DE2449842A1

DE2449842A1 - Verfahren zur reinigung von waessrigen fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2449842A1
Application number: DE19742449842
Authority: DE
Inventors: Roy Honywill Turnbull
Original assignee: Feltex Ltd
Current assignee: Feltex Ltd
Priority date: 1973-10-22
Filing date: 1974-10-19
Publication date: 1975-04-24
Also published as: FR2248238A1; GB1457682A; BE821320A; ZA738172B; FR2248238B1

Description

PATFNiANWÄL'E

DR.-ING. VCN KREIS=. EP. DR-INC. SCHÖN WALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLDPSCH DIPL.-ING. SELTING

5KOLNI₁DEICHMANNHAUs 2449842

Köln, den 18. Oktober 197¹I Ke/Ax/Bn.

PELTEX LIMITED,

52 Manchester Street, Jacobs, D u r b a n (Südafrika)

Verfahren zur Reinigung von wässrigen Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Wasser, das wenigstens mit farbigen Substanzen und,möglicherweise mit anderen Stoffen, z.B. Säuren, Salzen und Rückständen aus technischen Färbeverfahren verunreinigt ist. Das verunreinigte Wasser wird nachstehend als wässrige Flüssigkeit bezeichnet.

Gemäss der Erfindung werden wässrige Flüssigkeiten, die mit farbigen Substanzen verunreinigt sind, nach einem Verfahren gereinigt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man die verunreinigte wässrige Flüssigkeit, die im wesentlichen frei von Verzögerern der Komplexbindung des Farbstoffs ist, mit Eisen(IIl)- und/oder Eisen(IT)-ionen behandelt, Eisenil II)-hydroxyd daraus bildet und das Eisen(III)-hydroxyd zusammen mit den farbigen Substanzen aus der wässrigen Flüssigkeit entfernt.

Die Erfindung umfasst ferner die Reinigung von wässrigen Flüssigkeiten, die mit farbigen Substanzen und Verzögerern der Komplexbildung der Farbstoffe verunreinigt sind, nach einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man

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die die Koinplexbindung der Farbstoffe verzögernden Stoffe durch Ionenaustausch wenigstens teilweise entfernt, die erhaltene wässrige Flüssigkeit mit Eisen(III)- und/oder Eisen(Il)-ionen benandelt, Eisen(III)-hydroxyd daraus bildet und das EisenfIII)-hydroxyd zusammen mit den !farbigen Substanzen auc der wässrigen Flüssigkeit entfernt. ^:

Als j farbige· Substanzen kommen Farbstoffe und Pigmente infrage. Wenn es sich bei dem zubehandelnden Wasser um ein Abwasser aus Textilfabriken handelt, kann es Fasern enthalten, die in einer ersten Stufe durch Sieben oder Hydration abgetrennt werden können. Wenn aus einem grosstechnischen Färbeverfahren stammende Stoffe, die die Komplexbindung des Farbstoffs verzögern, vorhanden sind, werden sie vor der Behandlung mit Eisen wenigstens teilweise entfernt. Die Entfernung der die Komplexbindung der Farbstoffe verzögernden Stoffe kann durch Ionenaustausch erfolgen. Das zu verwendende Ionenaustauschharz hängt von der Beladung mit dem Verzögerer ab. Beispielsweise kann ein «nionaktiver Verzögerer der Komplexbindung des Farbstoffs.> z.B. ein Sulfonat-Rizinusöl, mit einem schwach basischen Anionenaustauschharz entfernt werden, während ein kationaktiver Verzögerer der Komplexbindung des Farbstoffs mit einem schwach sauren Kationenaustauschharz entfernt werden kann. Die Ionenaustauschbehandlung kann mit aufwärts gerichteter Strömung erfolgen, wobei die Fläche des Austauschharzes in Richtung der Aufwärtsströmung grosser wird. Der obere Durchmesser der Harzsäule ist so bemessen, dass die Geschwindigkeit der aufwärts gerichteten Flüssigkeit nicht höher ist als die Stokessche Geschwindigkeit des Harzes. Dies hat nur Folge, dass die Harzperlen in das Bett des Austauschharzes zurückfallen«, Eine solche Teil-

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fluidisation des Betts ermöglicht den ungehinderten Durchgang von Schwebstoffen durch das Bett ohne über- j massigen Druckanstieg oder übermässige Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers. j

' I

Die Eisenionen werden zweckmässig durch Elektrolyse j von Eisen oder Eisenschrott zugesetzt, wenn das aufbe- I reitete Abwasser im Kreislauf geführt werden soll, oder sie werden durch Zusatz von Sulfaten, Chloriden oder ; Nitraten eingeführt, wenn eine Anreicherung von ge- | lösten Gesamtfeststoffen in Kauf genommen werden kann.

In Abhängigkeit von den Oxydationseigenschaften des zu behandelnden Abwassers ist das Eisen in Form von Eisen- , (H)- oder Eisen(Hl)-ionen vorhanden. Wenn das Ab-

wasser Oxydationsmittel enthält, können etwa vorhandene Eisen(II)-ionen unmittelbar zu Eisen(IIl)-ionen oxydiert werden. Wenn die Wirkung des LuftSauerstoffs nicht genügt, kann ein Oxydationsmittel zugesetzt werden, um die Bildung von Eisen(IIl)-hydroxyd sicherzustellen.

Der Pu-Wert kann so eingestellt werden, dass optimale Ausfällung der Eisen(III)-hydroxydflocken erreicht wird. Der tatsächliche p„-Wert hängt vorzugsweise vom Zetapotential des farbgebenden Materials ab. Wenn beispielsweise der restliche Farbstoff oder ein anderer farbgebender Stoff anionisch ist, wäre ein positives Zetapotential des ausgeflockten Eisen(III)-hydroxyds erwünscht und umgekehrt. Zur Behandlung einer wässrigen Flüssigkeit, die einen restlichen anionischen Farbstoff enthält, kann der p_u-Wert somit weniger als 6,6

η
betrasen. Ebenso kann der p_R-Wert auf das Optimum für die Adsorption von färbenden Stoffen, die ein Zetapotential von Null haben oder mit Eisen(II)- oder Eisen-

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(Ill)-ionen oder ihren Hydroxyden Komplexe bilden, eingestellt werden.

Das ausgeflockte Eisen(III)-hydroxyd, das den Farbstoff, das Pigment oder dergleichen adsorbiert, absorbiert odsr komp]exgebunden damit enthält, kann durch Eindicken. Klären, Flotation, Zentrifugieren, Filtration oder dergleichen oder eine Kombination von zwei oder mehrerer dieser Massnahmen abgetrennt werden. Da die Löslichkeit von Eisen(II)-hydroxyd im Bereich von 5 bis 15 mg/Liter liegt, ist es zweckmässig, das gesamte Eisen zum EiFen(III)-zustand zu oxydieren und hierdurch die Löslichkeit auf weniger als 1 mg/Liter herabzusetzen und Ausfällung des gesamten Eisens als Eisen(III)-hydroxyd sicherzustellen. Das aufbereitete Abwasser kann dann durch eine Farbprüfvorrichtung oder ein Farbprüfsystem, z.B. ein Spektrofotometer, Fotometer, einen Trübungsmesser oder dergleichen geleitet oder mit dem blossen Auge geprüft werden. Es kann dann zurückgeführt oder erneut mit Eisen behandelt oder einer weiteren Verwendung zugeführt werden. :

Der p„-Wert des behandelten Abwassers kann entsprechend η

der weiteren Verwendung, beispielsweise auf einen für die Verwendung in einer Färberei geeigneten Wert eingestellt werden. Das zur Entfernung der Verzögerungsmittel verwendete Ionenaustauschharz kann in bekannter Weise regeneriert werden, wobei das die Komplexbindung des Farbstoffs verzögernde Mittel erhalten wird, das in die Färberei zurückgeführt werden kann. Pufferlösungen (z.B. auf Basis von Essigsäure, Natriumacetat und Natriumhydroxyd) können zur Einstellung des p„-Wertes verwendet werden. Das Eisen(III)-hydroxyd kann als Landauffüllung verwendet oder verascht werden. Die Eisenoxyde können in der Elektrolyse wiederverwendet werden.

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Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel unter Bezugnahme auf das Fließschema weiter erläutert.

Beispiel

Ein Abwasser aus einer Färberei, das die folgenden Stoffe enthielt, wurde behandelt:

Essigsäure

Natriumacetat.

sulfoniertes Rizinusöl als Mittel zur Verzögerung der Komplexbindung des Farbstoffs

Entschäumungsmittel

kationischer Farbstoff (Farbstoff)"⁴" Schwebstoffe, z.B. Fasern und synthetische Stärken

Die vorhandenen Fasern wurden zunächst durch Sieben entfernt, worauf das die Komplexbindung des Farbstoffs ; verzögernde Mittel entfernt wurde, indem es von unter nach oben durch einen schwach basischen Anionenaus- j tauscher (Amberlite IRA 93) geleitet wurde. Die folgenden Reaktionen fanden statt:

Protonierung des Harzes in saurer Lösung + (H)⁺ »R NH ⁺

Dissoziation von sulfonierten! Rizinusöl R₂SΟ,ΝΑ _;=»R₂S0" + Na⁺

Ionenaustauschreaktion (Extraktion von SuIfonat) R₃NH₅ ⁺ + R₂SO" ^R

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-6- j

Da ein schwach basischer Anionenaustauscher verwendet wurde, wurden, nur die starken Säuren, z.B. Sulfonate und Sulfate aus dem Abwasser entfernt. Der Anionenaustauscher wurde von Zeit zu Zeit einer Behandlung unterworfen, durch die das Verzögerungsmittel der Komplexbindung des Farbstoffs zurückgewonnen und das Anionenaustauschharz regeneriert wurde. Carboxylsäureanionen , z.B. CH-iCOO", wurden während des Durchleitens des Abwassers durch das Harz nicht entfernt, jedoch würden sie bei Verwendung eines stark basischen Anionenaustauschers entfernt werden, wodurch häufigere Regenerierungen des Harzes erforderlich würden. . ι

Nach Zusatz des Eisenschrotts wurde dann die Elektrolyse des Ablaufs aus dem Harz mit einer üblichen Gleichstromquelle durchgeführt, wobei die Faradayschen Gesetze der Elektrolyse angewandt wurden, um die Menge der im Abwasser frei gewordenen Eisenionen zu bestimmen.

Eisen(III)-hydroxyd wurde durch Zugabe von Wasserstoffperoxyd und unter Verwendung von Luftsauerstoff, der durch Belüften des Abwassers eingeführt wurde, gebildet. Der optimale p^Wert für die Ausfällung zur Entfernung von kationischem Farbstoff betrug 8. Natriumacetat und Essigsäure wurden als Puffer verwendet.

Im Vergleich hierzu haben anionische Farbstoffe mit einer negativen Ladung einen optimalen p_u-Wert für die

Ausfällung zwischen 5 und 6. Das Zetapotential von ' Eisen(III)-hydroxyd ist positiv und steigt bei p„-Werten von weniger als 6, während es bei p„-Werten über 7 ■·

^H ι

negativ steigt. . !

Eindickung des Schlamms wurde mit einer Klärvorrichtung

Überlauf durch Kerzenfilter und Vakuumdrehfilter unter Verwendung von Diatomeenerde entfernt.

Die Farbstoffprüfung wurde mit einem Beckman-Spektrofotometer vorgenommen. Sobald die Farbe annehmbar war, wurde der p^-Wert mit Essigsäure auf 4,7 eingestellt, und das aufgearbeitete Abwasser wurde zur Färberei zurückgeführt und wiederverwendet (nach Zusatz von etwa 20 % Wasser, da ein Teil des Wassers bei der Entfernung der Fasern und im eingedickten Schlamm der Trockenbetten verlorengegangen war). Der nicht als einwandfrei befundene Ablauf wurde erneut in die Elektrolyse eingeführt. Durch Kreislaufführung des behandelten Wassers wurden ein Verlust von brauchbaren löslichen Stoffen und eine Verunreinigung von aussen vermieden.

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Claims

Patentansprüche

(y Verfahren zur Reinigung von wässrigen Flüssigkeiten, die mit farbigen Substanzen verunreinigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass man die verunreinigte wässrige Flüssigkeit, die im wesentlichen frei von die Komplexbindung von Farbstoffen verzögernden Mitteln ist, mit Eisen(lll)- und/oder Eisen(TI)-ionen behandelt, Eisen(III)-hydroxyd daraus bildet und das Eisen(III)-hydroxyd zusammen mit den farbigen, Substanzen aus der wässrigen Flüssigkeit entfernt.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als wässrige Flüssigkeiten Abwasser von Färbeverfahren behandelt, aus denen die Textilfasern vor der Behandlung des Abwassers entfernt worden sind. I
3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die wässrige Flüssigkeit vor der Behandlung mit den Eisen(IIl)- oder Eisen(II)-ionen einer Vorbehandlung durch Ionenaustausch unterwirft und hierdurch etwaige vorhandene Mittel, die die Komplexbindung des Farbstoffs verzögern, wenigstens teilweise entfernt, wobei man vorzugsweise mit aufwärtsgerichteter Strömung bei in AufStrömungsrichtung grosser werdender Querschnittsfläche des Betts des Ionenaustauschharzes arbeitet. ;
4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man das Ionenaustauschharz einer Behandlung unterwirft, durch die die Mittel, die die Komplexbindung des Farbstoffs verzögern, regeneriert werden, und die Verzögerungsmittel in den Färbeprozess zurückführt.

509817/1084 ^:
5) Verfahren nach Ansprucn 1 bis K, dadurch gekennzeichnet, dass man die Eisen(II)- oder Eisen(IIl)- ! ionen durch Elektrolyse von Eisen oder Eisenschrott in der Flüssigkeit zusetzt, wenn diese zur Wiederverwendung zurückgeführt wird, oder in Form von Eisen (H)- oder Eisen(III)-salzen zugibt, wenn die Anreicherung von gelösten Gesamtfeststoffen in Kauf genommen werden kann. i
6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5> dadurch gekenn · zeichnet, dass man der die Eisen(ll)- und/oder Eisen-(Hl)-ionen enthaltenden Lösung ein Oxydationsmittel zusetzt. . . ι
7) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die Lösung auf de« für die Bildung von Eisen(III)-hydroxyd optimalen p„-Wert einstellt.

n.
8) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man das entfernte Eisen(lII)-hydroxyd verascht und die gebildeten Eisenoxyde in die Stufe, in der die wässrige Flüssigkeit mit Eisen(H)- und/ oder Eisen(lll)-ionen behandelt wird, zurückführt.
9) Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekenn-

zeichnet, dass man die wässrige Flüssigkeit nach der ' Entfernung des Eisen(III)-hydroxyds auf einen für

das Färbeverfahren geeigneten p„-Wert einstellt und '

in das Färbeverfahren zurückführt.

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