ACTIVATED CARBON PRODUCT

Abstract: 1. An activated carbon product for purifying and clarifying water or predominantly aqueous liquids, characterized in that the activated carbon product consists of a mixture of activated carbon powder and a flocculant which contains an ionic or cationic polyacrylamide, and the content of the flocculant in the mixture amounts to 0.005 to 10% by weight.

Description: Aktivkohleprodukt Die Erfindung betrifft ein Aktivkohleprodukt für die Reinigung und Klärung von Wasser oder überwiegend aus Wasser bestehenden Flüssigkeiten. Es ist bekannt, pulverförmige Aktivkohle zur Reinigung von Flüssigkeiten, z.B. von Lösungen in der chemischen Industrie, in der Lebensmittelindustrie oder aber auch zur Reinigung von Trinkwasser oder Abwasser einzusetzen. Hierbei macht man sich die Tatsache zunutze, dass die Adsorptionsgeschwindigkeit bei pulverförmigen Kohlen viel grösser ist als bei sogenannten Kornkohlens weil die Adsorptlonsgeschwindigkeit im allgemeinen etwa der äusseren Oberfläche proportional bzw. dem Quadrat des Korndurchmessers umgekehrt proportional ist. Der Nachteil der Pulverkohle-Anwendung besteht jedoch darin, dass eine Abtrennung von der behandelten Flüssigkeit durch Sedimentation oder Filtration erforderlich ist. Insbesondere die sehr feinen Kornanteile unter 10 pm Korndurchmesser sedimentleren langsam oder erfordern besondere Massnahmen bei der Flitration. Der schwer sedimentierbare oder filtrierbare Fettanteil der Aktivkohle ist aber meistens in seiner Adsorptionsleistung besonders aktiv. Die Menge dieses Anteils hängt von verschiedenen Bedingungen der Herstellung, wie z.B. vom Mahlvorgang, vom verwendeten Rohmaterial usw., ab. Gerade sehr gute hochaktive Kohlen haben oftmals diese bei der Anwendung hinderlichen Eigenschaften. Es ist auch bekannt, die Sedimentation durch Zugabe von Hilfsmitteln zu erleichtern. Dies erfordert jedoch die Dosierung eines Hilfsmittels und damit einen zusätzlichen Arbeitsgang. Man kann z.B. die Sedimentation von Feststoffpartikeln durch Dosierung von Eisen-III-Chlorid, Polyaluminiumchlorid, Aluminiumsutfat oder von organischen Flockungsmitteln verbessern. Es wäre jedoch erwünscht, diesen Dosierungsschritt einzusparen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus einer feinpulverigen Aktivkohle ein anwendungstechnisch leicht handhabbares Produkt zu machen, das ohne zusätzliche Massnahmen einer zu reinigenden wässrigen Lösung zugesetzt werden kann, nach dem Verrühren schnetl sedimentiert und leicht abfiltrlerbar Ist. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das Aktlvkohle- produkt aus einem Gemisch aus pulverförmiger Aktivkohle und Flockungsmittel auf anionischer oder kationischer Polyacrylamid- Basis besteht, wobei der Anteil des Flockungsmittels im Gemisch 0,005 bis 10 Gew.% beträgt. Um Flockungsmittel zu sparen, begrenzt man dessen Anteil im Aktivkohleprodukt vor allem beim Einsatz zum Verbessern der Filtrierbarkeit auf höchstens etwa 0,5 Gew.%. Es wurde gefunden, dass andere Flockungsmittel, wenn sie mit der pulverförmigen Aktivkohle gemischt sind, ihre Wirksamkeit verlieren. So wirkt FeCl3 nur dann als das bekannt gute Flockungsmittel, wenn es gesondert der trüben Lösung zudosiert wird. Flockungsmittel auf Stärkebasis haben, auch wenn sie gesondert zugesetzt werden, für die sehr feinkörnige Aktivkohle nur eine sehr mässige sedimentierende Wirkung. Für das Aktivkohleprodukt eignen sich auch pulverförmige Aktivkohlen, bei denen mindestens 5 Gew.% aus Feinkorn mit einer Korngrösse von höchstens 10 pm bestehen. Es ist möglich, dass dieser Feinkornanteil mindestens 20 Gew.% beträgt. Das im gebrauchsfertigen Aktivkohleprodukt enthaltene Flockungsmittel kann zu mindestens 10 Gew.% aus Acrylamid-Copolymer bestehen. Das Acrylamld-Copolymer kann 10 bis 30 Mol.% (bezogen auf Gesamimonomere) anionaktive Gruppen, wie etwa Carboxylgruppen, z.B. Acrylsäure, enthalten. Auch kann das Acrylamid-Copolymer mindestens 10 Mol.# (bezogen auf Gesamtmonomere) an kant von aktiven Gruppen, wie z.B. aniongruppenhaltige Acrylsäureester enthalten. Beispiel 1: Zur Untersuchung des Sedimeniationsverhaltens wird eine extrem fein gemahlene Aktivkohle verwendet, die einen Feinkornanteil von 30 Gew.% kleiner 10 pm besitzt und normalerweise sehr schwer absetzbar bzw. filtrierbar ist. Diese Aktivkohle wird mit verschiedenen Flockungsmitteln gemischt. Nach einer Lagerungszeit von 8 bis 10 Tagen werden mit den fertiggestellten Mischungen Versuche durchgeführt. Die hierzu verwendete Apparatur besteht aus einem Reihenrührgerät, wobei für alle Versuche die gleiche Rührgeschwindigkeit eingestellt wird. In zylindrischen Glasgefässen wird je 1 Liter Leitungswasser vorgelegt. Sodann werden von den verschiedenen Aktivkohle Mischungen jeweils 100 mg/l In die vorgelegte Wassermenge eingetragen. Zum Vergleich wird in einem Gefäss ein Parallelversuch mit Aktivkohle ohne Flockungsmittel durchgeführt. Nach dem Eintragen der Aktivkohlemischungen wird 1 Min. lang mit ca. 300 UpM, dann 5 Min. lang mit 60 UpM gerührt. Danach werden die Rührer hochgezogen und das Absitzen der Suspension beobachtet. Folgende Flockungsmlttel wurden verwendet: A = FeCl3 . 6 H20 B = Al2 (SO4) ¯ 18 H2O C = Wisprofloc (Stärkebasis) D = Hydropur 2463 < nichtionische Polyacrylamid-Basis) E = Synthofloc 8031 N/DS (anionisches Acrylamld Acrylsäure-Copolymer) F = Synthofloc 80 K (kationisches Acrylamld-Copolymer mit aminogruppenhaltigem Acryl säureester als Comonomer) Die Versuche erbrachten folgende Ergebnisse: 1. Versuch mit Flockungsmittel A, wobei dessen Anteil im Aktivkohleprodukt 25 Gew.% beträgt: Keine Flockung, die überstehende Flüssigkeit zeigt eine starke Trübung. 2. Versuch mit Flockungsmittel 8, wobei dessen Anteil Im Aktiv kohleprodukt 10 Gew.% beträgt: Sehr schlechte Flockung, Uberstehende Flüssigkeit ist trüb. 3. Versuche mit Flockungsmittel C, wobei dessen Anteile im Aktivkohleprodukt zuerst 2, dann 5 und schliesslich 10 Gew.% betragen: mässige Flockung, überstehende Flüssigkeit ist trüb. 4. Versuche mit Flockungsmittel D, wobei dessen Anteile im Aktivkohleprodukt zuerst 1 und dann 5 Gew.% betragen: sehr schlechte Flockung, überstehende Flüssigkeit ist trüb. 5. Versuche mit Flockungsmittel E, wobei dessen Anteile im Aktivkohleprodukt zuerst 0,1 und dann 0,5 Gew.% betragen: sehr gute Flockung, überstehende Flüssigkeit ist völlig klar. 6. Versuche mit Flockungsmittel F, wobei dessen Anteile Im Aktivkohleprodukt zuerst 1 und dann 6 Gew.% betragen: gute Flockung, überstehende Flüssigkeit nur schwach trüb. 7. Vergleichsversuch mit Aktivkohle ohne Flockungsmittel: Nach 3 Stunden Standzeit nur tellweisesAbsitzen; In der überstehenden Flüssigkeit starke schwarze Trübung. Die Anteile der Flockungsmittet im Aktivkohleprodukt wurden so gewählt, dass bei dessen Anwendung in der Lösung etwa die von den Herstellern der Flockungsmittel empfohlenen Konzentrationen vorliegen. Wie man aus den Versuchen entnehmen kann, eignen sich die Flockungsmittel E und F zur Lösung der eingangs erläuterten Aufgabenstellung am besten. ur mit den Mitteln E und F ist es möglich, durch Vermischen mit feinpulveriger Aktivkohle ein Produkt herzustellen, das nach dem Eintragen in eine wässrige Lösung nach kurzem Rühren flockt und einwandfrei sedimentiert, so dass in kurzer Zeit die überstehende Flüssigkeit völlig klar ist. Beispiel 2: Das Filtrationsverhalten des Aktivkohleprodukts wird In einem Flltrationstest geprüft, bei welchem eine Suspension pro Liter mit 2,5 g Aktivkohleprodukt In Wasser mit einer konstanten Geschwindigkeit von 35 1/dz2 . h über ein mit handelsüblichem Filtertuch bespanntes Filter gepumpt wird. Durch den sich bildenden Filterkuchen steigt-der Druck allmählich an. Sobald ein Vordruck von 3 bar erreicht ist, wird der Versuch beendet; die bis dahin durchgesetzte Flüssigkeitsmenge gilt als Mass für das Flltratlonsverhalten des Aktivkohleprodukts. Es wurden je 4 Versuche mit den Aktlvkohlen Carboraffin AE und Carboraffin AP, beide von Bayer AG, Leverkusen, durchgeführt. Im 1. Versuch enthielt das Aktivkohleprodukt 0,01, Im 2. Versuch 0,06, Im 3. Versuch 0,1 Gew.% Synthofloc 8031 N/DS und im 4. Versuch zum Vergleich kein Flockungsmittel. Ergebnisse: A) mit Carboraffin AE: 1. Versuch: durchgesetzte Wassermenge 4,5 1 2. Versuch: 1I 1I 6,6 l 3. Versuch: 1, 5,251 4. Versuch: II 1I 2,4 1 B) mit Carboraffin AP: 1. Versuch: durchgesetzte Wassermenge 6,0 1 2. Versuch: 1I " 6,6 l 3. Versuch: 1I lt 5,851 4. Versuch: " t 3,0 1 Auch der jeweils geringste Gehalt an Flockungsmittel im Aktivkohleprodukt ergab gegenüber der flockungsmittelfreien Aktivkohle eine beträchtliche Verbesserung der Flltrierbarkelt der Lösung. Beispiel 3: Es wurde ein Sedimentatlonsversuch unter den Im Beispiel 1 genannten Bedingungen durchgeführt. Im Aktivkohleprodukt wurde die Aktivkohle Carboraffin A von Bayer AG verwendet. Das Sedi- mentationsverhalten wurde visuell beurteilt. Das Produkt enthielt Zusätze von 0,002, 0,005, 0,01, 0,02, 0,03, 0,05 und 0,1 Gew.% Synthofloc 8031 N/DS. Zum Vergleich wurde dieselbe Aktivkohle ohne Flockungsmittel eingesetzt. Es wurde gefunden, dass das Aktivkohleprodukt bei einem Flockungsmittelgehalt von 0,01 bis 0,1 Gew.% eine völlig einwandfreie Sedimentation bei praktisch klarem Überstand bewirkt. Auch bei einem Flockungs mittelzusatz von 0,005 Gew.% war noch gegenüber der Aktivkohle ohne Flockungsmittel eine gute Verbesserung der Sedimentation festzustellen. Bei 0,002 Gew.% Flockungsmlttelzusatz war eine Verbesserung des Sedimentationsverhaltens gegenüber der Aktivkohle ohne Ftsckungsmitiet gerade noch feststellbar.

Claims: Patentanspruche 1. Aktivkohleprodukt für die Reinigung und Klärung von Wasser oder überwiegend aus Wasser bestehenden Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem Gemisch aus pulverförmiger Aktivkohle und Flockungsmittel auf anionischer oder kationischer Polyacrylamidrssasis besteht, wobei der Anteil des Flockungsmittels im Gemisch 0,005 bis 10 Gew.% beträgt. 2. Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 5 Gew.% der pulverförmigen Aktivkohle aus Feinkorn mit einer Korngrösse von höchstens 10 pm bestehen. 3. Produkt nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das Flockungsmittel zu mindestens 10 Gew.% aus Acrylamid-Copolymer besteht. 4. Produkt nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das Flockungsmittel 10 bis 30 Mol% (bezogen auf Gesamtmonomere > anionaktive Gruppen enthält. 5. Produkt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flockungsmittel mindestens 10 Mol.% (bezogen auf Gesamtmonomere > an katlonaktiven Gruppen enthält.

Inventors: LOTZ, WALTER, TUFFERS, GUNTER, WINKLER, HELMUT, DR., WIRTH, JOHANN, DR., Tüffers, Günter
Applicants: LABORATORIUM FUR ADSORPTIONSTECHNIK GMBH
Application year: 1984
Main classification: B01J20
IPC codes: C02F1, B01J20