DE19828467A1 - Flockungsmittel - Google Patents
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Abstract
Mit Flockungsmitteln werden in Wässern dispergierte Kolloide entfernt. Zur Verbesserung der Flockungseigenschaften besteht das Flockungsmittel aus Titanylverbindung und einem oder mehreren der Komponenten Aluminiumchlorid, Aluminiumsulfat, Polyaluminiumchlorid, Eisen-III-Sulfat, Eisen-III-Chlorid und Polyelektrolyt.
Description
Die Erfindung betrifft Flockungsmittel zur Entfernung von in
Brauch-, Trink- und Abwasser dispergierten Kolloiden und zur
Entwässerung von Schlämmen auf industriellem Gebiet.
Unter Flockungsmitteln versteht man Stoffe, die in Trüben
enthaltene organische Kolloide so beeinflussen, daß die einzelnen
kolloidalen Teilchen zu größeren Einheiten koagulieren. Diese
Einheiten ballen sich zu größeren, spezifisch schweren Einheiten
zusammen, die sich nach der Sedimentation aus dem System mechanisch
entfernen lassen.
Bekannt ist, aus verschmutzten Wässern organische Kolloide durch
Flockung mittels Aluminiumverbindungen, wie AlCl3, Al2(So4)3,
Polyaluminiumchloride (PAC) oder Eisenverbindungen, wie FeSO4, FeCl3
oder Polyelektrolyte, wie Polyacrylamid, Polydadmac, Polyamin oder
Schichtsilikate, wie Bentonit zu entfernen. Zur Aufbereitung von
Trinkwasser werden vor allem Polyaluminiumchloride eingesetzt, da
sich diese gegenüber AlCl3 und Al2(SO4) infolge deutlich besserer
Flockungseigenschaften (Kolloidentfernung, Flockenbildung,
Schlammfestigkeit) vergleichsweise niedriger dosieren lassen. Zur
Reinigung von Industrieabwässern werden Aluminiumsalze, Eisensalze
und kationische, anionische, nichtionische Polyelektrolyte
verwendet. Bei kommunalen Abwässern werden in der Regel Eisensalze
eingesetzt, da Eisensalze eine wirtschaftliche Entfernung von
Phosphaten ermöglichen.
Flockungsmittel müssen bei der Abscheidung der in einem kolloidalen
System suspendierten Teilchen durch Koagulation und anschließende
Flockulation zu größeren Flockeneinheiten aus dem Abwasser entfernt
werden und dürfen gesetzlich festgelegte Grenzwerte nicht
überschreiten. Rückstände von Polyelektrolyten im Wasser stellen
auf Grund ihres Restmonomergehalts ein gesundheitliches Risiko dar.
Im Wasser verbleibende Eisensalze führen zu einer Gelbfärbung des
Wassers und im Falle von Trinkwasser zu einer
Geschmacksbeeinträchtigung sowie unansehnlich braunen Rändern an
Sanitäranlagen.
In der DE-A-30 04 825 ist ein Fällmittel zur Fällung von
Phosphationen und zur Flockung von Kolloiden im Abwasser
beschrieben, das zusammengesetzt ist aus:
10-50 Gew.-% Eisen-(II)-Sulfat
16-50 Gew.-% Eisen-(III)-Sulfat
2-15 Gew.-% Aluminiumsulfat
0-10 Gew.-% Magnesiumsulfat
0-10 Gew.-% Titanylsulfat
5-30 Gew.-% Hydratwasser
16-50 Gew.-% Eisen-(III)-Sulfat
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0-10 Gew.-% Magnesiumsulfat
0-10 Gew.-% Titanylsulfat
5-30 Gew.-% Hydratwasser
und gegebenenfalls einen Überschuß an Metalloxiden von bis zu 25
Gew.-%, bezogen auf die gesamte Mischung, aufweist. Mit Hilfe dieses
Fällmittels wird ein gut sedimentierender Schlamm erzeugt, dessen
Feststoffgehalt wesentlich höher liegt als der eines aus den
Einzelkomponenten additiv zusammengesetzten Gemisches einzelner
Sulfate oder deren Hydrate.
Weitere Flockungsmittel sind in der Produktinformation "Sauberes
Wasser für die Welt von morgen" der Sachtleben Chemie GmbH,
Duisburg 1997 beschrieben.
Die JP-A-9-168786 beschreibt die Verwendung von Titanylsulfat als
Flockungsmittel bei der Aufbereitung von Trinkwasser. Trotz relativ
niedriger Dosierung wird eine gute Flockungswirkung erreicht.
Nachteilig ist allerdings, daß sich die üblicherweise mit
Polyaluminiumchloriden erreichbare Trübungsentfernung nicht
erzielen läßt und eine unerwünschte Senkung des pH-Werts des
Wassers stattfindet. Durch die Verwendung dieses Flockungsmittels
entsteht in vorteilhafter Weise unlösliches Titandioxid, daß durch
Flockung aus dem Wasser entfernt wird. Im Wasser verbleibende
Titanverbindungen sind nicht toxisch und stellen keine Gefahr für
die menschliche Gesundheit dar.
Anknüpfend an diesen Stand der Technik liegt der vorliegenden
Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Flockungsmittel bereitzu
stellen, das verbesserte Flockungseigenschaften bei gleichzeitig
möglichst niedriger Dosierung zur Entfernung von Kolloiden aus den
eingangs beschriebenen Wässern besitzt und zur Entwässerung auf
industriellem Gebiet geeignet ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im Anspruch 1
aufgeführten Gemische von Stoffkomponenten, deren vorzugsweisen
Gehaltsbereiche in Anspruch 2 benannt sind. Der Anspruch 3 ist auf
die Verwendung des Flockungsmittels zur Entwässerung im
Papierprozeß gerichtet.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer in der Tabelle
dargestellter Ausführungsbeispiele Nr. 1 bis 10 näher erläutert.
Die Ausführungsbeispiele Nr. 11 und 12 beziehen sich auf die
Verwendung von zum Stand der Technik gehörender Flockungsmittel.
Es wurde jeweils kolloidal suspendierte Stoffe enthaltendes
Rohwasser mit einem pH-Wert von 7,65 und einer Trübung von 7,1 TE/F
(Trübungseinheiten Formazin, Maßeinheit für die Trübung, bezogen
auf die Trübung eines Formazin-Standards) zur Herstellung von
Trinkwasser mit wässriger Lösung von Titanylsulfat (TiOSO4) oder
Titanylchlorid (TiOCl2) im Gemisch mit einem oder mehreren der
Komponenten Polyaluminiumchlorid (PAC), kationischem Polyacrylamid
(PAA) und Eisen-III-Chlorid (FeCl3) behandelt. Die Dosierung des
Flockungsmittels betrug in allen Fällen 0,15 mmol/l bezogen auf den
Titan- bzw. Aluminiumgehalt. Das zum Lösen des Flockungsmittels
verwendete Wasser war frei von suspendierten Feststoffen und sein
pH-Wert lag im neutralen Bereich.
Die Flockungsergebnisse für die Ausführungsbeispiele Nr. 1 bis 12
sind in der Tabelle aufgeführt. Es zeigt sich, daß die besten
Flockungseigenschaften mit Flockungsmitteln erzielt werden, die aus
einer Titanylverbindung in Mischung mit einem Polyelektrolyt
und/oder einem Polyaluminiumchlorid und/oder Eisen-III-Chlorid
bestehen.
In mit Phosphat kontaminierten Abwässern konnten mit den
erfindungsgemäß aufgebauten Flockungsmitteln ohne Beeinträchtigung
der Flockungseigenschaften wenigstens die gleiche und teilweise
größere Absenkung des Phosphatgehalts als mit dem Einsatz der
Einzelkomponenten der Flockungsmittel erzielt werden.
Die in der Tabelle angegebenen Ausführungsbeispiele Nr. 13 bis 15
beziehen sich auf die Anwendung der erfindungsgemäß
zusammengesetzten Flockungsmittel für die Entwässerung, Retention
und Leimung bei der Herstellung von Papierbahnen, wobei das
Flockungsmittel mit einer Dosierung von 0,2 mmol/kg Papier,
bezogen auf den Titan- bzw. Aluminiumgehalt, eingesetzt wurden.
Mit den Flockungsmitteln Nr. 14 und 15 wurde eine Verbesserung der
Entwässerung des Zellulose-Kreide-Gemisches um 50% bzw. 33%
gegenüber den Einzelkomponenten Titanylchlorid bzw. Titanylsulfat
von 22% bzw. Polyacrylamid von 15% und Polyaluminiumchlorid von 15%
erzielt. Dagegen konnte mit dem Flockungsmittel Nr. 11 mit 15%
keine Verbesserung der Entwässerung des Zellulose-Kreide-Gemisches
festgestellt werden.
Bei der Bestimmung der Retention zeigte sich, daß die
Flockungsmittel Nr. 13, 14, 15 mit 38%, 54% bzw. 45% den
Einzelkomponenten Titanylchlorid bzw. Titanylsulfat mit jeweils 25%
PAA mit 25% und PAC mit 20% deutlich überlegen waren.
Die Cobb60-Werte lagen bei den Flockungsmitteln Nr. 13, 14, 15
zwischen 15 und 35; Cobb60-Werte dienen gemäß DIN 53132 zur
Bestimmung der Wasseraufnahme. Unter Wasseraufnahme wird die
Wassermenge in g verstanden, die 1 m2-Papierfläche oder
Pappenfläche in der Einwirkungszeit t (im vorliegenden Fall t = 60
s) aufnimmt. Je höher der Cobb60-Wert desto schlechter ist die
Leimung bzw. der Leimungsgrad.
Claims (3)
1. Flockungsmittel zur Entfernung von in Brauch-, Trink- und
Abwasser dispergierten Kolloiden und zur Entwässerung von
Schlämmen auf industriellem Gebiet, gekennzeichnet durch eine
wässrige Lösung, enthaltend Titanylverbindung in Mischung mit
einem oder mehreren der Stoffkomponenten Aluminiumchlorid,
Aluminiumsulfat, Polyaluminiumchlorid, Eisen-III-Sulfat,
Eisen-III-Chlorid und Polyelektrolyt.
2. Flockungsmittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
folgende Konzentrationen der Stoffkomponenten in der
Lösung
0,27 bis 10,0% Aluminium
0,43 bis 14,4% Titan
2, 80 bis 17,4% Eisen
0,10 bis 90,0% Polyelektrolyt
0,27 bis 10,0% Aluminium
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2, 80 bis 17,4% Eisen
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3. Verwendung der Flockungsmittel nach einem der
Ansprüche 1 und 2 zur Entwässerung, Störstofffixierung,
Retention und Leimung im Papier-Herstellungsprozeß.
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