[go: up one dir, main page]

WO1999015239A1 - Verfahren zur reduktiven dehalogenierung von halogenorganischen stoffen - Google Patents

Verfahren zur reduktiven dehalogenierung von halogenorganischen stoffen Download PDF

Info

Publication number
WO1999015239A1
WO1999015239A1 PCT/DE1998/002787 DE9802787W WO9915239A1 WO 1999015239 A1 WO1999015239 A1 WO 1999015239A1 DE 9802787 W DE9802787 W DE 9802787W WO 9915239 A1 WO9915239 A1 WO 9915239A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substances
reducing agent
mill
mixture
solid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE1998/002787
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Volker Birke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7843573&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO1999015239(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority to DK98954202T priority Critical patent/DK1027109T3/da
Priority to AT98954202T priority patent/ATE226466T1/de
Priority to JP2000512605A priority patent/JP2001517641A/ja
Priority to AU11432/99A priority patent/AU758391B2/en
Priority to US09/508,515 priority patent/US6382537B1/en
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CA002304802A priority patent/CA2304802A1/en
Priority to DE59806075T priority patent/DE59806075D1/de
Priority to EP98954202A priority patent/EP1027109B1/de
Publication of WO1999015239A1 publication Critical patent/WO1999015239A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D3/00—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances
    • A62D3/30—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents
    • A62D3/37—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents by reduction, e.g. hydrogenation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D3/00—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances
    • A62D3/30—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents
    • A62D3/34—Dehalogenation using reactive chemical agents able to degrade
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D2101/00—Harmful chemical substances made harmless, or less harmful, by effecting chemical change
    • A62D2101/20—Organic substances
    • A62D2101/22—Organic substances containing halogen

Definitions

  • the method should have a process sequence that is as easy to handle as possible and should work relatively quickly.
  • the method comprises grinding the reactants while entering a more or less large amount of mechanical energy.
  • a fine distribution into very small particles and thereby an intensive mixing of all components of the mixture is brought about, so that intensive contact is established on average over time with the reagents used and these are brought to the desired reaction.
  • the reactivity of the solid components is increased by the fine distribution due to surface-physical effects.
  • the process basically works at low temperatures, preferably at room temperature under normal pressure. However, it is possible that the intensive introduction of mechanical energy and / or the heat of reaction liberated during dehalogenation causes heating in the course of the process.
  • the metallic reducing agent is advantageously used at least in a slight excess.
  • the required amount of reducing agent can be determined in preliminary tests on samples of the specific decontamination object.
  • aliphatic amines and lower primary or secondary aliphatic amines are preferred.
  • suitable amines are: primary, secondary or tertiary aliphatic and alicyclic mono- or polyamines,
  • certain amides can also be considered.
  • 1,3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro-2 (1H) -pyrimidone (diethyl propylene urea, DMPU), 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone (N, N-dimethylethylene urea) can be used , DMEU), l-methyl-2-pyrrolidone (NMP), l-ethyl-2-pyrrolidone, N, N-diethylacetamide, N, N-diethylpropionamide, N, N-diethylisobutyramide.
  • a separate addition of a hydrogen source can be dispensed with if it is known that a substance suitable as a hydrogen source is already present in sufficient quantity in the mixture to be treated.
  • the grinding aid (s) and / or reaction accelerator can be added to the substance or mixture of substances in a subsequent step, i.e. separately after the addition of the reactants, and mechanically incorporated.
  • the metallic reducing agent can be added directly to the batch in pure form. This is particularly useful for alkaline earth metals, which are less reactive in air than the alkali metals, e.g. with magnesium chips.
  • the method can also be used to complement other methods, e.g. of washing processes, can be used or combined with these.
  • a previous treatment of contaminated soils with calcium oxide (quicklime or quicklime), which is also known in other treatment processes and among other things. used to dry the mixture may be useful in some cases.
  • Chlophene-contaminated sea sand (model) / Mg / n-propylamine In a centrifugal ball mill S 1 (see, example 5), 15 g of sea sand (pA), 1 g of calcium oxide-calcium hydroxide mixture, 0.25 ml of n-propylamine, 0 , 1 g of Chlophen A30, and 0.76 g of magnesium shavings for 1 hour at high speed.
  • Detoxified materials such as Building materials or waste oils can be sent to useful recycling measures or recycled.
  • PCB-contaminated building materials and building equipment (wall coatings, fine plaster, elastic expansion and window joint compounds in buildings of different types);

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Fire-Extinguishing Compositions (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Removal Of Specific Substances (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Das Verfahren zur reduktiven Dehalogenierung von halogenorganischen Stoffen kann auf feste oder flüssige Stoffgemische angewendet werden. Bei entsprechender Anpassung der Verfahrensparameter können ebenso Flüssigkeiten wie auf der anderen Seite halogenorganisch kontaminierte Erdböden unter Eintrag mechanischer Energie und Zusatz von elementarem Alkalimetall, Erdalkalimetall, Aluminium oder Eisen als Reduktionsmittel sowie wenigstens einem Reagens mit zumindest leicht aktiviertem Wasserstoff als Wasserstoffquelle mechanisch aufbereitet und dabei reduktiv dehalogeniert werden.

Description

Verfahren zur reduktiven Dehalogenierung von halogenorganischen Stoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur reduktiven Dehaloge- nierung von halogenorganischen Stoffen in festen und flüssigen Stoffgemischen, bei welchem der Stoff oder das Stoffgemisch unter Zusatz von elementarem Alkalimetall, Erdalkalimetall, Aluminium oder Eisen als Reduktionsmittel und wenigstens einem Reagenz mit zumindest leicht aktiviertem Wasserstoff als Was- serstoffquelle behandelt wird. Es ist insbesondere zur Detoxi- fizierung von halogenorganisch kontaminierten Böden und anderen komplex zusammengesetzten Materialien, aber auch zur Dekontami- nierung und gegebenenfalls Recyclierung flüssiger oder überwiegend flüssiger halogenorganisch belasteter Stoffe geeignet.
Toxische polyhalogenierte organische Schadstoffe lassen sich bislang unter ökonomisch wie ökologisch gleichermaßen vorteilhaften und zukunftsweisenden Bedingungen mit keiner der heutzutage bekannten Sanierungstechnologien detoxifizieren. Häufig liegen diese Stoffe als Verunreinigungen, zudem in großen Mengen, in Böden, Fluß- oder MeeresSedimenten, Klärschlämmen, Filterstäuben, Baumaterialien, Sickerölen, Altölen etc. vor, d.h. vergesellschaftet mit einer undefinierbaren Zahl von Fremd- und Begleitstoffen unterschiedlichster Eigenschaften. Die Entgif- tung und Sanierung solcher komplex zusammengesetzten, heterogenen, festen, fest-flüssigen oder flüssigen Materialien und Altlasten wirft besonders umfangreiche Probleme auf.
Es gibt zwar eine Anzahl thermischer und anderer hochenergeti- scher Verfahren zur Zerstörung gefährlicher Kohlenwasserstoffe der oben genannten Art, auch für solche, die speziell in komplex aufgebauten Materialien verteilt vorliegen. Dazu gehören u. a. die Hochtemperaturverbrennung und die Verbrennung in Glas- oder Salzbädern. Jedes dieser Verfahren weist allerdings einige spezifische Nachteile auf, so daß Entwicklungsbedarf für alternative Technologien vorhanden ist.
Beispielsweise ist die Hochtemperaturverbrennung nicht nur äu- ßerst kostenintensiv, sondern sie wirft auch neue Probleme auf. Bei polychlorierten Verbindungen führt sie etwa zur Bildung von PCDD/PCDF, die in aufwendigen nachgeschalteten Verfahrensschritten aus dem Rauchgas und den Filterstäuben entfernt und schließlich entsorgt werden müssen. Die heute gängige Art der "Entsorgung" dieser hochtoxischen Stäube besteht dabei vielfach in einer Ablagerung auf sogenannten Sondermülldeponien.
Biologische Methoden zum Abbau toxischer organischer Verbindungen in komplexen Matrizes weisen ebenfalls methodenspezifische Nachteile auf, die ihre generelle Einsetzbarkeit beschränken.
Eine gewisse Verbreitung haben alkalimetallgestützte Verfahren gefunden, bei denen feinverteilte Metallsuspensionen oder -dispersionen in indifferenten flüssigen Medien, wie z. B. Weißöl, eingesetzt werden; sie sind in ihrer Anwendbarkeit jedoch überwiegend beschränkt auf wenige Spezialprobleme, d.h. die Detoxifizierung von relativ reinen, flüssigen Schadstoffen oder Schadstoffgemischen oder praktisch homogenen, kontaminierten, waserfreien Flüssigkeiten, wie z. B. PCB-haltigen Trans- formatoren- oder Motorenaltölen.
Weitere Verfahren, bei denen allein andere unedele Metalle mit geringer Reduktionskraft zum Einsatz kommen, wie z. B. Aluminium, Zink, oder Eisen, sind nicht zur Detoxifizierung wichtiger spezieller Stoffgruppen, z. B. polychlorierter Aromaten, geeignet, weil letztere mit diesen Metallen nicht vollständig dechloriert werden können. Nicht alle Chloratome eines polychlorierten Moleküls werden so entfernt, und eine Detoxifizierung wird nicht erreicht oder nur in Gegenwart toxischer Katalysato- ren oder Promotoren, beispielsweise Triphenylphosphin, Nickel oder Nickelverbindungen, was ebenfalls aus toxikologischen Gründen große Probleme verursacht. Die Verwendung von toxischen Substanzen zur Dehalogenierung von Organohalogenen in Böden, Sedimenten etc.
bedeutet lediglich den Austausch einer bestehenden Kontaminie- 5 rung durch eine andere und bietet damit keine Lösung des Problems . -
Die für Flüssigkeiten oder Flüssig-Gemische bekannten Verfahren lassen sich nicht ohne weiteres auf Feststoffe übertragen. In
10 Feststoffen enthaltene Halogenorganika können aufgrund der hohen Transporthemmungen bei Feststoff-Feststoff-Reaktionen häufig nur schwer von Reagentien erreicht werden. Insbesondere lassen sich polyhalogenierte organische Stoffe, die in der Umwelt als Verunreinigungen z. B. in Böden, Fluß- oder Meeresse-
15 di enten, Klärschlämmen, Filterstäuben, Baumaterialien oder
Sickerölen, mithin festen oder fest-flüssigen, ausnahmslos sehr heterogenen Materialien, in großen Mengen angetroffen werden, aufgrund der komplexen Zustandsformen dieser Matrizes und den daraus resultierenden vielfältigen Transporthemmungen besonders
20 schwer angreifen und damit nur unvollständig oder gar nicht zur Reaktion bringen.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem besteht daher darin, ein Verfahren zur reduktiven Dehalogenierung von halogenorgani-
25. sehen Stoffen so auszugestalten, daß es möglich ist, verschiedene heterogene feste und flüssige Stoffge ische, insbesondere auch komplex zusammengesetzte Mischungen und kontaminierte Bö-, den mit teilweise unbekannten anderen Inhaltsstoffen in einem ' universellen Verfahren weitestgehend zu dehalogenieren, wobei
30 keine neuen schädlichen Nebenprodukte entstehen sollen.
Das Verfahren soll dabei einen möglichst einfach zu handhabenden Verfahrensablauf besitzen und relativ schnell arbeiten.
35 Zur Lösung dieses Problems ist gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, daß der halogenorganische Stoff oder das Stoffgemisch in einer sämtliche Stoffe umfassenden Mahlung unter mechanischer Aktivierung in einem Schritt reduktiv praktisch vollständig dehalogeniert wird.
Die Erfindung ist anwendbar auf Organohalogenverbindungen, die in festen oder flüssigen Fremdstoffen oder Fremdstoffgemischen enthalten sind, aber auch als feste oder flüssige Reinstoffe oder in Gemischen aus diesen vorliegen können. Diese Stoffe oder Stoffgemische werden, was das Grundverfahren angeht, in nur einem einzigen Verfahrensschritt behandelt, d.h. es werden unter milden Reaktionsbedingungen alle Komponenten, darunter wenigstens ein Reduktionsmittel und eine Wasserstoffquelle, innig vermischt.
Das Verfahren umfaßt die Vermahlung der Reaktionspartner unter Eintrag eines mehr oder weniger großen Betrages an mechanischer Energie. Hierdurch wird zumindest eine Feinverteilung in sehr kleine Partikel und dadurch eine intensive Vermischung sämtlicher Bestandteile des Gemisches bewirkt, so daß zwischen den eingesetzten Reagentien und den Organohalogenen im zeitlichen Mittel ein intensiver Kontakt hergestellt wird und diese dadurch zur gewünschten Reaktion gebracht werden. Zusätzlich wird die Reaktivität der festen Bestandteile durch die Feinverteilung aufgrund von oberflächenphysikalischen Effekten gesteigert.
Darüber hinaus wird bei genügendem Energieeintrag die Reaktivität stark erhöht. Die mechanisch aktivierte Behandlung in fester oder fest-flüssiger Phase scheint besonders geeignet für ' den vollständigen oder nahezu vollständigen Abbau polyhaloge- nierter Verbindungen mit Hilfe von Wasserstoffdonoren.
Durch die Steigerung der Reaktivität von Feststoffen infolge spezieller mechanischer Aktivierung, können auch Stoffe, die in komplexen festen oder fest-flüssigen Materialien verteilt sind, chemisch angegriffen und effizient umgesetzt werden. Folglich lassen sich auch organische Schadstoffe, die in festen Matrizes wie Böden, Sedimenten usw. vorliegen, durch mittels mechanischer Aktivierung unterstützte Abbaureaktionen gezielt zerstören.
Im Vergleich zur Hochtemperaturverbrennung und anderen hochenergetischen Verfahren hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß es unter milden Reaktionsbedingungen, d.h. im allgemeinen bei Raumtemperatur und unter Normaldurck, durchführbar und technisch weitaus weniger aufwendig ist. Es ist daher auch für kleine mobile Anlagen auslegbar. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß ggf. ein Recycling oder eine Weiterverwertung der zu dekontaminierenden Materialien möglich ist, die bei einer Verbrennung grundsätzlich vernichtet würden.
Das Verfahren arbeitet grundsätzlich bei niedrigen Temperaturen, vorzugsweise bei Raumtemperatur unter Normaldruck. Dabei ist es jedoch möglich, daß durch den intensiven Eintrag mechanischer Energie und/oder die bei der Dehalogenierung frei werdende Reaktionswärme im Verlaufe des Verfahrens eine Erwärmung eintritt.
Das metallische Reduktionsmittel wird vorteilhaft wenigstens in geringem Überschuß eingesetzt. Die erforderliche Menge an Reduktionsmittel kann in Vorversuchen an Proben des konkreten De- kontaminierungsobjekts bestimmt werden.
Als Reduktionsmittel sind allgemein unedele Metalle, und zwar im besonderen Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, Aluminium und Eisen vorgesehen. Unter den Alkalimetallen sind Natrium und Ka- lium bevorzugt, unter den Erdalkalien Magnesium und Calcium. Unter Anwendung der Prinzipien dieser Erfindung können jedoch auch andere unedle Metalle eingesetzt weren, wobei zu beachten ist, daß die Bildung toxischer Produkte vermieden werden sollte.
Die reduktive Entfernung von Halogenen aus halogenorganischen Stoffen mit Hilfe von unedlen Metallen, insbesondere Alkalimetallen, ist im Prinzip seit langem bekannt und mechanistisch gut untersucht. Bis heute ist jedoch nur unzureichend erkannt worden, daß sich einige dieser Reaktionen auch zur Eliminierung von toxischen organischen Stoffen in unserer Umwelt nutzen lassen. Nach der Erfindung wird die Reduktion mit dem Metall1 außerdem durch die Zuführung mechanischer Energie und Zugabe wenigstens eines Wasserstoffdonors unterstützt.
Überraschend ist, daß polychlorierte Aromaten in flüssigen, fe- sten oder fest-flüssigen Stoffen auch mit Magnesium in einer
Eintopfreaktion bei Raumtemperatur reduktiv vollständig dechlo- rierbar sind. U.a. wurden Magnesium-Späne eingesetzt, die im Laboratorium wie auch in der Industrie seit Jahrzehnten in großem Umfang zur Erzeugung von Grignard-Reagentien verwendet wer- den. Im Gegensatz zur landläufigen Auffassung, daß Grignard- Reaktionen praktisch nur in speziellen, hochgereinigten, toxikologisch bedenklichen und leicht entzündlichen Lösungsmitteln, wie z. B. Diethylether oder Tetrahydrofuran, dazu unter striktem Feuchtigkeitsausschluß, mit Schutzgas und unter Einsatz spezieller Katalysatoren durchführbar sind, zeigte sich beispielsweise, daß in einer rein flüssigen Phase allein durch Auflösung des Metalls in Methanol, in einer festen Matrix durch Anwendung einer Kugelmahlung unter geringem Zusatz von Methanol, Ethanol oder niedermolekularen primären Aminen die Durch- führung von miteinander gekoppelten Grignard- und Zerewitinoff- Reaktionen in einer festen Sandmatrix gelang.
Als Wasserstoffquelle mit zumindest leicht aktiviertem Wasserstoff werden vorzugsweise Alkohole, Ether, Polyether, Amine oder Hydroxide, wie z. B. Calciumhydroxid, oder Metall- oder Nichtmetallhydride wie z.B. Calciumhydrid, Natriumhydrid, Na- triumboranat, Lithiu alanat, Trialkylsilane, Polyalkylhydrogen- siloxane, einzeln oder in Kombination, eingesetzt.
Aus der Gruppe der Alkohole können beispielsweise niedermolekulare aliphatische Alkohole verwendet werden. Unter niedermolekularen Alkoholen sind beispielsweise aliphatische Alkohole mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen zu verstehen wie Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, sek.- und tert.- Butanol, Pentanol, Hexanol, Heptanol, Cyclopropanol, Cyclobuta- nol, Cyclopentanol, Cyclohexanol, Cycloheptanol, 2-
Methylcyclopropanol, Cyclopropylmethanol, Polyalkylenglykole, einfach veretherte Polyalkylenglykole, Aminoalkohole, Polyole, wie z.B. Ethylenglykol, Glycerin, Pentaerythrit u.a.m.
Aus der Gruppe der Ether können beispielsweise einfache symmetrische oder asymmetrische aliphatische Ether, cyclische Ether oder Polyether verwendet werden. Beispiele umfassen Diethyl- ether, Prop lether, Isopropylether, n-Butylether sowie dimere oder trimere Polyether, Coronanden, Cryptanden, Spheranden, Etheramine, wie z.B. 2-Methoxyethylamin usw.
Aus der Gruppe der Amine sind aliphatische Amine und darunter niedere primäre oder sekundäre aliphatische Amine bevorzugt. Beispiele für geeignete Amine sind: Primäre, sekundäre oder tertiäre aliphatische und alicyclische Mono- oder Polyamine,
Methylamin, Ethylamin, 1- und 2-Propylamin, 1- und 2-Butylamin, Ethylendiamin, Tri-, Tetra-, Penta-, Hexamethylendiamin, Dime- thylamin, Diethylamin, Di-n-propylamin, Cyclopentyl- und Cyclo- hexylamin, Stickstoffheterocyclen und Perhydrostickstoffhe- terocyclen, z.B. Piperidin, l-(2-Aminoethyl)-piperazin, l-(2- Aminoethyl)-pyrrolidin und l-(2-Aminoethyl) -piperidin, 4- (2- Aminoethyl)-morpholin. Ferner eignet sich für denselben Zweck flüssiger Ammoniak.
Alternativ zu den Aminen kommen auch bestimmte Amide in be- tracht. Verwendet werden können beispielsweise: 1,3 Dimethyl- 3,4,5, 6-tetrahydro-2 ( 1H ) -pyrimidon (Di ethylpropylenharnstoff , DMPU), l,3-Dimethyl-2-imidazolidinon (N,N-Dimethylethylen- harnstoff, DMEU) , l-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), l-Ethyl-2- pyrrolidon, N,N-Diethylacetamid, N,N-Diethylpropionamid, N,N- Diethylisobutyramid. Auf die gesonderte Zugabe einer Wasserstoffquelle kann verzichtet werden, wenn bekannt ist, daß sich in dem zu behandelnden Gemisch bereits eine als Wasserstoffquelle geeignete Substanz in ausreichender Menge befindet.
Die erfindungsgemäße mechanische Aufbereitung kann in einem Vermählen in einer mechanischen Mühle bestehen, beispielsweise einer Kugelmühle, einer Hammermühle oder einer Schwingmühle. Bei diesem Vermählen können zusätzlich Mahlhilfen eingesetzt werden. Als Mahlhilfen kommen allgemein Stoffe zum Einsatz, die die Oberflächenenergie und/oder die plastische Deformation von Feststoffen bei Einwirkung mechanischer Energie reduzieren können. Hierzu zählen beispielweise: Oberflächenaktive Stoffe in verschiedenen Zustande- oder Aufbereitungsformen, wie z.B. quartäre Ammoniumverbindungen, die nicht nur in Reinsubstanz eingesetzt werden können, sondern auch immobilisiert an inerten, oberflächenaktiven Trägern, wie Schichtsilikaten, Tonen (sog. "organophilen Bentoniten") ferner substituierte Alkylimi- dazoline und Sulfosuccinamide, Fettsäuren, Fettsäureester und - amide, primäre, sekundäre und tertiäre Alkyl- und Fettamine mit einer oder mehreren Amingruppen, alicyclische Amine, wie beispielsweise Cyclohexylamin, Polyhydrostickstoffheterocyclen, wie z.B. Piperidin (Hexahydropyridin) Mono-, Di- oder Trialka- nolamine, einfache Glykole, Polyalkylenglykole, wie z.B. Polye- thylen- und Polypropylenglykole, und deren Mono- oder Diether, Organosliziumverbindungen, insbesondere Silikone, spezielle für den Zweck geeignete anorganische Salze, z.B. Aluminiumchlorid.'
Der mechanisch bereits aktivierte Reaktionsablauf kann durch den zusätzlichen Einsatz von Reaktionsbeschleunigern weiter verstärkt bzw. beschleunigt werden. Als Reaktionsbeschleuniger können Stoffe verwendet werden, die in der Lage sind, unedle Metalle, insbesondere Alkali- und Erdalkalimetalle, teilweise oder vollständig zu lösen und/oder deren Dissoziation in Metallkationen und -anionen und/oder die Bildung solvatisierter Elektronen zu befördern und/oder metallorganische Verbindungen, wie z.B. alkali- oder erdalkalimetallorganische Verbindungen, zu solvatisieren und/oder zu stabilisieren, wie z.B. flüssiger Ammoniak, primäre, sekundäre oder tertiäre aliphatische und alicyclische Mono- oder Polyamine, Polyhydrostickstoffheterocy- clen, aliphatische und cyclische Monoether, Podanden, Coronan- den, Cryptanden, Spheranden, Etheramine, wie z.B. 2- Methoxyethylamin, Amide, wie z.B. 1, 3-Dimethyl-3, 4, 5, 6- tetrahydro-2 ( lH)-pyrimidon (Dimethylpropylen-harnstoff , DMPU), 1, 3-Dimethyl-2-imidazolidinon (N,N-Dimethylethylenharnstoff, DMEU), l-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), l-Ethyl-2-pyrrolidon, N,N- Diethylacetamid, N,N-Diethylpropionamid, N,N-Diethyliso- butyramid .
Die Mahlhilfe (n) und/oder Reaktionsbeschleuniger können dem Stoff oder Stoffgemisch in einem nachgeschalteten Schritt, d.h, gesondert nach Zugabe der Reaktanden, zugegeben und mechanisch eingearbeitet werden.
Das metallische Reduktionsmittel kann einerseits dem Gemenge direkt in reiner Form zugegeben werden. Dies bietet sich insbesondere bei den Erdalkalimetallen an, die an der Luft weniger reaktiv sind als die Alkalimetalle, z.B. bei Magnesiumspänen.
Alternativ kann das metallische Reduktionsmittel in einer Zube- reitung dispergiert oder suspendiert vorliegen, beispielsweise dispergiert in einer nicht oxidierenden Flüssigkeit oder der flüssigen Wasserstoffquelle. Vorteilhaft zu verwenden sind Dispersionen aus dem gewählten Metall in Weißöl, Paraffin oder in Ethern, auch Polyethern wir Diglyme, Triglyme, Tetraglyme, Po- lyethylenglykol und Polyethylenglykolderivaten, verätherten Di- und Polyglymen.
Weiterhin kann das metallische Reduktionsmittel mit einem festen Träger vermengt bzw. auf diesen aufgebracht werden. Als vorteilhafte Zubereitung hat sich z.B. eine Mischung aus Alkalimetall, insbesondere Natrium, mit Calciumsilicat oder Calciumoxid erwiesen. Es wurde gefunden, daß sich die Kugelmahlung auch zur Reaktivitätssteigerung der Metalle allein in einem isolierten Arbeitsschritt durch mechanische Feinverteilung eignet, insbesondere zur Feinverteilung von Alkalimetallen auf oberflächenaktiven festen- Inertträgerstoffen. Gegenüber herkömmlichen Verfahrensweisen, bei denen in einer Spezialapparatur unter Rühren bei hohen Temperaturen geschmolzenes Alkalimetall auf feste Inertträgerstoffe aufgebracht wird, bietet die neue Methode den Vor- teil, daß bei Raumtemperatur gearbeitet wird und die Vorgehensweise einfacher und schneller ist, indem man das Alkalimetall und das Trägermaterial einfach zusammen in ein Mahlgefäß oder die Mühle füllt und innerhalb weniger Minuten zu einer homogenen, feinpulverigen Dispersion vermahlt.
Wahlweise kann das Verfahren somit auch zweistufig gestaltet werden, wobei z.B. durch Kugelmahlung in einem ersten Schritt vorproduziertes feinverteiltes Metall erst in einem zweiten Schritt unter Zusatz von Reaktionsbeschleunigern sowie ggf. weiteren Zuschlagsstoffen vermählen wird. Weiterhin ist es möglich, auch auf konventionellem Weg gewonnene Alkalimetalldispersionen, d.h. sowohl Dispersionen in inerten Fluiden als auch auf inerten festen Trägern, mit Reaktionsbeschleunigern und ggf. weiteren Zuschlagsstoffen in einen organohalogenhaltigen Feststoff einzu ahlen oder einzumischen und dadurch die Entha- logenierung zu bewirken.
Das Verfahren kann auch zur Ergänzung anderer Verfahren, z.B. von Waschprozessen, herangezogen oder mit diesen kombiniert werden. Eine vorherige Aufbereitung kontaminierter Böden mit Calciumoxid (Ätzkalk oder Branntkalk), die auch bei anderen Aufbereitungsverfahren bekannt ist und u.a. zur Trocknung des Gemisches dient, kann fallweise sinnvoll sein.
Das Verfahren kann diskontinuierlich, batchweise, oder kontinuierlich durchgeführt werden. Bei der diskontinuierlichen Arbeitsweise werden zunächst alle Reaktionspartner, d.h. wenigstens der zu behandelnde Stoff oder das Gemisch/Gemenge, das metallische Reduktionsmittel und der Wasserstoffdonor, in ein Gerät gegeben, das eine mechanische Bearbeitung ermöglicht, wie eine Mühle oder einen (dynamischen) Mischer. Bei der Dekontaminierung in festen oder fest-flüssigen Medien wird eher eine Mühle, z.B. eine Kugelmühle, eine Hammermühle oder eine Schwingmühle verwendet werden, während bei flüssigen Systemen ein Mischer genügen kann. Als Mischer sind beispielsweise Reib-, Schnecken- oder Walzenmischer geeignet.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß die Bearbeitung in nur einem Schritt erfolgen kann, wobei die Reaktionspartner nach- einander oder allmählich zugegeben werden können. Eine kontinuierliche Verfahrensführung könnte beispielsweise in einer Schneckenmühle oder einem Schneckenmischer erfolgen.
Im folgenden wird das Verfahren anhand einiger Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1
Chlophen-kontaminierter Modellboden/Na-Ca-Silikat/n-Butylamin
In einer Exzenter-Schwingmühle "ESM 234", Fa. Siebtechnik, Mül- heim a. d. Ruhr, die zu 80% mit Stahlkugeln (Durchmesser je 20 mm) gefüllt ist, werden 3,8 kg Quarzsand (Schüttgewicht 1,27 g/ml) mit 180 g Calciu oxid zwecks Trocknung für zehn Minuten durch Vermählen vermengt. Man mischt, gleichfalls durch Vermählen, 10,2 g n-Butylamin eine Minute lang ein. Zuletzt werden 156,7 g einer 26%igen Natriu -Calciumsilikat-Dispersion zugefügt und für 30 Minuten mit dem kontaminierten Modellboden vermählen.
Der Modellboden war künstlich durch Zugabe einer Mischung aus 5 g Chlophen A30 und 150 g Calciummoxid/Calciumhydroxid, die fünf Minuten lang eingemahlen wurden, kontaminiert worden. Die GC-ECD-Analyse (interner Standard: Decachlorbiphenyl) einer Modellbodenprobe nach dieser Behandlung belegt einen Abbau der PCB um 99,7%. Ferner kann aufgrund der GC-Befunde die Anwesen- heit bzw. Bildung anderer halogenierter Stoffe ausgeschlossen werden»
Herstellung der 25%iαen Natrium-Calciumsilikat-Dispersion: In einer Fliehkraftkugelmühle Sl, Fa. Retsch, Haan, 500 ml- Edelstahl-Mahlbecher mit 3 Edelstahlkugeln (Durchmesser je 20 mm) und Edelstahl-Verschlußdeckel mit Gummidichtring, werden 150 g oberflächenaktives Calciumsilikat (z.B. Fa. "Cape-Boards Siborit" GmbH, Lüneburg, oder Xonolit, Fa. "Eternit" SA, Kapelle Op den Bor, Belgien), versetzt mit 50 g Natriumstücken und mit Argon überschichtet für 5 bis 15 Minuten bei höchster Drehzahl (~ 500min~ ) vermählen. Man erhält ein dunkelgraues, homogenes, hochreaktives Pulver. Als weiterhin besonders günstige Trägermaterialien haben sich wasserfreie Tone, z.B. Tixogel oder Tixosorb der Fa. Südchemie, Moosburg, erwiesen.
Beispiel 2
Chlophen-kontaminierter Modellboden/Mg/Tetraglyme/n-Butylamin
In einer Exzenter-Schwingmühle "ESM 234" (Daten s. Bsp.l) wer- den 3,8 kg Quarzsand (Schüttgewicht 1,27 g/ml) mit 200g Cal- ciumoxid zwecks Trocknung für zehn Minuten durch Vermählen vermengt. Man mischt, gleichfalls durch Vermählen, eine Mischung aus 5 g Chlophen A30 und 150 g Calciumoxid/Calciumhydroxid, 18,2 g n-Butylamin und 51,1 g Tetraethylenglykoldimethylether (Tetraglyme) zwei Minuten lang ein. Zuletzt werden 102 g Magnesium-Späne zwei Stunden lang eingemahlen.
Die GC-ECD-Analyse (interner Standard: Decachlorbiphenyl) belegt einen Abbau der PCB um 99,7%. Die Anwesenheit bzw. Bildung anderer halogenierter Stoffe kann ausgeschlossen werden. Benutzt man hierbei anstatt von Mg-Spänen Mg-Pulver, so findet praktisch keine Dehalogenierung statt.
Beispiel 3
Vorbehandelter PCB-kontaminierter Boden/Na/n-Propylamin
Behandelt wird ein PCB-kontaminierter, bindiger Boden, der zuvor einem Waschprozeß mit Wasser und Tensiden unterworfen wurde. Aus der Schwebfraktion dieses Prozesses, die mit Hilfe von Flockungsmitteln auf Polyamidbasis ausgefällt wurde, ließ sich eine Restkontamination von ca. 250 ppm PCB nicht mehr entfernen. In einer Exzenter-Schwingmühle "ESM 234" (Daten s. Bsp.l) werden 3 kg dieser PCB-kontaminierten Bodenfraktion, Restfeuchte nach thermischer Vortrocknung ca. 2 %, mit 200 g Calciumoxid zwecks Trocknung für 30 Minuten durch Vermählen vermengt. Man mischt, gleichfalls durch Vermählen, 150 g n-Propylamin eine Minute lang ein und wartet noch 5 Minuten. Zuletzt werden 200 g Natrium in Form zylindrischer Stücke (jeweils 1 bis 2 cm lang und dick) 45 Minuten lang eingemahlen.
Die GC-ECD-Analyse (interner Standard: Decachlorbiphenyl) belegt einen Abbau der PCB um 98,5%. Die Anwesenheit bzw. Bildung anderer halogenierter Stoffe kann ausgeschlossen werden.
Aufgrund der hohen Polyamid-Beimengungen mußte eine deutlich höhere Natrium-Portion eingesetzt werden, als dies für die vollständige Dechlorierung der PCB allein erforderlich gewesen wäre.
Beispiel 4
Vorbehandelter PCB-kontaminierter Boden/Na/Tetraglyme
In einer Exzenter-Schwingmühle "ESM 234" (Daten s. Bsp.l) werden 3 kg der in Beispiel 4 eingesetzten, PCB-kontaminierten Bo- denfraktion aus einem Waschprozeß, Restfeuchte nach thermischer Vortrocknung ca. 2 %, mit 200 g Calciumoxid zwecks Trocknung für 30 Minuten durch Vermählen vermengt. Man mischt, gleichfalls durch" Vermählen, 100 g Tetraglyme eine Minute lang ein. Zuletzt werden 200 g Natrium (zylindrische Stücke, 1 bis 2 cm lang und dick) 90 Minuten lang eingemahlen, und man läßt dann den Inhalt der Mühle über Nacht ohne weitere Maßnahmen stehen.
Die GC-ECD-Analyse (interner Standard: Decachlorbiphenyl) belegt einen Abbau der PCB nachg 90 Minuten um 92 %, nach Stehenlassen über Nacht von mehr als 99,9 %. Die Anwesenheit bzw. Bildung anderer halogenierter Stoffe kann ausgeschlossen werden.
Beispiel 5 Chlophen-kontaminierter Seesand /Na-CaO/ECOH-Triglyme
0,05 g Chophen A30 werden mit 10 g Seesand p.A., 0,25 g Trigly- me und 0,52 g Ethanol (=19,1 Äquivalente pro Gesamtchlor) in einer Fliehkraftkugelmühle Sl, Fa. Retsch, Haan, 50 ml- Edelstahl-Mahlbecher mit 3 Edelstahlkugeln (Durchmesser je 10 mm) und Edelstahl-Verschlußdeckel mit Gummidichtring, für eine
Minute bei höchster Drehzahl («500 min ) vermählen. Nach 1 Minute Mahldauer entnimmt man das Mahlgefäß aus der Mühle, öffnet es und spült es unter einem umgestülptem Trichter mit Argon (5,0, Fa. Linde). Dann wird rasch unter einer Argon-Dusche Na- trium-Calciumoxid-Dispersion (52 % Na) hinzugefügt, noch kurz mit Argon weiter begast und schließlich der Mahlbecherdeckel wieder aufgesetzt. Die Mahldauer beträgt eine Stunde bei höchster Drehzahl.
Die GC-MS-Analyse belegt einen vollständigen Abbau der PCB
(Hauptabbauprodukt Phenylcyclohexan) . Die Anwesenheit bzw. Bildung anderer halogenierter Stoffe kann ausgeschlossen werden.
Herstellung einer 52%iσen Natrium-Calciumoxid-Dispersion: Eine Möglichkeit, auf trockenem Wege Natrium auf Calciumoxid zu verteilen, besteht darin kleine Natriumstücke mit Calciumoxid in einer Fliehkraftkugelmühle für 5 bis 15 Minuten, wie bei oberflächenaktiven Materialien beschrieben (s.o.), zu vermählen. Auf diese Weise lassen sich 5 % des Alkalimetalls auf dem Träger homogen verteilen. Man erhält brauchbare Natrium- Calciumoxid-Dispersionen, wenn man zunächst das Alkalimetall in Gegenwart von Toluol unter Rückflußbedingungen auf Calciumoxid einwirken läßt und anschließend den Ansatz mit einem Hochge- schwindigkeitsrührer oder Dispergator, z.B. Ultra-Turrax der Fa. "Janke & Kunkel", bei hoher Geschwindigkeit durchmischt. Nach Abdestillation des Toluols bleibt ein dunkelgrauer, fein gepulverter, bei visueller Prüfung völlig homogener Feststoff zurück. Nach dieser Vorgehensweise lassen sich praktisch stufenlos verschiedene Konzentrationen des Alkalimetalls in der Dispersion realisieren. Die Methode ist über das System Natri- um-Calciumoxid hinaus sehr flexibel anwendbar: Beispielsweise gelingt mit ihr auch die Bereitung einer 25 %igen Kalium-
Calciumoxid-Dispersion, die äußerlich der Natrium-Dispersion gleicht. Man gewinnt ein dunkelgraues, völlig homogenes Pulver. Es ist jedoch an der Luft pyrophor und kann daher nicht ohne weiteres für die Dechlorierung von Polychloraromaten in festen oder fest-flüssigen Matrizes herangezogen werden. Für organisch-chemische Umsetzungen im Laboratoriumsmaßstab mit geeigneter Schutzgas- und Sicherheitstechnik besäße eine derartige Kalium-Calciumoxid-Dispersion jedoch interessante Anwendungsmöglichkeiten .
Beispiel 6
Chlophen, kontaminierter Seesand (Modell)/Mg/MeOH
In einer Fliehkraftkugelmühle S 1 (s. Bsp. 5) werden 15 g See- sand (p.A.), 0,5 g Calciumoxid-Calciumhydroxid-Gemisch, hergestellt 'durch partielles Löschen von 56 g CaO mit 14 g H2O, 0,5 g Triglyme, 0,11 g Chlophen A30, 0,3544 g Methanol und 0,51 g Magnesium-Pulver, nachdem das Gemisch im offenen Mahlbecher mit Argon überschichtet wurde, für 5 Stunden bei höchster Drehzahl vermählen.
Die GC-MS-Analyse belegt einen vollständigen Abbau der PCB (Hauptabbauprodukt: Biphenyl, daneben wenig Phenylcyclohexan) . Die Anwesenheit bzw. Bildung anderer halogenierter Stoffe kann ausgeschlossen werden.
Beispiel 7
Chlophen-kontaminierter Seesand (Modell)/Mg/n-Propylamin In einer Fliehkraftkugelmühle S 1 (s, Bsp.5) werden 15 g Seesand (p.A.), 1 g Calciumoxid-Calciumhydroxid-Gemisch, 0,25 ml n-Propylamin, 0,1 g Chlophen A30, und 0,76 g Magnesium-Späne für 1 Stunde bei höchster Drehzahl vermählen.
Die GC-Analyse belegt einen vollständigen Abbau der PCB
(Hauptabbauprodukt: Biphenyl, daneben 1-Phenylcyclohexen, wenig Phenylcyclohexan) . Die Anwesenheit bzw. Bildung anderer halogenierter Stoffe kann ausgeschlossen werden.
Beispiel 8
Enthalogenierung von Polychloraromaten in Lösung unter Zusatz von geringen Mengen niederkettiger aliphatischer Amine.
Es wird überraschend gefunden, daß sich Polychloraromaten wie 1,3,5-TCB mit Natrium in Gegenwart selbst geringer Anteile an n-Butylamin weitaus besser dechlorieren lassen als in anderen untersuchten Systemen. Tabelle 1
Dechlorierung von 1 , 3, 5-Trichlorbenzol in Dodecylbenzol (je 3 ml)a) durch Einwirkung von jeweils ca. 2 Äquivalenten3' Natri- um ' unter Zusatz verschiedener Polyether (je 5 ml) bei Raumtemperatur nach 2 Stunden.
Na-Äq. 1,99 2.05 2,11 2,02 2,05
Zusätze - Diglyme Triglyme PEGDM 500d) TEGMe)
nrel(Cl~)C) [mol%] 3,7 59,0 58,9 69,6 44,1
a Äquivalente bzgl. org. Gesamtchlor.
Na in Form einer 45%igen Na-Hartparaffin-Dispersion. c Prozentuales Verhältnis von freigesetztem Chlorid
(Bestimmung: mercurimetrisch) zu org. Gesamtchlor.
Polyethylenglykoldimethylether-Gemisch mit einer mittleren molaren Masse von 500e Triethylenglykol onomethylether .
Tabelle 2
Dechlorierung von 1 , 3 , 5-Trichlorbenzol in Dodecylbenzol (je 3 ml) mit jeweils «2 Äquivalenten a) Natrium ' in Gegenwart verschiedener aliphatischer Amine unter wechselnden Bedingungen nach 2 Stunden bei Raumtemperatur.
Na-Äq . 2.03 2.07 1,97
Amin Et3N Et2NH n-BuNH2
Amin-Menge [ml ]/Äq . a' 2/3,5 2/4,6 1/2,4
nrel(CL") [mol%] 2,3 31,4 94,2
Äquivalente bzgl. org. Gesamtchlor.
Na in Form einer 45%ige Na-Hartparaffin-Dispersion Tabelle 3
Dechlorierung von 1, 3 , 5-Trichlorbezol in Dodecylbenzol (je 3 ml) mit jeweils «2 Äq. Natrium in n-Butylamin-Diglyme-
Ge ischen, Verminderung des Amin-Gehaltes nach 2 Stunden Raumtemperatur.
Na-Äq. 2.04 2.04 2.01 2.02 n-BuNH2[ml]/Äq. 2/4,88 0,4/0,98 0,2/0,49 0,05/0,12 Diglyme[ml] 0,5 4 4 4
nreι(Cl") [mol%] 95,5 91,7 91,3 91,4
Die mechanische Bearbeitung kann durch Rühren in einem Reaktor oder in einem geeigneten Mischer geschehen.
Beispiel 9 Clophen-kontaminierter Seesand (Modell)/Mg/DMPU
In einer Fliehkraftkugelmühle S 1 (s. Bsp. 5) werden 7,5 g See- sand (p.A.) und 2,0 g Magnesium-Späne unter Argon für fünf Minuten vermählen. Dann fügt man 0,1 g Chlophen A30,. 7,5 g Seesand (p.A.) und 0,5 g 1 , 3-Dimethyl-3 , 4 , 5 , 6-tetrahydro-2 ( 1H)- pyrimidon (Dimethylpropylenharnstoff, DMPU) hinzu, spült mit Argon und vermahlt bei höchster Drehzahl für 30 Minuten. Die GC-Analyse belegt einen vollständigen Abbau der PCB (Hauptabbauprodukt: Biphenyl). Der Versuch läßt sich mit weiteren speziellen Amiden anstatt von DMPU, wie z.B. 1, 3-Dimethyl- 2-imidazolidinon (N-N-Dimethylethylenharnstoff, DMEU) oder 1- Methyl-2-pyrrolidon (NMP), in sehr ähnlicher Ausgestaltung mit dem gleichen Resultat durchführen.
Beispiel 10
Dehalogenierung in reinen Flüssigkeiten
In einer Fliehkraftkugelmühle S 1 (s. Bsp. 6) werden 7,0g De- can, in denen 0,8g Chlophen A 30 gelöst wurden und die noch 2g n-Propylamin enthalten, mit 9,4g Magnesium-Spänen bei höchster Drehzahl für 30 Minuten vermählen.
Die GC-FID-Analyse belegt danach einen fast vollständigen Abbau der PCB (Abauprodukt : Biphenyl, daneben lediglich noch untergeordnet drei Mono- bzw. Dichlorbiphenyle) .
Unbehandelte und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Proben wurden jeweils gaschromatographisch untersucht. Abbildungen 1 bis 6 zeigen die Ergebnisse einiger beispielhafter gaschromatographischer Analysen jeweils vor und nach der Be- handlung. Die Analysen belegen, daß es möglich ist, auch komplexe Gemische in kurzer Zeit effektiv zu behandeln (s. Abb. 3 bis 6)
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt es also po- lychlorierte organische Schadstoffe, die selbst mit einer Fülle von Fremd- und Begleitstoffen in komplexen festen oder festflüssigen Materialien verteilt vorliegen und an diese sogar stark adsorptiv gebunden sein können, selektiv durch vollständige reduktive Dechlorierung bei Raumtemperatur innerhalb von Minuten vollständig zu eliminieren. Selbstredend lassen sich
Schadstoffe, die in relativ reiner Form angetroffen werden, wie z.B. hochkonzentrierte PCB-Öle oder insektizid unwirksame HCH- Iso ere, die z.B. in der Größenordnung von mehreren 10.000 Tonnen in offenen Gruben im Bitterfelder Raum abgelagert wurden (Reinheitsgehalt bis zu 95%), besonders effektiv detoxifizie- ren.
Im Falle von Transformatorenölen bietet sich das erfindungsgemäße Verfahren als Alternative zu bestehenden Verfahren (Degussa-Natrium, NaPEG-, KPEG-, KPEG-PLUS) an, da es eine einfachere und sichere Konzeption besitzt und mit einfachen Mitteln unter milden Bedingungen realisierbar ist. Damit bietet sich die Möglichkeit, belastete öle in hohem Umfang einer Wie- derverwertung zuzuführen, anstatt sie verbrennen zu müssen. Speziell Transformatorenöle besitzen
einen hohen Material- und damit Wiederverwendungswert, der bei einer Verbrennung jedoch vollständig abzuschreiben wäre.
Die organischen Schadstoffe lassen sich unter ökologisch und ökonomisch günstigen Bedingungen bei Raumtemperatur und in kurzer Zeit, insbesondere auch dann, wenn sie in unterschiedlichen Gemischen auftreten, vollständig eliminieren.
Die Schadstoffe werden direkt in der Matrix, in der sie verteilt sind, abgebaut durch einfach strukturierte Reagentien. Dabei kann es sich beispielsweise um Materialien handeln, die an anderer Stelle als Reststoffe in erheblichen Mengen anfallen, und sich hierdurch einer sinnvollen Verwertung zuführen lassen .
Es werden nur wenige, nicht- oder mindertoxische und biologisch abbaubare Produkte gebildet. Die besondere Umweltverträglichkeit resultiert aus der vollständigen Umsetzung des Reduktionsmittels mit sämtlichem organisch gebundenem Halogen zu ungefährlichem, anorganischem Halogenid. Zugleich bilden sich die halogenfreien Grundkörper der polyhalogenierten Verbindungen.
Detoxifizierte Materialien wie z.B. Baumaterialien oder Altöle können sinnvollen Verwertungsmaßnahmen zugeführt bzw. recycelt werden.
Auf umständliche und kostenintensive Nachbehandlungen, wie z.B. das Entfernen und Eliminieren überschüssiger Reagentien bzw. von toxischen Abbauprodukten kann meist verzichtet werden.
Bei dem neuen Verfahren werden folglich die Nachteile der heute bei der Altlastensanierung in größeren Maßstäben praktizierten Prozesse, wie z.B. die Hochtemperaturverbrennung, vermieden. Als Einsatzgebiete für das erfindungsgemäße Verfahren bieten sich insbesondere an:
Halogenorganisch belastete Böden und Sedimente;
PCB-kontaminierte Baumaterialien und Gebäudeeinrichtungen (Wandanstriche, Feinputz, elastische Dehn- und Fensterfugenmassen in Gebäuden unterschiedlicher Art);
PCB-belastete Klärschlämme;
Detoxifizierung von halogenorganisch kontaminierten Filterstäuben, beispielsweise aus der Stahlindustrie oder Müllverbren- nungsanlagen;
Entsorgung von Produktionsrückständen aus der chemischen Industrie, etwa aus der Lindanherstellung (HCH-Isomere in der Größenordnung von mehreren 10.000 t im Raum Bitterfeld);
Dioxin-haltiger Rotschlamm;
Dekontaminierung von PCB-belasteten Transformatoren- und Motorölen;
Dekontaminierung von halogenorganisch kontaminierten Filtermaterialien, z.B. Adsorbentien zur Reinigung von Abgasen, Abwasserströmen, wie etwa Aktivkohle, Tone etc.

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur reduktiven Dehalogenierung von halogenorganischen Stoffen in festen und flüssigen Stoffgemischen, bei welchem der Stoff oder das Stoffgemisch unter Zusatz von elementarem Alkalimetall, Erdalkalimetall, Aluminium oder Eisen als Reduktionsmittel und wenigstens einem Reagenz mit zumindest leicht aktiviertem Wasserstoff als Wasserstoffquelle behandelt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der halogenorganische Stoff oder das Stoffgemisch in einer sämtliche Stoffe umfassenden Mahlung unter mechanischer Aktivierung in einem Schritt reduktiv praktisch vollständig dehalogeniert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel vorzugsweise Na, K, Mg, Ca oder AI eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Wasserstoffquelle Alkohole, Ether, Polyether, Amine, Hydroxide oder Hydride, einzeln oder in Kombination, eingesetzt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als A in wenigstens ein aliphatisches, vorzugsweise primäres oder sekundäres aliphatisches Amin eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Mahlhilfen und/oder Reaktionsbeschleuniger eingesetzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Mahlhilfe Stoffe eingesetzt werden, die eine mögliche plastische Deformation und/oder Agglomeration von Feststoffen bei Einwirkung mechanischer Energie reduzieren oder verhindern können, wie z.B. bestimmte oberflächenaktive Stoffe.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Reaktionsbeschleuniger eingesetzt werden, welche unedle Metalle we- nigstens teilweise lösen und/oder deren Dissoziation in Metallkationen und -anionen und/oder die Bildung solvatisierter Elektronen befördern und/oder metallorganische Verbindungen solva- tisieren und/oder stabilisieren.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlhilfe (n) und/oder Reaktionsbeschleuniger dem Stoff oder Stoffgemisch in einem vor- oder snachgeschalte- ten Schritt zugegeben und mechanisch eingearbeitet bzw. vermählen werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Reduktionsmittel in einer Zubereitung, beispielsweise dispergiert in einer nichtoxidierenden Flüssigkeit oder der flüssigen Wasserstoffquelle oder auf einem inerten festen Träger, vorliegt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel in Form einer Paraffinsuspension, einer Ether- Dispersion oder einer Polyether-Dispersion vorliegt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Stoffgemisch in einem vorgeschalteten Verfahrensschritt mit Calciumoxid und/oder anderen Zuschlagstoffen aufbereitet bzw. getrocknet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Aufbereitung in einer Mühle, beispielsweise einer Kugelmühle, einer Hammermühle oder einer Schwingmühle, oder einem mechanische Energie hinlänglich über- tragenden, vorzugsweise dynamischen Mischer, wie z.B. einem Reib-, Schnecken- oder Walzenmischer, vorgenommen wird.
PCT/DE1998/002787 1997-09-25 1998-09-19 Verfahren zur reduktiven dehalogenierung von halogenorganischen stoffen Ceased WO1999015239A1 (de)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP98954202A EP1027109B1 (de) 1997-09-25 1998-09-19 Verfahren zur reduktiven dehalogenierung von halogenorganischen stoffen
AT98954202T ATE226466T1 (de) 1997-09-25 1998-09-19 Verfahren zur reduktiven dehalogenierung von halogenorganischen stoffen
JP2000512605A JP2001517641A (ja) 1997-09-25 1998-09-19 ハロ有機物質を還元的に脱ハロゲン化するための方法
AU11432/99A AU758391B2 (en) 1997-09-25 1998-09-19 Method for reductive dehalogenation of halogen-organic substances
US09/508,515 US6382537B1 (en) 1997-09-25 1998-09-19 Method for reductive dehalogenation of halogen-organic substances
DK98954202T DK1027109T3 (da) 1997-09-25 1998-09-19 Fremgangsmåde til reduktiv dehalogenering af halogenorganiske stoffer
CA002304802A CA2304802A1 (en) 1997-09-25 1998-09-19 Method for reductive dehalogenation of halogen-organic substances
DE59806075T DE59806075D1 (de) 1997-09-25 1998-09-19 Verfahren zur reduktiven dehalogenierung von halogenorganischen stoffen

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19742297A DE19742297C2 (de) 1997-09-25 1997-09-25 Verfahren zur reduktiven Dehalogenierung von halogenorganischen Stoffen
DE19742297.7 1997-09-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1999015239A1 true WO1999015239A1 (de) 1999-04-01

Family

ID=7843573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE1998/002787 Ceased WO1999015239A1 (de) 1997-09-25 1998-09-19 Verfahren zur reduktiven dehalogenierung von halogenorganischen stoffen

Country Status (11)

Country Link
US (1) US6382537B1 (de)
EP (1) EP1027109B1 (de)
JP (1) JP2001517641A (de)
AT (1) ATE226466T1 (de)
AU (1) AU758391B2 (de)
CA (1) CA2304802A1 (de)
DE (2) DE19742297C2 (de)
DK (1) DK1027109T3 (de)
ES (1) ES2186237T3 (de)
PT (1) PT1027109E (de)
WO (1) WO1999015239A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000225385A (ja) * 1999-02-02 2000-08-15 Dcr Internatl Environmental Services Bv ハロゲン化炭化水素を還元的脱ハロゲン化するための方法
JP2002187858A (ja) * 2000-12-18 2002-07-05 Nippon Soda Co Ltd 難分解性ハロゲン化合物の分解方法
JP2003047945A (ja) * 2001-08-03 2003-02-18 Miyoshi Oil & Fat Co Ltd 固体状廃棄物の処理方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001083038A1 (en) * 2000-05-03 2001-11-08 Environmental Decontamination Limited Detoxification of halogenated compounds in contaminated media
DE10112720A1 (de) * 2001-03-14 2002-10-02 Kaercher Gmbh & Co Alfred Basische, nicht-wässrige Dekontaminationsflüssigkeit
US20050056598A1 (en) * 2003-06-06 2005-03-17 Chowdhury Ajit K. Method for treating recalcitrant organic compounds
JPWO2009087994A1 (ja) * 2008-01-07 2011-05-26 財団法人名古屋産業科学研究所 芳香族ハロゲン化物の脱ハロゲン化方法
EP2607300B1 (de) * 2010-08-18 2020-05-13 Shiono Chemical Co., Ltd. Verfahren zur hydrierung von organischen verbindungen unter verwendung von wasserstoff oder schwerwasserstoff
TW201402453A (zh) * 2012-02-17 2014-01-16 Shiono Chemical Co Ltd 氫或重氫之製造方法、氫化或重氫化有機化合物之製造方法、有機化合物之氫化或重氫化方法、具有鹵素之有機化合物之脫鹵素化方法、機械化學反應用球
US11548802B2 (en) 2016-05-05 2023-01-10 Remediation Products, Inc. Composition with a time release material for removing halogenated hydrocarbons from contaminated environments
US10479711B2 (en) * 2016-05-05 2019-11-19 Remediation Products, Inc. Composition with a time release material for removing halogenated hydrocarbons from contaminated environments
CN106881343A (zh) * 2016-11-29 2017-06-23 清华大学 一种土壤中卤代持久性有机污染物的机械化学分解的方法
DE102018000418A1 (de) 2018-01-20 2019-07-25 Bürkle Consulting Gmbh Mechanochemisches Verfahren zur Herstellung von von persistenten organischen Schadstoffen und anderen Organohalogenverbindungen freien Wertprodukten aus Abfällen von Kunststoffen und Kunststofflaminaten
DE102019006084A1 (de) 2019-02-12 2020-08-13 Elke Münch Mechanochemisches Verfahren

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4377471A (en) * 1980-12-03 1983-03-22 General Electric Company Method for removing polychlorinated biphenyls from transformer oil
DE3410239A1 (de) * 1984-03-21 1985-10-03 Hivolin Gmbh Verfahren zur beseitigung von toxischen poly- oder perhalogenierten organischen verbindungen
EP0225849A1 (de) * 1985-12-06 1987-06-16 Ciba-Geigy Ag Verfahren zur Enthalogenierung von halogenierten aliphatischen und aromatischen Verbindungen
EP0288408A1 (de) * 1987-03-30 1988-10-26 A.L. Sandpiper Corporation Verfahren zur Entgiftung von verunreinigten Substraten
WO1994014503A1 (en) * 1992-12-18 1994-07-07 Technological Resources Pty. Limited Toxic material disposal
WO1995018652A1 (en) * 1994-01-04 1995-07-13 Neos Technology Inc. Sodium dispersion and organohalide reaction processes

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1296744C (en) 1988-03-18 1992-03-03 Derek J. Mcphee Dehalogenation of halogenated aromatic compounds
US4950833A (en) 1989-09-28 1990-08-21 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The National Research Council Of Canada Process for the reductive dehalogenation of polyhaloaromatics
US5043054A (en) * 1990-05-09 1991-08-27 Chemical Waste Management, Inc. Process for dehalogenation of contaminated waste materials
DE4022526C2 (de) 1990-07-16 1994-03-24 Degussa Verfahren zur Enthalogenierung organischer Verbindungen mittels Alkalimetall auf festen Trägern
US5093011A (en) * 1990-12-12 1992-03-03 Chemical Waste Management, Inc. Process for dehalogenation of contaminated waste materials
ITMI922961A1 (it) * 1992-12-24 1994-06-24 Sea Marconi Technologies Sas Procedimento per la dealogenazione chimica di composti organici alogenati.

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4377471A (en) * 1980-12-03 1983-03-22 General Electric Company Method for removing polychlorinated biphenyls from transformer oil
DE3410239A1 (de) * 1984-03-21 1985-10-03 Hivolin Gmbh Verfahren zur beseitigung von toxischen poly- oder perhalogenierten organischen verbindungen
EP0225849A1 (de) * 1985-12-06 1987-06-16 Ciba-Geigy Ag Verfahren zur Enthalogenierung von halogenierten aliphatischen und aromatischen Verbindungen
EP0288408A1 (de) * 1987-03-30 1988-10-26 A.L. Sandpiper Corporation Verfahren zur Entgiftung von verunreinigten Substraten
WO1994014503A1 (en) * 1992-12-18 1994-07-07 Technological Resources Pty. Limited Toxic material disposal
WO1995018652A1 (en) * 1994-01-04 1995-07-13 Neos Technology Inc. Sodium dispersion and organohalide reaction processes

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEMICAL ABSTRACTS, vol. 126, no. 1, 1 January 1997, Columbus, Ohio, US; abstract no. 7744, LOISELLE, STEVEN ET AL: "Selective Mechanochemical Dehalogenation of Chlorobenzenes over Calcium Hydride" XP002091198 *
ENVIRON. SCI. TECHNOL. (1997), 31(1), 261-265 CODEN: ESTHAG;ISSN: 0013-936X, 1997 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000225385A (ja) * 1999-02-02 2000-08-15 Dcr Internatl Environmental Services Bv ハロゲン化炭化水素を還元的脱ハロゲン化するための方法
JP2002187858A (ja) * 2000-12-18 2002-07-05 Nippon Soda Co Ltd 難分解性ハロゲン化合物の分解方法
JP2003047945A (ja) * 2001-08-03 2003-02-18 Miyoshi Oil & Fat Co Ltd 固体状廃棄物の処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1027109A1 (de) 2000-08-16
AU758391B2 (en) 2003-03-20
EP1027109B1 (de) 2002-10-23
DE59806075D1 (de) 2002-11-28
DE19742297A1 (de) 1999-04-01
DE19742297C2 (de) 2000-06-29
ATE226466T1 (de) 2002-11-15
DK1027109T3 (da) 2003-03-10
PT1027109E (pt) 2003-03-31
AU1143299A (en) 1999-04-12
CA2304802A1 (en) 1999-04-01
ES2186237T3 (es) 2003-05-01
JP2001517641A (ja) 2001-10-09
US6382537B1 (en) 2002-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1027109B1 (de) Verfahren zur reduktiven dehalogenierung von halogenorganischen stoffen
EP0268644B1 (de) Zubereitung zum einkapseln von toxischem metall und/oder organischen schadstoffen aus abfall
EP0487913B1 (de) Hochreaktive Reagentien und Zusammensetzungen für die Abgas- und Abwasserreinigung, ihre Herstellung und ihre Verwendung
EP2483210B1 (de) Aufbereitungszusammensetzung mit alaunschlamm
CA1337902C (en) Processes for decontaminating polluted substrates
DE3623492A1 (de) Verfahren zum abbau von halogenierten aromaten
KR100689683B1 (ko) 할로겐화 탄화수소의 환원 탈할로겐화 방법
HU212614B (en) Toxic waste fixant composition and method for neutralizing toxic waste contaminated material
DE69311368T2 (de) Verfahren zur chemischen zersetzung von halogenierten organischen verbindungen
DE69020886T2 (de) Behandlung von gefährlichen abfallstoffen.
JPH02500006A (ja) ハロゲン化炭化水素の脱ハロゲン化方法
US6576122B1 (en) Process for the reductive dehalogenation of liquid and solid halogenated hydrocarbons
CN1302834C (zh) 一种对有机氯化合物脱氯的方法
JPWO2001012352A1 (ja) 有害物質の処理方法
Birke et al. Dechlorination of recalcitrant polychlorinated contaminants using ball milling
DE69624721T2 (de) Verfahren zur dekontamination und behandlung einer flüssigen, gasförmigen oder festen matrix mit oxidativem gegenstrom
EP0518206A1 (de) Verfahren zum Aufbereiten und ggf. Verfestigen von Filterstäuben und/oder Reaktionsprodukten
DE69918456T2 (de) Verfahren zur reinigung eines mit wasserstoffchlorid und schwermetallen verunreinigten rauchgases, inertisierung der schwermetallen und valorisierung des wasserstoffchlorids
Peng Mechanochemical treatment of combustion/incineration residues
DE69708400T2 (de) Verfahren zur Entgiftung schädlicher Abfallstoffe
Birke Reductive dehalogenation of recalcitrant polyhalogenated pollutants using ball milling
MXPA00002924A (en) Method for reductive dehalogenation of halogen-organic substances
Skinner Advances in dioxin risk management control technologies
JP4019558B2 (ja) 土壌中のハロゲン化有機化合物の分解方法
JP3973252B2 (ja) Ｐｃｂ廃棄物の無害化処理方法および得られた固化生成物

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AU CA JP MX NO US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2304802

Country of ref document: CA

Kind code of ref document: A

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: PA/a/2000/002924

Country of ref document: MX

Ref document number: 09508515

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1998954202

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11432/99

Country of ref document: AU

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1998954202

Country of ref document: EP

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1998954202

Country of ref document: EP

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 11432/99

Country of ref document: AU

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 1998954202

Country of ref document: EP