Dekontaminierung entworfen sind. In dieser Ausführungsform kann die physikalische Entfernung der wässrigen Zusammensetzungen und der damit verbundenen organischen Chemikalien aus dem Boden nicht erforderlich sein.
• Es ist bekannt, dass einige der vorstehend beschriebenen Materialien in der Endformulierung wechselwirken können, so dass die Komponenten der Endformulierung unterschiedlich zu denjenigen sein können, die anfangs zugegeben wurden. Zum Beispiel können Metallionen (von z.B. einem Detergenz) zu anderen sauren Stellen anderer Moleküle wandern. Die dadurch gebildeten Produkte, einschließlich der Produkte, die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Tensids bei seiner beabsichtigten Verwendung gebildet werden, können einer leichten Beschreibung nicht zugänglich sein. Nichtsdestotrotz sind alle solche Modifikationen und Reaktionsprodukte innerhalb des Umfangs der Erfindung eingeschlossen.
• Die nachstehenden Beispiele sind beispielhaft für die Herstellung der erfindungsgemäßen Tenside. Wenn nicht anders angegeben, sind alle Teile und Prozente nach Gewicht angegeben.
• Beispiel 1
• (3 reaktive Amin-Wasserstoffatome/2 mol Na-Salz)
• Zu einem 2 l-Vierhalskolben, der mit einem Rührer und einem Temperaturmessstutzen ausgestattet ist, werden 500 Teile Methanol, 568,4 Teile (1,44 mol) einer 42%igen wässrigen Lösung des Natriumsalzes von 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure und 186 Teile (0,72 mol) Duomeen C^TM-Amin gegeben. Das Gemisch wird gerührt und auf Reflux bei etwa 75°C erhitzt. Die Refluxierungsbedingungen werden 30 Stunden gehalten. Am Ende der Heizzeitspanne werden Methanol und Wasser aus dem Reaktionsgemisch unter Verwendung eines Vakuumofens entfernt, während die Temperatur unter 100°C gehalten wird. Das Produkt sind 431 Teile eines gelblichen Feststoffs.
• Beispiel 2
• (3 reaktive Amin-Wasserstoffatome/2 mol Na-Salz)
• Zu einem 500 ml-Kolben werden 39,5 (0,1 mol) Teile einer 42%igen wässrigen Lösung des Natriumsalzes von 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, 17,7 Teile (0,05 mol) Duomeen T^TM-Amin, 350 Teile Wasser und 0,1 Teile Hydrochinonmonomethoxyether als ein Inhibitor gegeben. Das Gemisch wird bei 95°C 16 Stunden gerührt. Am Ende dieser Zeitspanne ergibt sich eine homogene Lösung. Das Wasser wird aus dem Gemisch wie in Beispiel 1 entfernt, was ein mattorangefarbenes festes Produkt zurücklässt, das wasserlöslich ist.
• Beispiel 3
• (3 reaktive Amin-Wasserstoffatome/2 mol Na-Salz)
• Zu einem Kolben werden 39,5 Teile (0,1 mol) einer 42%igen wässrigen Lösung des Natriumsalzes von 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, 300 Teile Wasser, 0,1 Teil Hydrochinonmonomethoxyether-Inhibitor und 12,9 Teile (0,05 mol) Duomeen C^TM-Amin gegeben. Das Gemisch wird auf 95°C unter Rühren erwärmt und bei dieser Temperatur 16 Stunden gehalten. Wasser wird aus der sich ergebenden Lösung wie in Beispiel 1 entfernt, was ein mattgelbes Pulver liefert, das wasserlöslich ist.
• Beispiel 4
• (3 reaktive Amin-Wasserstoffatome/2 mol Na-Salz)
• Zu einem Kolben werden 39,5 Teile (0,1 mol) einer 42%igen wässrigen Lösung des Natriumsalzes von 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, 69,3 Teile Wasser, 0,1 Teil Hydrochinonmonomethoxyether-Inhibitor und 12,9 Teile (0,05 mol) Duomeen C^TM-Amin gegeben. Das Gemisch wird auf 95°C unter Rühren erwärmt und bei dieser Temperatur 30 Stunden gehalten. Die sich ergebende Lösung ist eine klare gelbe Flüssigkeit mit 70% Wasser, die keine Filtration benötigt. Eine Auswertung durch ¹H-NMR zeigt etwa 1% nicht umgesetztes Olefin an.
• Beispiel 5
• (3 reaktive Amin-Wasserstoffatome/2 mol Na-Salz)
• Zu einem 500 ml-Kolben werden 39,5 Teile (0,1 mol) einer 42%igen wässrigen Lösung des Natriumsalzes von 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, 17,5 Teile (0,05 mol) Duomeen O^TM-Amin, 350 Teile Wasser und 0,01 Teil Hydrochinonmonomethoxyether-Inhibitor gegeben. Das Gemisch wird bei 95°C 16 Stunden gerührt, worauf das Gemisch eine homogene Lösung ist. Wasser wird aus der sich ergebenden Lösung wie in Beispiel 1 entfernt, um ein wasserlösliches Pulver zu liefern.
• Beispiel 6
• (2 reaktive Amin-Wasserstoffatome/1 mol Na-Salz)
• Zu einem Kolben werden 395 Teile (1 mol) einer 42%igen wässrigen Lösung des Natriumsalzes von 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, 2500 Teile Wasser, 1,0 Teile Hydrochinonmonomethoxyether-Inhibitor und 269 Teile (1 mol) Oleylamin gegeben. Der Inhalt wird gemischt und auf 95°C erhitzt und dort 30 Stunden gehalten. Wasser wird wie in Beispiel 1 entfernt, um das Tensid zu liefern.
• Beispiel 7
• (2 reaktive Amin-Wasserstoffatome/2 mol Na-Salz)
• Das Verfahren von Beispiel 6 wird wiederholt, mit der Ausnahme, dass 134,5 Teile (0,5 mol) Oleylamin verwendet werden.
• Beispiel 8
• (4 reaktive Amin-Wasserstoffatome/4 mol Na-Salz)
• Zu einem Kolben werden 395 Teile (1 mol) einer 42%igen wässrigen Lösung des Natriumsalzes von 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, 2500 Teile Wasser, 1,0 Teile Hydrochinonmonomethoxyether-Inhibitor und 43 Teile (0,25 mol) 1,10-Diaminodecan gegeben. Der Inhalt wird gemischt und auf 95°C erhitzt und dort 25 Stunden gehalten. Wasser wird wie in Beispiel 1 entfernt, um das Tensid zu liefern.
• Beispiel 9
• (3 reaktive Amin-Wasserstoffatome/1 mol Na-Salz)
• Das Verfahren von Beispiel 6 wird wiederholt, mit der Ausnahme, dass das Oleylamin durch 258 Teile (1 mol) Duomeen C^TM-Amin ersetzt wird.
• Beispiel 10
• (3 reaktive Amin-Wasserstoffatome/3 mol Na-Salz)
• Das Verfahren von. Beispiel 6 wird wiederholt, mit der Ausnahme, dass das Oleylamin durch 86 Teile (0,33 mol) Duomeen C^TM-Amin ersetzt wird.
• Die erfindungsgemäßen Tenside werden im Labor in einem Emulsionsbildungstest bewertet. In diesem Test werden 2 ml einer Tensidlösung mit 2 ml einer Verunreinigung gemischt. Die Verunreinigung ist 1,1,1-Trichlorethan. Die Tensidlösung wird dadurch hergestellt, dass eine spezifische Anzahl an Mikrolitern einer 16 Gew.-%igen wässrigen Lösung des Produkts des vorstehenden Beispiels 1, einer 50 Gew.-% wässrigen Lösung von Isopropylalkohol, einer 2 Gew.-%igen wässrigen Lösung an Calciumchlorid und einer 2 Gew.-%igen wässrigen Lösung an Natriumchlorid vereinigt werden. Zusätzliches Wasser in Mikrolitern wird zugegeben, um eine 2 ml-Tensidlösung zu ergeben.
• Mit Ausnahme der Mikrolitermengen ist die vorstehende Tensidlösung identisch zu derjenigen, die an einer Verunreinigungsstelle verwendet werden würde.
• Die vorstehende Tensidlösung und die Verunreinigung werden gemischt und es wird ihnen erlaubt, sich abzutrennen. Die Abtrennung fällt in eine von drei Winsor-Klassen, die als Winsor I, Winsor II oder Winsor III bezeichnet werden. Winsor I bedeutet, dass sich das Probengemisch in zwei Phasen trennte, wobei die Phasen als eine Emulsionsphase/wässrige Phase oder als eine Emulsionsphase/organische Phase identifiziert werden. In der Praxis enthält die Emulsionsphase die eingeschlossene Verunreinigung. Es ist die eingeschlossene Verunreinigung, die in situ entfernt oder ex situ abgetrennt wird. Die wässrige Phase wird, wenn sie in Winsor I vorhanden ist, auch abgepumpt. Diese wässrige Phase, die primär die Tensidlösung ist, kann zurückgepumpt werden, um mit der verbleibenden Verunreinigung zu emulgieren. Dieses Zurückpumpen oder Wiederverwenden des Tensids ist ähnlich zu einer Extraktion in einem Scheidetrichter.
• Wie Winsor I bedeutet Winsor II auch eine Auftrennung in zwei Phasen. Jedoch gibt es keine organische Phase. Es gibt lediglich eine Emulsionsphase und eine wässrige Phase. In der Emulsionsphase eines Winsor I-Typs wird die organische Verunreinigung in die wässrige Phase gezogen. Allerdings wird in einem Winsor II-Typ die wässrige Phase in die organische Verunreinigungsphase, die eine Invert-Emulsion ist, gezogen. Invert-Emulsionen sollen bei einer Bodensanierung vermieden werden. Ein Tensid, das einen Winsor II-Typ ergibt, bewirkt, dass Grundwasser in die Verunreinigung gezogen wird, was die Verunreinigungssituation sehr verschlechtert.
• In dem Winsor III-Typ gibt es drei Phasen, eine organische Phase, eine Emulsionsphase (tatsächlich eine Mikroemulsion) und eine wässrige Phase. In einem Winsor III-Typ ist es erwünscht, dass eine große Mikroemulsionsphase und geringe, aber gleiche organische und wässrige Phasen vorliegen. Dies bedeutet, dass ein hoher Prozentsatz an Verunreinigung in nur einem Durchgang einer Tensidlösung durch den Boden entfernt werden kann. Jedoch kann sogar mit einem niedrigen Prozentsatz einer Mikroemulsionsphase eine Tensidlösung immer noch verwendet werden, einfach durch ein Wiederverwenden und anschließendes Zurückpumpen in den Boden.
• Die nachstehende Tabelle I gibt die Ergebnisse einer Tensidlösung wieder, die mit Hilfe des Verfahrens von Beispiel 3 hergestellt wurde, wobei Isopropylalkohol, Calciumchlorid, Natriumchlorid und Wasser mit einer Verunreinigung an 1,1,1-Trichlorethan gemischt wurden. Für die Ergebnisse in allen Tabellen beträgt die Summe der organischen, Emulsions- und wässrigen Phasen 4 ml. Jedoch wird in manchen Fällen eine Probe einen Winsor I-Typ aufweisen, selbst wenn die Emulsion als eine 0 beschrieben wird. Dies bedeutet lediglich, dass die Emulsionsphase für eine Messung zu klein war. In anderen Fällen kann ein Winsor-Wert nicht zugeordnet werden, da keine Emulsionsphase gebildet wird. Dies bedeutet, dass die Tensidlösung und die Verunreinigung zwei getrennte Phasen bilden und sie als TP in den Tabellen bezeichnet sind.
• TABELLE I

  
• Tabelle II gibt die Ergebnisse einer Tensidlösung wieder, die unter Verwendung eines Tensids, das wie in Beispiel 2 hergestellt wurde, mit Isopropylalkohol, Calciumchlorid, Natriumchlorid und Wasser hergestellt wird, und die mit einer Verunreinigung an 1,1,1-Trichlorethan gemischt wird.
• TABELLE II

  
• Die Tabellen III und IV geben die Ergebnisse von Tensidlösungen wieder, die unter Verwendung käuflicher Tenside hergestellt wurden, die in mehreren Veröffentlichungen beschrieben wurden und die bei einer Tensid-verstärkten Bodensanierung weit verbreitet verwendet werden. In Tabelle III ist das käufliche Tensid Dowfax^TM 8390, das von Dow Chemical, Midland, MI, erhältlich ist. In Tabelle IV ist das käufliche Tensid Aerosol^TM M-80, das von Cytec Industries, Inc., West Patterson, NJ, erhältlich ist. Wie in den Tabellen I und II werden die Tensidlösungen der Tabellen III und IV dadurch hergestellt, dass eine spezifische Anzahl an Mikrolitern einer 16 Gew.-%igen wässrigen Lösung des käuflichen Tensids, einer 50 Gew.-%igen wässrigen Lösung von Isopropylalkohol, einer 2 Gew.-%igen wässrigen Lösung von Calciumchlorid und einer 2 Gew.-%igen wässrigen Lösung an Natriumchlorid vereinigt werden. Zusätzliches Wasser in Mikrolitern wird zugegeben, um eine 2 ml-Tensidlösung zu ergeben. Diese Tensidlösungen, die diese käuflichen Tenside verwenden, werden sodann mit 2 ml Verunreinigung von 1,1,1-Trichlorethan vereinigt.
• TABELLE III

  
• TABELLE IV

  
• Aus den vorstehenden vier Tabellen kann festgestellt werden, dass die erfindungsgemäßen Tenside, wenn sie in Tensidlösungen, wie in den Tabellen I und II gezeigt, eingebaut werden, wesentlich wirksamer beim Emulgieren einer Verunreinigung sind als käufliche Tenside, wie in den Tabellen III und IV gezeigt, wenn sie in Tensidlösungen eingebaut werden.
• Obwohl die Erfindung mit Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, soll verstanden werden, dass verschiedene Modifikationen davon dem Fachmann beim Lesen der Beschreibung ersichtlich werden. Folglich soll verstanden werden, dass die hierin beschriebene Erfindung solche Modifikationen umfassen soll, wie sie in den Umfang der angefügten Ansprüche fallen.

Claims (15)

1. Verfahren zum Sanieren eines Bodens, der mit einer oder mehreren hydrophoben organischen Chemikalien verunreinigt ist, umfassend: In-Kontakt-Bringen des verunreinigten Bodens mit einer wässrigen Zusammensetzung, umfassend ein Tensid, das durch Umsetzen eines Sulfonats der Formel

   

   einem Amin der Formel R⁶R⁷NH oder R⁸(NH₂)_n hergestellt wird, worin R¹ ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist, R² ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen ist und jede der Gruppen R³, R⁴ und R⁵ unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit bis zu 7 Kohlenstoffatomen ist und M ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall oder -NR¹⁰R¹¹R¹² ist, worin R¹⁰, R¹¹ und R¹² unabhängig voneinander Wasserstoffatom oder Hydrocarbylgruppen mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen sind, worin R⁶ eine Hydrocarbylgruppe, eine Hydroxyhydrocarbylgruppe, eine Alkoxyhydrocarbylgruppe, worin bis zu 12 Kohlenstoffatome in der Alkoxygruppe vorhanden sind, oder eine Aminohydrocarbylgruppe, worin die Hydrocarbylgruppe 6 bis 50 Kohlenstoffatome enthält, oder eine R⁹NH(CH₂)₃-Gruppe umfasst, worin R⁹ eine Hydrocarbylgruppe, eine Hydroxyhydrocarbylgruppe, eine Alkoxyhydrocarbylgruppe, worin bis zu 12 Kohlenstoffatome in der Alkoxygruppe vorhanden sind, oder eine Aminohydrocarbylgruppe umfasst, worin die Hydrocarbylgruppe 6 bis 50 Kohlenstoffatome enthält, R⁷ eine -(CH₂)₃NH₂-Gruppe ist, n den Wert 1 oder 2 aufweist und, wenn n den Wert 1 aufweist, R⁸ eine Hydrocarbylgruppe, eine Hydroxyhydrocarbylgruppe, eine Alkoxyhydrocarbylgruppe, worin bis zu 12 Kohlenstoffatome in der Alkoxygruppe vorhanden sind, oder eine Aminohydrocarbylgruppe umfasst, worin die Hydrocarbylgruppe 6 bis 50 Kohlenstoffatome enthält, und, wenn n den Wert 2 aufweist, R⁸ eine Hydrocarbylengruppe mit 6 bis 50 Kohlenstoffatomen oder

   

   ist, wodurch mindestens ein Teil der hydrophoben organischen Chemikalie mit der wässrigen Zusammensetzung assoziiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die hydrophobe organische Chemikalie Rohöl, eine Rohölfraktion, einen raffinierten Kohlenwasserstoff oder einen chlorierten Kohlenwasserstoff umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei R⁴ und R⁵ jeweils ein Wasserstoffatom sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei R¹ ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei R² eine Methylgruppe ist.
6. Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 5, wobei R³ eine Methylgruppe ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei M Natrium ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Amin R⁶R⁷NH ist, worin R⁶ eine Hydrocarbylgruppe ist, umfassend eine aliphatische Gruppe mit bis zu 22 Kohlenstoffatomen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei R⁶ 10 bis 18 Kohlenstoffatome enthält.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Amin R⁶R⁷NH ist, worin R⁶ eine R⁹NH(CH₂)₃-Gruppe ist, worin R⁹ eine Hydrocarbylgruppe ist, umfassend eine aliphatische Gruppe mit bis zu 22 Kohlenstoffatomen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei R⁹ 10 bis 18 Kohlenstoffatome enthält.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Amin R⁸(NH₂)_n umfasst und n den Wert 1 oder 2 aufweist und R⁸ eine Hydrocarbylgruppe ist, umfassend eine Alkylgruppe mit bis zu 22 Kohlenstoffatomen.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei R⁸ 8 bis 18 Kohlenstoffatome enthält.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner umfassend ein Entfernen der wässrigen Zusammensetzungen und der damit assoziierten organischen Chemikalien von dem Boden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die wässrige Zusammensetzung in einem Bereich eines verunreinigten Bodens injiziert wird und an einer anderen Stelle entfernt wird, wobei die wässrige Zusammensetzung durch den verunreinigten Boden tritt und mindestens ein Teil der hydrophoben organischen Chemikalie mit der wässrigen Zusammensetzung assoziiert wird und dadurch von dem Boden entfernt wird.