PROCESS FOR THE PURIFICATION OF A MERCERISATION LIQUOR

Abstract: 1. A process for cleaning a mercerizing lye containing at least 20 g/l NaOH, in particular in respect of solid impurities, wherein an amount of H2 O2 corresponding to the addition of at least 0.1% by volume of 30% H2 O2 is mixed with the mercerizing lye and then the impurities are separated off by flotation characterised in that the mixture of mercerizing lye and H2 O2 is kept substantially free of heavy metal catalysts and the flotation operation is performed solely with oxygen which is produced by self-decomposition of the added H2 O2 , wherein a minimum duration of 15 minutes is used.

Description: Verfahren zur Reinigung einer Mercerisierlauge Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung einer mindestens 2C/l NaOH enthaltenden Mercerisierlauge insbesondere von festen Verunreinigungen, wobei eine der Zugabe von mindestens 0,1 Vol.- an 30%igem H202 entsprechende Menge an H202 der Mercerisierlauge zugemischt und die Verunreinigungen durch Flotation abgetrennt werden. CH-A- 604 815 beschreibt ein derartiges Verfahren, welches darauf gerichtet ist, Russteilchen, welche durch das Wegbrennen freistehender Fasern vor dem Mercerisieren ent stande und beim Mercerisieren in die Lauge gelangt sind, entweder zu oxidieren oder so weit zu koagulieren, dass sie aus der Lauge abgetrennt werden können. Im Sinne dieser speziellen Aufgabenstellung wird der Zerfall des H202 mit Mangandioxid katalysiert, da sowohl die Oxidation wie die Koagulation von einem hinreichenden Angebot an naszierendem Sauerstoff abhängen. Die Abtrennung der koagulierten Teilchen erfolgt in einem gesonderten Verfahrensschritt, wobei als Trennmethode u.a. die Flotation genannt ist. In der Praxis stehen feindispergierte Russteilchen keineswegs an erster Stelle der Verunreinigungen, die aus einer vewendeten Mercerisierlauge entfernt werden müssen, insbesondere tritt das Problem des Russstaubes überhaupt nicht auf, wenn ein Sengen der Baumwolle vor dem Mercerisieren unterbleibt. Ein Verfahren zur Reinigung von Mercerisierlaugen wird vor allem dann einen weiten Anwendungsbereich vorfinden, wenn es damit gelingt, nicht nur Fasern und dispergierte Schmutzteilchen, sondern vor allem Farbstoffe, insbesondere Küpenfarbstoffe, aus der Lauge zu entfernen. Im Gegensatz zu der Situation, welche CH-PS 604 815 zugrundeliegt, bildet im àllgemeinen nicht die mangelnde Koagulation feindisperser Teilchen das der wirksamen Reinigung von Mercerisierlaugen im Wege stehende Problem, sondern das Fehlen einfacher und preiswerter Abtrennverfahren, insbesondere Flotationsverfahren. Selbst wenn ausserdem die nach dem Stand der Technik erzielte Koagulation der Verunreinigungen deren Abtrennung durch einfaches Filtrieren möglich wachen sollte, hat das bekannte Verfahren den Nachteil, da das eingesetzte Schwermetalloxid bei einer späteren Peroxid-Bleiche, welche an sich das bevorzugte Bleichverfahren darstellt, als Bleichgift wirkt und überdies einen Kostenfaktor darstellt. Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass auch bei Verzicht auf Katalysatoren und damit einem Verzicht auf die rasche Zersetzung von H202, welche dem Verfahren nach CH-A- 604 815 zugrundeliegt, eine Reinigung von Mercerisierlaugen mittels H202 möglich ist. Der Reinigungseffekt beruht in diesem Falle jedoch primär auf der chemischen Flotation, welche der bei der H202-Zersetzung frei werdende Sauerstoff bewirkt. Dass unter Anwendung von Peroxid-Verbindungen die jedem Flotationsprozess zugrundeliegenden Gasblasen erzeugt werden können, ist zwar prinzipiell bekannt, wurde aber noch 1969 (vgl. Reinhold Köhler in "Wasser, Luft und Betrieb", Seite 324) als nur von theoretischem Interesse bezeichnet. Insbesondere gab es keinen Hinweis darauf, dass die langsame Gasfreisetzung, welche in Mercerisierlaugen mit hohem pH-Wert bei Verzicht auf Katalysatoren erzielbar ist, ausreichen könnte, die Lauge durch Flotation zu reinigen, wogegen die bei Verwendung von Katalysatoren auftretende stürmische Gasentwicklung einen gesonderten Abtrennvorgang nicht überflüssig macht. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in CH-A- 604 815 skizzierten Art so zu modifizieren, dass einerseits auf die Verwendung von Bleichgiften verzichtet werden kann und andererseits ein zusätzlicher Abtrennvorgang überflüssig wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die Nischung von Mercerisierlauge und H202 im wesentlichen von Schwermetallkatalysatoren freigehalten und mindestens 15 Minuten lang stehen gelassen wird, damit der bei der Zersetzung des H202 freiwerdende Sauerstoff die Flotation bewirkt. Die Dichte der behandelten Lauge ist für das Verfahren nur insoweit kritisch, als d-:e Zersetzung des H202 ohne Kata lysatc.Ien nur im hinreichend basischen Bereich, etwa ab einem pH-Wert von 13,7 hinreichend schnell vor sich geht. In der Praxis fällt die Mercerisierlauge ohnedies mit einer Konzentration von 40g/l, welche einem pH-Wert 14 entspricht, an. In Hinblick auf die Kosten de; eirgesetzten 112 02 list es nun günstig, die Lauge zu verdicken, da das Eindampfen der Lauge billiger kommt als der Einsatz grosser Mengen H2 02 . Das Eindicken der Lauge hat überdies den Vorteil, dass die Verunreinigungen leichter aufschwimmen, wogegen eine allzu dicke Lauge aufgrund ihrer hohen Viskosität das Aufschwimmen wieder behindert. Übliche Reinigungsverfahren, wie Zentrifugieren, Filtration, Druckluftflotation oder Elektroflotation, sind dem beschriebenen Verfahren insbesondere bei höheren Viskositäten unterlegen. Der optimale Wert der Konzentration liegt je nach der Art der hauptsächlich anfallenden Verunreinigungen bei 300g/l oder - häufiger zwischen 400 und 420 g/l. Im Zusammenhang mit der Frage, welche Menge an H202 der Lauge zuzugeben ist, zeigt sich am deutlichsten der Unterschied zwischen der Erfindung und bekannten Verfahren: kommt es primär auf Oxidation und Koagulation an, so verbessert jede Vermehrung des Angebots an H202 das Ergebnis und eine obere Grenze der eingesetzten Menge ergibt sich nur aus der Abwägung der Kosten, die für eine weitere Verbesserung aufzuwenden wären. Erfindungsgemäss hingegen genügen nicht nur an sich schon geringe Mengen von H202, um eine weitgehende Abtrennung der Verunreinigungen durch Flotation zu bewirken. Es zeigt sich überdies, dass bei an sich möglichen Konzentrationen von H202 von über 5 Vol.-% an 30%igem H202 zwar eine verstärkte Sauerstoffentwicklung auftritt, die höhere Flotationsgeschwindigkeit und die Ver grDsserune der auftretenden Gasblasen jedoch mit einer Verminderung des Reinigungseffektes einhergeht. Während bei bekannten technischen Flotationsverfahren Turbulenzen zum Teil absichtlich erzeugt werden, um die Gasblasen zu verteilen, können solche den Reinieusgrad verschlechternde Turbulenzen erfindungsgemass vermieden werden. Nicht nur aus Kostengründen, sondern vor allem auch um das erzielte Ergebnis zu verbessern, empfiehlt es sich also, den Zusatz an H202 SO niedrig zu halten, wie dies möglich ist, ohne die Flotationsdauer allzu sehr zu verlängern. Konzentrationen von 0,25 - 0,5 Vol.-% an 30%igem H202 haben sich in diesem Sinn als optimal herausgestellt. Der Einfluss der Temperatur auf den Verfahrensablauf ist jenem der H0-Konzentration vergleichbar: erhöht man die Temperatur, folgt eine raschere Zersetzung des H202 Hiedurch kommt es jedoch zu Turbulenzen in der Flüssigkeit und zu einem verschlechterten Reinigungsgrad. Man wird die Temperatur somit hoch genug wahlen, um nicht auf unzumutbar lange Behandlungsdauern zu kommen, andererseits aber nicht höher als nötig, um das Verfahrensergebnis nicht zu verschlechtern. Temperaturen im Bereich zwischen 200C und 400C haben sich in den meisten Fallen als günstig herausgestellt. Bei verschiedenen Rohmercerisationslaugen hat es sich als günstig erwiesen, die Lauge fürlO min auf Temperaturen bis zu 800C, vorzugsweise 40 - 600C zu erwärmen und anschliessend innerhalb von 1 - 2 Stunden auf Raumtemperatur abkühlen zu lassen. Die Flotation der Verunreinigungen tritt insbesondere während der Abkühlphase ein. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anschliessend anhand der Zeichnung beschrieben, in welcher eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens schematisch dargestellt ist. Wie in der Zeichnung angedeutet, wird in einem Mischbe hälter 3, der einen Mischer 6 enthält, ungereinigte Lauge aus dem Behälter 2 und H202 aus dem Behälter 1 gemischt. Die Mischdauer sollte 30 Minuten, vorzugsweise 15 Minuten, besonders vorteilhaft 5 Minuten, nicht überschreiten. Ansonsten beginnt dlee H202 Zersetzung bereits in merklichem Ausrnass. Die Mischtem.peratur wird vorteilhaft zwischen 150 und 300C eingestellt. Auch höhere Temperaturen bis 900C sind verwendbar. Die Mischungszeit sollte dann aber so kurz wie möglich gewählt werden. Anstelle einer 30%igen H202-Lösung kann zur leichteren Zudosierung eine entsprechend verdünnte Lösung verwendet werden. Nach der 11202 Zudosierung wird die Mischung in den Flotationsbeh61ter 4 geleitet. Eine Geschwindigkeitssteuerung der Flotation ist durch Einstellung einer bestimmten Temperatur der Lauge möglich. Eine Erwärmung der Lauge könnte an sich vor der H2G2-Zumischung, zwischen Mischbehälter 3 und Flotationsbehälter 4 oder im Flotationsbehälter 4 erfolgen. Im vorliegenden Fall wird zu diesem Zweck die Mischung durch einen Wärmetauscher 5 geführt, welcher in bekannter Weise nach dem Gegenstromprinzip funktionieren kann. Der Betrieb der dargestellten Einrichtung kann kontinuierlich oder chargenweise erfolgen. Zur Steuerung des Verfahrens dienen dabei Ventile 7 - 14 und Schlauchpumpen 15 - 18. Im. Flotationsbehälter 4 findet neben einer teilweisen Oxidation der Laugenverunreinigungen eine Flockung derselben und vor allem eine Flotation der ungelösten Verunreinigungen statt. Neben einer Entfernung der dispergierten Verunreinigungen werden auch gelöste gefärbte Verbindungen gebleicht, sodass eine Reinigung nicht nur in Hinblick auf die dispergierten Verunreinigungen eintritt. Insbesondere für die Entfernung von Küpenfarbstoffen ist der Einsatz eines oxidierenden Flotationsmittels vorteilhaft, da diese durch Oxidation wasserunlöslich werden und so durch Flotation vollständig entfernt werden. Besonders be-erkenswert ist, dass das Flotationsverfahren auch in der LaEc ist, bestimmte gelöste Verbindungen,wie z.B. Stärke, Polyethylenglykole, Fettsäuren, in der Schaumschicht anzu reichert. Es ist daher nicht nur eine oxidative Entfernung sondern such eine flotative Entfernung gelöster Verunreini gingen r¯glich. Die bei der Flotation von Mercerisierlaugen bzw. einge dam?ften tlercerisierlaugen entstehende Schaumschicht ist ausreichend stabil, um durch übliche Verfahren zur Ab trerYiung von Flotationsschäumen entfernt zu werden. Die Entfernung erfolgt, indem über die Pumpe 19 und Ventile 9 und 12 Luft abgesaugt wird, wodurch der Schaum in den Behälter 20 abgelagert wird. Die Re inl auge wird mittels der Schlauchpumpe 18 über das Ventil 10 in den Behälter 21 gepumpt, ein verbleibender Bodensatz gelangt unter dem Einfluss der Vakuumpumpe 19 über das Ventil 11 in den Behälter 22. Ein Zusatz von speziellen Sammlern oder Schäumern erübrigt sich, was besonders für eine Wiederverwertung der Lauge von grcsser Bedeutung ist, da alle zugesetzten Hilfsmittel potentielle Störungsfaktoren darstellen. Durch den Zusatz anionischer Tenside, wie Dodecylhydrogensulfat-Na-Salz, kationischer Tenside, wie Hyamin 1622, oder nichtionischer Tenside, wie Nonylphenolpolyethylenglokolether kann jedoch eine deutliche Verbesserung der Flotierbarkeit erzielt werden. Auch die Flotationsgeschwindigkeit steigt in bemerkenswerten Masse an. Der apparative Aufwand der dargestellten Einrichtung ist im Vergleich zur Elektroflotation zur Laugenreinigung gering. Im Vergleich zur Druckentspannungsflotation führt die chemische Gasblasenerzeugung nach der Erfindung zu ungleich höheren verfügbaren Gasmengen. Anwendungsbeispiel 1 (diskontinuierlich): Als ungereinigte Lauge wurde eine durch Eindampfen aufkonzentrierte Mercerisierablauge verwendet. Die Lauge enthielt 402 g/l NaOH und 37,5 g/l Na2 CO3 . 50 ml Lauge wurden bei 20 C mit 0,5 ml 13%igem H2 O2 eine Minute l & heftig vermischt. Die Mischung wurde in einem Wasserbad ohne Rühren langsam auf 300C erwärmt. Der zeitliche Verlauf der Grenze zwischen Schaum und gereinigter Lauge ist in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1: %-Anteil der gereinigten 45 % 62 % 65 % 75 % 84 S Lauge am Gesamtvolumen Flotationsdauer 1 Std. 2 Std. 3 Std. 7 Std. 24 Std. Die Schaumschicht wurde durch Absaugen entfernt. Der Reinigungseffekt wurde durch Bestimmung des COD-Wertes (chem. Sauerstoffbedarf für den Abbau der Verunreinigungen zu CO2 und Wasser) beurteilt. COD ungereinigte Lauge 70,4 g/l K2Cr207 - 100 % COD gereinigte Lauge 31,3 g/l -"- - 44,5 % Die dispergierten Verunreinigungen wurden entfernt, der verbleibende COD-Wert wurde durch gelöste Verunreinigungen hervorgerufen. Anwendungsbeispiel 2 Verwendet wurde eine wiedereingedampfte Mercerisierlauge mit folgenden Daten: NaOH 438,8 g/l Na2 CO3 20,1 g/l COD 49,9 g/l trüb, dunkel Die Lauge wurde in einer kontinuierlich arbeitenden Apparatur, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, gereinigt. H202 und NaOH wurden durch eine Dosierpumpe in den Mischbe hälter gefördert und gelangten von dort in den Flotationsbehälter (Vol. ca 2 1). Die gereinigte Lauge wurde dem Behälter laufend entnommen. Exp. Daten des versuchs: Gereinigte Laugenmenge: 3500 rnl zudos. H202Volumen: 1 vZcl .-iD Laugentemperatur: 30 C Ausbeute: 88% COD-Reinlauge: 32 g/l COD-Schaum: 142 g/l Leistung der Apparatur: 4,3 lih Behandlungsdauer: 30 min Die in der Reinlauge verbleibenden Fremdstoffe machten diese farblos bis leicht gelblich und stellten somit kein Hindernis für deren Wiederverwendung dar.

Claims: Patentansprüche : 1. Verfahren zur Reinigung einer mindestens 20 g/l NaOH enthaltenden Mercerisierlauge insbesondere von festen Verunreinigungen, wobei eine cer Zugabe von mindestens 0,1 Vol.-O/o an 30%igem 11202 entsprechende Menge an H202 der Mercerisierlauge zugemischt und die Verunreinigungen durch Flotation abgetrennt werden, dadurch gekennzeich net, dass die Mischung von Mercerisierlauge und H202 im wesentlichen von Schwermetallkatalysatoren freigehalten und mindestens 15 Minuten lang stehen gelassen wird, damit der bei der Zersetzung des H202 freiwerdende Sauer stoff die Flotation bewirkt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mercerisierlauge vor der Mischung mit H202 auf einen Gehalt von 140 - 475 g/l NaOH, vorzugsweise 400 - 420 g/l NaOH, eingedickt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass der Mercerisierlauge von 0,1 - 5,0 Vol.-%, vor zugsweise von 0,25 - 0,5 Vol.-% H202, bezogen auf 30%iges H202, zugemischt wird. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Flotation bei Temperaturen zwischen 200C und 800C, vorzugsweise zwischen 200C und 400C erfolgt. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Mischung von Mercerisierlauge und H202 mindestens eine Stunde lang stehen gelassen wird.

Inventors: BECHTOLD, THOMAS
Applicants: TEXTILWIRTSCHAFT FORSCH
Application year: 1985
Main classification: D06M1
IPC codes: D06M11