METHOD FOR BREAKING UP STABLE DISPERSIONS

Abstract: An inexpensive and environmentally acceptable process for the disposal of stable dispersions arising in industry is proposed. A water-soluble alkali metal salt of a lignin is added to the dispersion. By acidification of the mixture, the lignin is precipitated together with the originally dispersed substances. The precipitated material is then separated from the dispersant.

Description: Verfahren zur Spaltung von stabilen Dispersionen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spaltung von stabilen Dispersionen, insbesondere von Emulsionen und Suspensionen in wässrigen Dispersionsmitteln. Die Beseitigung von in der Industrie anfallenden stabilen Dispersionen wird zu einem immer grösseren Problem. Die verschärften Umweltbestimmungen haben zur Folge, dass viele bis heute angewendeten Verfahren nur noch bedingt einsatz fähig sind, weil sie die gesetzlichen Vorschriften nur noch teilweise erfüllen. Insbesondere bei stabilen Clemul- sionen stellt sich das Problem der Wiedergewinnung von und Wasser. Die Trennung dieser Emulsionen wird auch deshalb immer schwieriger, weil die Anzahl der verwendeten Emulgatoren wächst. Auch werden immer mehr Additive den Emulsionen beigegeben, um ganz bestimmte Eigenschaften5 z.B. für spangebende Verfahren, zu erfüllen. Einerseits wird eine besonders stabile Ölemulsion gefordert, damit ein Mehrfacheinsatz möglich ist, andererseits aber wirkt sich dies als Nachteil für die herkömmlichen Spaltverfahren aus. Seit langem ist bekannt, zur Trennung bei Emulsionen die Salzspaitung anzuwenden. Bei diesem Verfahren werden einige Prozent eines Salzes der Emulsion zugefügt und nach einiger Standzeit, vorzugsweise in der 7ivze, das im Behälter aufgestiegene öl vom Dispersionsmittel angetrennt. Das Verfahren ist relativ einfach, die Spaltleistung lässt jedoch zu wünschen ührig, da eine erhebliche Menge an Restöl im Abwasser verbleibt. Hinzu kommt, dass bei stabilen Emulsionen das Verfahren versagt. Bekannt ist auch, der Dispersion Metallsalze) z. B. Ferro Aluminium-Sulfat, beizugeben und diese durch Beigabe von Alkali zu Metallhydroxyden aus zufällen. Bei diesem Verfahren fällt ein sehr wässriger, öliger Flockenschlarun an, der einer weiteren Bearbeitung zuzuführen ist. Bei sehr stabilen Emul- sionen ist dieses Verfahren nicht mit Erfolg einsetzbar. Bekannt ist schliesslich ein Verfahren, bei dem der Enulsion ein selektives Öladsorbtionsmittel zugesetzt wird, das die ölphase unmittelbar aus der dispergierten Zustand herausadsorbiert. Die Trennung des Adsorbtionsrnittels vom Disper sionsmittel erfolgt anschliekerz über Filter oder Zentrifugen. Als Adsorbtions- oder Trennmittel wird ein pulverförmiges Substanzgemisch verwendet, dessen wichtigster Bestandteil Kieselsäure ist. Dieses Verfahren ergibt zum Teil befriedi- gende Ergebnisse. Nachteilig ist jedoch, dass eine l;etrEcht- lichte Menge an Trenninitteln benötigt wird, was zu relativ hohen Kosten führt. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Spaltung von stabilen Dispersionen zu finden, das möglichst wenig uniweltbelastend und kostengünstig durch geführt werden kann. Das Verfahren soll insbesondere bei Emulsionen und Suspensionen in wässrigen Dispersionsmitteln anwendbar sein. Bei Öl-in-Wasser-Emulsionen soll ein aufbereitet es Abwasser entstehen und eine weiterverwertbare Over- bindung. Die Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Dispersion ein wasserlsliches Alkalisalz eines Lignins beigegeben wird und dass durch ein Ansäuern der Mischung ein AusfF.llen des Lignins mit den u-;sprilnglich dispergierten Stoffen erfolgt, wonach das ausgefällte Material vom Dispersionsmittel getrennt wird. Durch dieses neue Verfahren werden einige überraschende Effekte erreicht. Es zeigte sich, dass ein Lignin, das durch alkalische Delignlfizle- rung von Holzprodukten hergestellt worden ist, sich besonders gut als Trennmittel eignet. Die dispergierten Stoffe lagern sich sehr schnell am Lignin an, abweichend von bisher bekannter. Verfahren, und neben dem ausgefällten Lignin entsteht ein Abwasser mit hohem Feinheitsgrad. Es zeigte sich weiterhin, dass das Lignin be, einer erheblichen Anzahl von stabilen Dispersionen mit grossem Erfolg angewendet werden kann. Bei allen verfügbaren l-in-Wasser-Emulsionen, die im Labormassstab getestet wurden, konnte der Ölgehalt im Abwasser unter die gesetzlich vorgeschriebenen Werte gesenkt werden. Letztlich hat das Verfahren auch den Vorteil, dass das ausgefällte Lignin mit den daran angelagerten dispergierten Stoffen verbrannt werden kann, so dass praktisch keinerlei unweltschEdigende Produkte zurückbleiben. Das Verfahren ist bei Normaltemperatur ohne Erwärmung durchführbar. Ausserdem findet die Ausflockung in kurzer Zeit von 10 bis 15 Minuten statt. Das Alkalisalz des Lignins kann sowohl als Pulver oder als Lösung der Dispersion beigegeben werden. Pls gEnstig erwies sich, wenn das Lignin als Ligninsalz in einer Menge von 5 bis 80 , vorzugsweise 10 bIs 50 %, der dispergierten Stoff menge beigegeben wird. Sofern das Ligninsalz als Lösung eingesetzt wird, ergibt eine 20- bis 4o%-ige wässrige Lösung gute Ergebnisse. Das Ansäuern wird bevorzugt durch Zugabe von Mineralsäuren durchgeführt. Die infragekommenden Mineralsäuren sind an sich bekannt. Das Ansäuern erfolgt bis zur vollständigen Ausfällung des Lignins. Dabei wird der pH-Wert auf 2,o bis 6,5 vorzugsweise auf 3,0 bis 4,5, eingestellt. Weiterhin ist es zweckmässig, wenn nach der Ligninausfällung das verbleibende Abwasser neutralisiert wird. Besonders gute Ergebnisse konnten mit Ligninsalzen erzielt werden, die aus einem Lignin hergestellt wurden, das durch eine Extraktion von Lignozellulose-Material mit wässrigen alkoholischen Lösungsmitteln, gegebenenfalls unter Zusatz von Alkali, gewonnen wird. Dabei wird bevorzugt das in flüssiger Form anfallende Lignin verwendet. Anhand mehrerer Ausführungsbeispiele wird das Verfahren näher erläutert. Beispiel 1: Ein Liter einer Altemulsion aus einer Maschinenfabrik mit einem organischen Gesamtextrakt von 13,1 g pro Liter, einem Mineralölgehalt von 5,95 g pro Liter und einem pH-Wert von 9,2 wird mit 32,5 ml einer 2o%-igen Natrium-Lignat-Lösung auf 20 g Lignin, hergestellt durch Extraktion von Lignozellulose Material mit wässrigen alkoholischen Lösungsmitteln, und 1,6 g Atznatron in loo ml H20 verrührt und anschliessend mit 4,3 ml 2o%-iger Salzsäure auf einen pH-Wert von 4,o unter Rühren gebracht. Nach lo-minUtigem Rühren wird durch einen Normal-Falten-Filter filtriert und ein Teil des Filterkuchens von Hand ab gepresst. Es wird ein klares Filtrt erhalten, das 13,7 mg pro Liter organischen Gesamtextrakt und 4,6 mg pro Liter Mineralöl enthält. Der stichfeste Filterklchen enthält 38,7 % Wasser, 41,o % organischer Extraktestoffe aus der Emulsion und 20,3 % Lignin. Beispiel 2: In 1 Liter einer feindispersen Bariumsulfat-Suspension mit 1 g BaSO4, hergestellt durch Einrühren von o,61 g Natrium- sulfat (o,61 g NaSO4 in 5c m1 Wasser gelöst) in eine Lösung von 1,05 g Bariumchlorid (BaCl2 + 2H2O) in 950 ml Wasser, werden 8,o ml einer 20%-igen Lösung des Natriumsalzes von Lignin der näiiilichen Zusammensetzung wie im Beispiel 1 eingerührt. Anschliessend wird die Suspension mit Salzsäure unter Rühren auf einen pH-Wert von 3,8 gebracht und nach weiteren 15 minuten gelindem Rohren durch einen Normalfalten- filter f ltrle t. Das klare, gut ablaufende Filtrat enthält kein suspendiertes Bariumsulfat mehr. In einer Parallelprobe, bei welcher die Zugabe des Ligrinsa ] zes unterblieb und mit Salzsäure ebenfalls auf )H 3,8 angesäuert wurde, läuft das Filtrat, auch nach wiederholtem Filtrieren, durch feindisperses Bariumsulfat getrübt, Wb. Beispiel 3: In 1 Liter Leitungswasser werden 18,5 g Presshefe (Bäcker- hefe, entsprechend 6,5 g Trockensubstanz) aufgeschlämmt ; anschliessend wir mit Schwefelsäure auf pH 2,7 angesäuert. Darauf werden 2,5 ml einer 20%-igen Lösung des Natriumsalzes vcn Lignin der Zusammensetzung wie in den Beispielen 1 und 2 nah vorheriger Verdünnung mit 2o ml Wasser eingerührt. Der pH Nert steigt auf 3,5. Nach 1 Stunde Stehen hat sich ein Bodensatz aus Lignin und Hefe bei klarem überstand gebildet. Bei einer Gesamthöhe der Flüssigkeit im Becherglas von 15 cm nimmt der Bodensatz 1,55 cm ein. Das sind 10,3 % des Volumens. Bei einer Parallelprobe ohne Ligeninzugabe in die Hofesuspen- sion, aber ebenfalls pH-Einstellung mit Natronlauge allf 3,5, bleibt nach 1 Stunde Stehen 14,1 cm trübe Suspension unter 0,9 cm klarem überstand, d. h., es bildet sich ein Bodensatz aus H-fe von 94 % des Volumens. Von den Ansätzen wird nach 1 Stunde Standzeit jeweils die obere Hälfte der Flüssigkeit abgehoben. Von beiden Proben wird jeweils 1 Tropfen auf die Zählkammer des Mikroskops gebracht Bei der Probe au dem Ansatz mit lignin werden 1,16. 103 Hefezellen pro mm3 gezählt, bei der Parallelprobe 6,1 104. Der nach der Ligninausfällung gebildete Bodensatz lässt sich im Gegensatz zur unbehandelten Hefe- suspension mit Normalfaltenfilter filtrieren.

Claims: Process for the splitting of stable dispersions, characterized by the addition of a water soluble alkali salt of lignin to the dispersion and by the precipitation of the lignin together with the originally dispersed materials by acidulation of the mixture, after which the precipitated material is separated from the dispersant. Process according to claim 1, characterized by the addition of the alkaline salt of the lignin to the dispersed materials in an amount of 5 to 80 percent, preferably in an amount of 10 to 50 percent. Process according to claim 1 or 2, charactreized by the alkali salt of the lignin being an 20 to 40 percent aqueous solution. Process according to claim 1 to 3, characterized by the acidulation being carried out by the addition of a mineral acid. Process according to claim 1 to 4, characterized by acidulation for the precipitation of the lignin being carried out in a pH range 2.0 to 6.5, preferably in a pH range 3.0 to 4.5. Process according to claims 1 to 5, characterized by a neutralization of the remaining wastewater following the lignin precipitation and separation of the material(s). Process according to claims 1 to 6, characterized by the production of the alkaline salt of the lignin, a lignin is used which was produced by the extraction of lignocellulosic material with aqueous alcohol solvents, if needed by the addition of alkali. Process according to claim 7, characterized by the lignin being in liquid form. Process according to claims 1 to 8, characterized by the splitting of emulsions or suspensions being carried out in aqueous dispersion agents.

Inventors: EDEL, EUGEN, DIPL.-ING., FECKL, JOSEF, DR. DIPL.-CHEM., SCHOLLER, JOHANNES, DIPL.-CHEM.
Applicants: ORGANOCELL GESELLSCHAFT FUER ZELLSTOFF- UND UMWELTTECHNIK MBH
Application year: 1986
Main classification: B01D17
IPC codes: B01D17