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DE3884808T2 - The oxidation of organic substances in water. - Google Patents

The oxidation of organic substances in water.

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DE3884808T2
DE3884808T2 DE19883884808 DE3884808T DE3884808T2 DE 3884808 T2 DE3884808 T2 DE 3884808T2 DE 19883884808 DE19883884808 DE 19883884808 DE 3884808 T DE3884808 T DE 3884808T DE 3884808 T2 DE3884808 T2 DE 3884808T2
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DE
Germany
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oxidation
aqueous solution
water
ozone
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DE19883884808
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Eriks Canoga Park California 91303 Leitis
Jack D. Marina Del Rey California 90291 Zeff
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US Filter Zimpro Inc
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Zimpro Environmental Inc
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  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Entgiftung von gefährlichen Materialien und insbesondere auf die Entfernung von organischen Verbindungen.The present invention relates generally to the detoxification of hazardous materials and more particularly to the removal of organic compounds.

Zur Zeit besteht ein kritischer nationaler Bedarf zur Entfernung von Spurenmengen von toxischen organischen Verbindungen aus Grundwasser, Oberflächenwasser und Industrie-Abwässern, ohne diese Verbindungen in die Atmosphäre oder Endlagerstätten zu überführen. Gegenwärtig ist die Oxidation durch Verbrennung oder chemische Mittel das einzige Verfahren, um eine wirkliche Entgiftung statt einer bloßen Verlagerung dieser organischen Gifte in die Atmosphäre oder ein anderes Medium zu erreichen.There is currently a critical national need to remove trace amounts of toxic organic compounds from groundwater, surface water, and industrial wastewater without releasing these compounds into the atmosphere or disposal sites. Currently, oxidation by combustion or chemical means is the only method to achieve true detoxification rather than mere transfer of these organic poisons to the atmosphere or other medium.

Die Verbrennung von verdünnten wäßrigen Lösungen von organischen Komponenten ist teuer aufgrund der Energie, die für die Verdampfung von Wasser erforderlich ist. Darüber hinaus kann die Verbrennung die Bildung von toxischen Nebenprodukten wie Dioxinderivaten in den Abgasen verursachen. Chemische Oxidationsverfahren zum Behandeln von kontaminiertem -Wasser schließen die Verwendung solcher Substanzen wie z. B. Kaliumpermanganat, Chlordioxid, Chlor, Wasserstoffperoxid oder Ozon ein. Zusätzlich kann die Oxidation durch Verwendung von ultraviolettem Licht (UV) zusammen mit irgendeiner dieser Substanzen, mit Ausnahme von Permanganat, verstärkt werden.Combustion of dilute aqueous solutions of organic components is expensive due to the energy required for the evaporation of water. In addition, combustion can cause the formation of toxic byproducts such as dioxin derivatives in the exhaust gases. Chemical oxidation processes for treating contaminated water include the use of such substances as potassium permanganate, chlorine dioxide, chlorine, hydrogen peroxide, or ozone. In addition, oxidation can be enhanced by using ultraviolet light (UV) together with any of these substances, except permanganate.

Chemische Entgiftungsverfahren werden kommerziell für Abwässer und einige Grundwässer angewandt. Diese Verfahren weisen jedoch damit verbundene Nachteile auf. Zum Beispiel erzeugt Kaliumpermanganat während der Oxidation Mangandioxid als Nebenprodukt. Chlor und in einigen Fällen Chlordioxid bildet chlorierte organische Verbindungen. Darüber hinaus erzeugt Wasserstoffperoxid plus Eisen(II)sulfat (Fentons Reagenz) einen löslichen und unlöslichen Eisenrückstand.Chemical detoxification processes are used commercially for wastewater and some groundwater. However, these processes have associated disadvantages. For example, potassium permanganate produces manganese dioxide as a byproduct during oxidation. Chlorine and in some cases chlorine dioxide forms chlorinated organic compounds. In addition, Hydrogen peroxide plus iron(II) sulfate (Fenton's reagent) produces a soluble and insoluble iron residue.

Die Ozonisierung ohne UV-Licht oxidiert teilweise Benzolderivate zu ein- und zweibasischen Säuren, die biologisch abbaubar sind, aber es oxidiert nicht gesättigte halogenhaltige Verbindungen. Die Oxidation mit Wasserstoffperoxid und UV-Licht ist brauchbar zum Oxidieren einer Anzahl von organischen Verbindungen, aber in vielen Fällen sind die Oxidationsgeschwindigkeiten signifikant langsamer als bei Verwendung von UV/O&sub3;. Während Ozon in Kombination mit UV-Verstärkung sich als kosteneffektiv und praktisch für nichtflüchtige ungesättigte chlorierte Kohlenwasserstoffe und eine Anzahl von Benzolderivaten erwiesen hat, haben sich bestimmte gesättigte chlorierte und sauerstoffhaltige Verbindungen wie die überall vorhandenen umweltverschmutzenden Substanzen Methylenchlorid und Methanol als widerstandsfähig gegen UV- Oxidation erwiesen. Somit gibt es einen seit langem bestehenden Bedarf für ein leistungsfähiges und praktisches Verfahren zum Entfernen eines weiten Spektrums von toxischen organischen Verbindungen aus Wasser. Ein solches Verfahren sollte ein sowohl hochwirksames als auch kosteneffektives Mittel zum Entgiften von gefährlichen Verbindungen bereitstellen. Die vorliegende Anmeldung erfüllt diese Anforderungen und ergibt auch damit verbundene Vorteile.Ozonation without UV light partially oxidizes benzene derivatives to mono- and dibasic acids that are biodegradable, but it does not oxidize saturated halogenated compounds. Oxidation with hydrogen peroxide and UV light is useful for oxidizing a number of organic compounds, but in many cases the oxidation rates are significantly slower than when UV/O3 is used. While ozone combined with UV enhancement has proven cost-effective and practical for nonvolatile unsaturated chlorinated hydrocarbons and a number of benzene derivatives, certain saturated chlorinated and oxygenated compounds such as the ubiquitous pollutants methylene chloride and methanol have proven resistant to UV oxidation. Thus, there is a long-standing need for an efficient and practical method for removing a wide range of toxic organic compounds from water. Such a process should provide a means of detoxifying hazardous compounds that is both highly effective and cost-effective. The present application meets these requirements and also provides associated benefits.

US-A-4,512,900 beschreibt ein Verfahren zum Behandeln einer flüssigen Abfallzusammensetzung, die Kupferionen und einen organischen Komplexbildner für die Kupferionen enthält, in welchem die Konzentration der Kupferionen auf weniger als etwa 8 ppm verringert wird und dann zuerst die Wasserzusammensetzung mit H&sub2;O&sub2; in Berührung gebracht wird, um etwa 20 bis etwa 60 Gew.-% des gesamten organischen Gehalts zu zerstören und dann die daraus resultierende teilweise behandelte Abfallzusammensetzung mit einem ozonhaltigen Gas in Berührung gebracht wird und die ozonhaltige Abfallzusammensetzung mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird.US-A-4,512,900 describes a process for treating a liquid waste composition containing copper ions and an organic complexing agent for the copper ions, in which the concentration of the copper ions is reduced to less than about 8 ppm and then first contacting the water composition with H₂O₂ to destroy about 20 to about 60 wt.% of the total organic content and then contacting the resulting partially treated waste composition with an ozone-containing gas and irradiating the ozone-containing waste composition with ultraviolet light.

FR-A-2,303,766 beschreibt ein Verfahren zur Entfernung von oxidierbarem Material aus verschmutztem Wasser durch die Zugabe eines Peroxids, welches Wasserstoffperoxid oder Ozon sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung des Peroxids durch Bestrahlung des behandelten Wassers mit ultraviolettem Licht aktiviert werden kann.FR-A-2,303,766 describes a process for removing oxidizable material from polluted water by the addition of a peroxide, which may be hydrogen peroxide or ozone, characterized in that the action of the peroxide can be activated by irradiating the treated water with ultraviolet light.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Oxidieren von Bestandteilen organischer Verbindungen wie halogenhaltigen und/oder teilweise sauerstoffangereicherten Kohlenwasserstoffbestandteilen in wäßriger Lösung bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren die wäßrige Lösung gleichzeitig Ozon (O&sub3;), Wasserstoffperoxid (H&sub2;O&sub2;) und ultravioletter Strahlung (UV) in Mengen ausgesetzt wird, die ausreichen, den Betrag an Bestandteilen organischer Verbindungen in der Lösung wesentlich zu verringern.According to the present invention, there is provided a process for oxidizing organic compound constituents such as halogen-containing and/or partially oxygenated hydrocarbon constituents in aqueous solution, the process comprising simultaneously exposing the aqueous solution to ozone (O₃), hydrogen peroxide (H₂O₂) and ultraviolet radiation (UV) in amounts sufficient to substantially reduce the amount of organic compound constituents in the solution.

Die Zugabe von Wasserstoffperoxid zu der UV/Ozon-Kombination führt zu einer stark erhöhten Wirksamkeit der Oxidation. Eine solche erhöhte Wirksamkeit spiegelt eine synergistische Wirkung wider, die mit der intermediären Erzeugung von O&sub3; oder HO&sub2;-Radikalen in Beziehung gebracht werden kann, welche rasche Oxidationsreaktionen in Gang bringen.The addition of hydrogen peroxide to the UV/ozone combination results in a greatly increased efficiency of oxidation. Such increased efficiency reflects a synergistic effect that can be related to the intermediate generation of O₃ or HO₂ radicals, which initiate rapid oxidation reactions.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird Wasser, welches halogenhaltige Kohlenwasserstoffkontaminanten enthält, Ozon, Wasserstoffperoxid und ultravioletter Strahlung gleichzeitig ausgesetzt. Die Temperatur der Probe kann über die Umgebungstemperatur angehoben werden.In a preferred embodiment, water containing halogenated hydrocarbon contaminants is exposed to ozone, hydrogen peroxide and ultraviolet radiation simultaneously. The temperature of the sample can be raised above ambient temperature.

Die wäßrige Lösung, die gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt wird, kann z. B. Grundwasser, Industrie-Abwasser oder Trinkwasser sein.The aqueous solution treated according to the present invention can be, for example, groundwater, industrial wastewater or drinking water.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann verwendet werdenThe method of the present invention can be used

a) um ein neues und brauchbares Verfahren zum Dekontaminieren von Wässern, die Kohlenwasserstoffe, halogenhaltige Kohlenwasserstoffe und teilweise oxidierte Kohlenwasserstoffe enthalten bereitzustellen;(a) to provide a new and viable process for decontamination of waters containing hydrocarbons, halogenated hydrocarbons and partially oxidised hydrocarbons;

b) um diese Kontaminanten wirksam und wirtschaftlich zu einfachen Verbindungen wie Kohlendioxid, Wasser und Halogeniden zu oxidieren oder teilweise zu oxidieren; und(b) to oxidise or partially oxidise these contaminants effectively and economically to simple compounds such as carbon dioxide, water and halides; and

c) weniger toxische teilweise oxidierte Verbindung wie Aldehyde, zweibasige organische Säuren und dgl. zu oxidieren, in Abhängigkeit von ihrer Beschaffenheit, ihrer Toxizität, der Entsorgungsquelle, sei es ein aufnehmendes Gewässer, wie ein Strom, Fluß usw. oder ein biologisches Behandlungsverfahren entweder vor Ort oder auf öffentlichen Behandlungsanlagen.c) to oxidise less toxic partially oxidised compounds such as aldehydes, dibasic organic acids and the like, depending on their nature, their toxicity, the source of disposal, be it a receiving water body such as a stream, river etc. or a biological treatment process either on site or at public treatment plants.

Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden, ausführlicheren Beschreibung ersichtlich, welche in beispielhafter Weise die Prinzipien der Erfindung erläutert.Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following more detailed description which explains, by way of example, the principles of the invention.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten AusführungsformDetailed description of the preferred embodiment

Die vorliegende Erfindung stellt ein hochwirksames und effektives Verfahren zum Oxidieren von organischen Verbindungen in wäßrigen Lösungen bereit, welches besonders Anwendung findet auf das Oxidieren von Kohlenwasserstoffkontaminanten in Wasser. Bei dem Verfahren wird das kontaminierte Wasser H&sub2;O&sub2;, O&sub3; und UV ausgesetzt. Wenn Grundwasser oder Abwasser signifikante Konzentrationen von Kohlenwasserstoffkontaminanten wie Methylenchlorid oder Methanol enthält, sind diese Verbindungen schwierig durch herkömmliche Verfahren zu oxidieren. Mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird das Wasser gleichzeitig H&sub2;O&sub2;&sub1; O&sub3; und UV ausgesetzt. Das Verfahren ist wirksam zur Oxidation eines weiten Spektrums von Kohlenwasserstoffen, einschließlich halogenhaltiger und teilweise sauerstoffangereicherter Kohlenwasserstoffe, gleich ob aromatisch oder aliphatisch.The present invention provides a highly efficient and effective process for oxidizing organic compounds in aqueous solutions, which has particular application to oxidizing hydrocarbon contaminants in water. The process involves exposing the contaminated water to H₂O₂, O₃ and UV. When groundwater or wastewater contains significant concentrations of hydrocarbon contaminants such as methylene chloride or methanol, these compounds are difficult to oxidize by conventional processes. With the process of the present invention, the water is simultaneously exposed to H₂O₂₁ O₃ and UV. The process is effective for oxidizing a wide range of Spectrum of hydrocarbons, including halogenated and partially oxygenated hydrocarbons, whether aromatic or aliphatic.

Beispiel IExample I Oxidation von MethanolOxidation of methanol

Proben von destilliertem Wasser (Arrowhead Co., P.O. Box 2293, Los Angeles, CA 90051-0293), die das Äquivalent von 200 mg Methanol/Liter enthielten, wurden mit verschiedenen Kombinationen von O&sub3;, H&sub2;O&sub2; und UV behandelt. Für jede solche Probe wurden zwei Liter der wäßrigen Methanollösung in ein 82 · 485 mm großes zylindrisches Reaktionsgefäß aus Pyrexglas gegeben, welches am oberen Ende verschlossen wurde. UV- Licht wurde von einer zentral angeordneten Quecksilberniederdruckbogenlampe (G37T6VH) im Innern einer Quarzumhüllung mit 24 mm Außendurchmesser (beide von Voltare Tubes, Inc.) (Lampenstärke = 40 Watt; Ultraviolettabgabe = 14,3 Watt; Röhrendurchmesser = 15 mm; Röhrenmaterial = Quarz) bereitgestellt. Die Lampenanordnung wurde 15 mm oberhalb des Bodens des Zylinders aufgehängt, um Platz für einen magnetischen Rührstab zu lassen.Samples of distilled water (Arrowhead Co., P.O. Box 2293, Los Angeles, CA 90051-0293) containing the equivalent of 200 mg methanol/liter were treated with various combinations of O3, H2O2, and UV. For each such sample, two liters of the aqueous methanol solution were placed in an 82 x 485 mm cylindrical Pyrex glass reaction vessel which was sealed at the top. UV light was provided by a centrally located low-pressure mercury arc lamp (G37T6VH) inside a 24 mm OD quartz envelope (both from Voltare Tubes, Inc.) (lamp power = 40 watts; ultraviolet output = 14.3 watts; tube diameter = 15 mm; tube material = quartz). The lamp assembly was suspended 15 mm above the bottom of the cylinder to allow space for a magnetic stirring bar.

Wasserstoffperoxid wurde in das Reaktionsgefäß durch eine Öffnung am oberen Ende eingeführt. 0,7 ml 30%iges H&sub2;O&sub2; wurden in 5 Minuten-Intervallen während 20 Minuten zugeführt. Ozon wurde aus Sauerstoff der Qualität, wie sie zum Schweißen verwendet wird, erzeugt, wobei ein Ozonisator des Modells 8341 (Matheson Gas Products Company. Lindhurst, N.Y.) verwendet wurde. 2% Ozon in Sauerstoff wurde am Boden des Zylinders durch eine grobe Glasfrittenscheibe mit einer Rate von 62 mg/min eingeleitet. Die Lösung wurde während der Oxidation mit einem magnetischen Rührstab gerührt. Der abfließende Sauerstoffstrom wurde durch eine Lösungsmittelfalle geleitet, um abgeschiedene Materialien zu sammeln.Hydrogen peroxide was introduced into the reaction vessel through a port at the top. 0.7 ml of 30% H2O2 was added at 5 minute intervals for 20 minutes. Ozone was generated from welding grade oxygen using a Model 8341 ozonizer (Matheson Gas Products Company. Lindhurst, N.Y.). 2% ozone in oxygen was introduced at the bottom of the cylinder through a coarse glass fritted disk at a rate of 62 mg/min. The solution was stirred with a magnetic stir bar during oxidation. The effluent oxygen stream was passed through a solvent trap to collect deposited materials.

Die Geschwindigkeit der Methanoloxidation wurde durch Gas- Flüssig-Chromatographie (GLC) unter Verwendung eines Gaschromatographen des Modells 340 ALP, hergestellt von Antek Instruments, Inc., Houston, Texas bestimmt. Die oxidierten Methanollösungen wurden direkt auf eine 6 ft. · 1/8 inch Säule aus rostfreiem Stahl, die 10% Pennwalt + 4% KOH auf 80/100 mesh Gas Chrom R enthielt, eingespritzt. Die Säule wurde isotherm bei 100ºC betrieben.The rate of methanol oxidation was determined by gas-liquid chromatography (GLC) using a Model 340 ALP gas chromatograph manufactured by Antek Instruments, Inc., Houston, Texas. The oxidized methanol solutions were injected directly onto a 6 ft. x 1/8 inch stainless steel column containing 10% Pennwalt + 4% KOH on 80/100 mesh Gas Chrom R. The column was operated isothermally at 100ºC.

Die Ergebnisse der Arbeitsschritte sind in Tabelle 1 dargestellt. Die resultierende Abnahme des TOC (gesamter organisch gebundener Kohlenstoff) bei Verwendung der Kombination von UV, H&sub2;O&sub2; und O&sub3; ist mehr als zehnmal größer als die mit der Behandlung durch Verwendung von UV, H&sub2;O&sub2; oder O&sub3; allein oder in Kombinationen von zweien davon erreichte.The results of the operations are shown in Table 1. The resulting decrease in TOC (total organic carbon) using the combination of UV, H₂O₂ and O₃ is more than ten times greater than that achieved with the treatment using UV, H₂O₂ or O₃ alone or in combinations of two of them.

Tabelle 1Table 1 Oxidation von MethanolOxidation of methanol

Die Methanolkonzentration betrug 200 ppm zum Zeitpunkt Null. Das Volumen der Methanollösung = 2.000 ml, die O&sub3;-Konzentration in dem O&sub2;-O&sub3;-Speisegas = 3,6%, O&sub2;-O&sub3;-Fluß, um 70 mM O&sub3;/30 min zuzuführen = 2,2 l/min. Oxidationsbedingungen Nr. der Durchläufe Zeit (min) Oxidationsmittel-Dosis KontrolleThe methanol concentration was 200 ppm at time zero. The volume of methanol solution = 2,000 mL, the O3 concentration in the O2-O3 feed gas = 3.6%, O2-O3 flow to deliver 70 mM O3/30 min = 2.2 L/min. Oxidation conditions No. of runs Time (min) Oxidant dose Control

Beispiel IIExample II Oxidation von MethylenchloridOxidation of methylene chloride

Die Oxidation von Methylenchlorid wurde durchgeführt unter Verwendung der Arbeitsschritte von Beispiel I, mit der Ausnahme, daß die zugeführten Proben 100 mg Methylenchlorid/l enthielten, die Oxidationsdauer 25 min betrug und jede zu oxidierende Wasserprobe 1.800 ml umfaßte. 0,15 ml 30%iges H&sub2;O&sub2; wurde zu der Methylenchloridlösung in dem Reaktionsgefäß zu Beginn zugegeben. Ozon wurde mit einer Rate von 5,2 mg/min zugegeben. Die Rate der Oxidation des Methylenchlorids wurde durch Extraktion mit Hexan und Gas-Flüssig- Chromatographie unter Verwendung eines Varian Aerograph Model 144010-00 Gaschromatographen, der mit einem Elektroneneinfangdetektor (&sup6;³Ni) ausgerüstet war, bestimmt. Ein Alliquot der oxidierten Wasserprobe, die verdünnt wurde, so daß sie nicht mehr als 10 ppm Methylenchlorid enthielt, wurde mit 2 ml hochreinem Hexan (Burdick & Jackson, Muskegon, MI) in einem 40 ml-Röhrchen vereinigt, welches mit einer Schraubkappe, die mit einem Teflonseptum ausgekleidet war, verschlossen war. Der Inhalt des Röhrchens wurde 1 min. lang kräftig geschüttelt und nach der Trennung der Phasen wurde ein ul des Hexanextrakts durch das Teflonseptum entnommen und auf eine 10 m · 0,53 nm Innendurchmesser weite Kapillarsäule, die mit FSOT Superox. 1,2 um beschichtet war, eingespritzt. Die Säule wurde isotherm bei 30ºC betrieben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben. Wie in Beispiel I wurde der geringste Gehalt an nichtoxidiertem Methylenchlorid bei den Versuchen erhalten, bei denen UV, H&sub2;O&sub2; und O&sub3; in Kombination verwendet wurden.The oxidation of methylene chloride was carried out using the procedures of Example I, except that the feed samples contained 100 mg methylene chloride/L, the oxidation time was 25 min, and each water sample to be oxidized was 1800 mL. 0.15 mL of 30% H2O2 was added to the methylene chloride solution in the reaction vessel initially. Ozone was added at a rate of 5.2 mg/min. The rate of oxidation of the methylene chloride was determined by extraction with hexane and gas-liquid chromatography using a Varian Aerograph Model 144010-00 gas chromatograph equipped with an electron capture detector (63Ni). An aliquot of the oxidized water sample, diluted to contain no more than 10 ppm methylene chloride, was combined with 2 ml of high purity hexane (Burdick & Jackson, Muskegon, MI) in a 40 ml tube sealed with a screw cap lined with a Teflon septum. The contents of the tube were shaken vigorously for 1 min and, after phase separation, one μl of the hexane extract was withdrawn through the Teflon septum and injected onto a 10 m x 0.53 nm i.d. capillary column coated with FSOT Superox. 1.2 μm. The column was operated isothermally at 30°C. The results are given in Table 2. As in Example I, the lowest content of unoxidized methylene chloride was obtained in the experiments using UV, H₂O₂ and O₃ in combination.

Tabelle 2Table 2 Oxidation von MethylenchloridOxidation of methylene chloride

Volumen der oxidierten CH&sub2;Cl&sub2;-Lösung = 1.800 ml; O&sub3;-Konzentration = 2%; O&sub2;-O&sub3;-Fluß, um 10 mM O&sub3;/25 min zuzuführen = 0,5 l/min. Oxidationsbedingungen Nr. der Durchläufe Zeit (min) Oxidationsmittel-Dosis gefundenes CH&sub2;Cl&sub2; Lösung (ppm) Falle % KontrolleVolume of oxidized CH₂Cl₂ solution = 1800 mL; O₃ concentration = 2%; O₂-O₃ flow to deliver 10 mM O₃/25 min = 0.5 L/min. Oxidation Conditions No. of Runs Time (min) Oxidant Dose CH₂Cl₂ Solution Found (ppm) Trap % Control

Beispiel IIIExample III Oxidation von Abwasser von einem HolzproduktherstellerOxidation of wastewater from a wood product manufacturer

Die Oxidation von Abwasser von einem Holzprodukthersteller wurde unter Verwendung der Arbeitsschritte von Beispiel I durchgeführt, mit der Ausnahme, daß die zugeführten Proben 29,800 Pt-Co Farbeinheiten enthielten und jede zu oxidierende Wasserprobe 1.900 ml umfaßte. 1,15 ml 30%iges H&sub2;O&sub2; wurden in 5 min Intervallen während 20 min zugeführt. Ozon wurde mit einer Rate von 40 mg/min zugegeben. Die oxidierten Abwasserproben wurden verdünnt, soweit dies erforderlich war, um die gleiche Farbintensität zu ergeben.Oxidation of wastewater from a wood product manufacturer was carried out using the procedures of Example I, except that the feed samples contained 29,800 Pt-Co color units and each water sample to be oxidized was 1,900 mL. 1.15 mL of 30% H2O2 was fed at 5 min intervals for 20 min. Ozone was added at a rate of 40 mg/min. The oxidized wastewater samples were diluted as necessary to give the same color intensity.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3 Oxidation eines Abwassers, um Farbbestandteile von einem Holzprodukthersteller mit UV, O&sub3;,H&sub2;O&sub2; zu entfernen Chargenbetrieb Durchlauf-Nr. Oxidationsbedingungen Oxidationsmittel-Dosis Verdünnung, die erforderlich ist, um die gleiche Farbintensität zu erreichen EinsatzmaterialThe results are shown in Table 3. Table 3 Oxidation of a wastewater to remove color components from a wood product manufacturer using UV, O₃,H₂O₂ Batch Operation Run No. Oxidation Conditions Oxidizer Dosage Dilution Required to Achieve the Same Color Intensity Feedstock

Beispiel IVExample IV Oxidation von Abwasser einer chemischen AnlageOxidation of wastewater from a chemical plant

Abwasser von einer chemischen Anlage, welche 700 ppm 1,4-Dioxan, 1.000 ppm Ethylenglykol und 1.000-5.000 ppm Acetaldehyd enthielt, wurde einer vergleichenden Oxidation unter Verwendung der Kombination von UV, H&sub2;O&sub2; und O&sub3; unterworfen. Die Arbeitsschritte waren die in Beispiel I angegebenen, mit der Ausnahme, daß die Reaktionszeit 120 min betrug, 35 ml 30%iges H&sub2;O&sub2; allmählich innerhalb der ersten 90 min zugegeben wurden und die Rate der Ozonzugabe 205 mg/min betrug. Die Abnahme der 1,4-Dioxan-Konzentration wurde durch Gas-Flüssig-Chromatographie wie in Beispiel I beschrieben bestimmt, mit der Ausnahme, daß die GLC-Säule isotherm bei 140ºC betrieben wurde.Wastewater from a chemical plant containing 700 ppm 1,4-dioxane, 1,000 ppm ethylene glycol and 1,000-5,000 ppm acetaldehyde was subjected to comparative oxidation using the combination of UV, H2O2 and O3. The operating steps were as given in Example I except that the reaction time was 120 min, 35 ml of 30% H2O2 was added gradually over the first 90 min and the rate of ozone addition was 205 mg/min. The decrease in 1,4-dioxane concentration was determined by gas-liquid chromatography as described in Example I except that the GLC column was operated isothermally at 140°C.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben. Die Kombination von UV, H&sub2;O&sub2; und O&sub3; führte zu einer Verringerung des Dioxans, die zwei- bis fünffach höher war als die, die mit UV und O&sub3; erreicht wurde. Tabelle 4 Oxidation eines Abwassers von einer chemischen Anlage mit UV/O&sub3;/H&sub2;O&sub2; im Labor 2000 ml Volumen, Chargenbetrieb Durchlauf Nr. Zeit (min) Reaktionsbedingungen gefundenes Dioxan (ppm) H&sub2;O&sub2; innerhalb von 90 min. zugebenThe results are given in Table 4. The combination of UV, H₂O₂ and O₃ resulted in a dioxane reduction that was two to five times higher than that achieved with UV and O₃. Table 4 Oxidation of a waste water from a chemical plant with UV/O₃/H₂O₂ in the laboratory 2000 ml volume, batch operation Run No. Time (min) Reaction conditions Dioxane found (ppm) Add H₂O₂ within 90 min.

Beispiel VExample V Oxidation eines Grundwassers von einer chemischen AnlageOxidation of groundwater from a chemical plant

Vergleichende Oxidationen von Grundwasser, welches eine Vielzahl von organischen Verbindungen enthielt, wurden unter Verwendung von UV, H&sub2;O&sub2; und O&sub3; und UV und O&sub3; durchgeführt. Die Arbeitsschritte waren die in Beispiel 1 beschriebenen, mit der Ausnahme, daß die Zeit 60 min betrug, 3,2 ml 30%iges H&sub2;O&sub2; zu Beginn der Oxidation zugegeben wurden und die Ozondosis 11 mg/min betrug. Die Konzentration der organischen Verbindungen in dem Einsatzmaterial und in dem oxidierten Grundwasser wurde von Montgomory Laboratories, Pasadena, CA unter Verwendung von Gas-Flüssig-Chromatographie/Massenspektrometrie bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 angegeben. Tabelle 5 Oxidation von Grundwasser von einer chemischen Anlage mit UV/O&sub3;/H&sub2;O&sub2; im Labor. Verbindung Einsatzmaterial (ppb) Vinylchlorid Methylenchlorid 1,1-DCE 1,1-DCA Trans-1,2-DCE CHCl&sub3; 1,2-DCA TCE PCE Chlorbenzol Benzol Toluol Ethylbenzol Xylol Bromoform CHBrCl&sub2; ' 60 min. 27,5 mM O&sub3; (= 22 mg O&sub3;/min/1,81) - 60 min. 11 mg O&sub3;/min. (14 mM), 28 mM H&sub2;O&sub2; (3,2 ml 30%) N.D. nicht nachweisbarComparative oxidations of groundwater containing a variety of organic compounds were carried out using UV, H2O2 and O3 and UV and O3. The operating steps were as described in Example 1 except that the time was 60 min, 3.2 ml of 30% H2O2 was added at the beginning of the oxidation and the ozone dose was 11 mg/min. The concentration of organic compounds in the feed and in the oxidized groundwater was determined by Montgomory Laboratories, Pasadena, CA using gas-liquid chromatography/mass spectrometry. The results are given in Table 5. Table 5 Oxidation of groundwater from a chemical plant using UV/O₃/H₂O₂ in the laboratory. Compound Feedstock (ppb) Vinyl chloride Methylene chloride 1,1-DCE 1,1-DCA Trans-1,2-DCE CHCl₃ 1,2-DCA TCE PCE Chlorobenzene Benzene Toluene Ethylbenzene Xylene Bromoform CHBrCl₂ ' 60 min. 27.5 mM O₃ (= 22 mg O₃/min/1.81) - 60 min. 11 mg O₃/min. (14 mM), 28 mM H₂O₂ (3.2 ml 30%) ND not detectable

Beispiel VIExample VI Oxidation von Abwasser vom FarbabbeizenOxidation of wastewater from paint stripping

Abwasser vom Farbabbeizen, welches Methylenchlorid enthielt wurde vorbehandelt, um Chromationen und Farbteilchen zu entfernen. Die Vorbehandlung bestand darin, Natriummetabisulfit zu verwenden, um das Chromation zu Cr³&spplus; zu reduzieren und dann Natriumhydroxid und eine anionische Polymerlösung zuzugeben, um einen sich rasch absetzenden Cr(OH)&sub3;-Niederschlag zu bilden. Drei ml 0,76%ige Na&sub2;S&sub2;O&sub5; wurden zu 100 ml des Abwassers, welches auf pH 4 eingestellt war, zugegeben. Nach 30 min werden NaOH bis pH 8,5 und dann eine anionische Polymerlösung zugegeben, um 0,5 ppm des anionischen Polymers zu ergeben. Das ausgefällte Cr(OH)&sub3; wurde abfiltriert und das Filtrat mit UV/H&sub2;O&sub2;/O&sub3; gemäß den in Beispiel I angegebenen Arbeitsschritten oxidiert, mit der Ausnahme, daß Proben in 15 min Intervallen erhalten wurden. Die Gesamtzeit der Oxidation betrug 60 min, das Volumen des Abwassers umfaßte 1.800 ml, die gesamte H&sub2;O&sub2;-Dosis betrug 4,7 ml 30%iges H&sub2;O: und die Ozondosis betrug 21,5 mg/min. Die Abnahme des Methylenchlorids wurde wie in Beispiel 11 beschrieben gemessen. Tabelle 6 Labortestergebnisse mit vorbehandeltem Abwasser vom Farbabbeizen. Methylenchlorid vs. Reaktionsdauer Zeit (min) Methylenchlorid (ppm) N.D. nicht nachweisbarWastewater from paint stripping containing methylene chloride was pretreated to remove chromate ion and paint particles. The pretreatment consisted of using sodium metabisulfite to reduce the chromate ion to Cr3+ and then adding sodium hydroxide and an anionic polymer solution to form a rapidly settling Cr(OH)3 precipitate. Three ml of 0.76% Na2S2O5 was added to 100 ml of the wastewater adjusted to pH 4. After 30 min, NaOH was added to pH 8.5 and then an anionic polymer solution was added to give 0.5 ppm of the anionic polymer. The precipitated Cr(OH)3 was filtered off and the filtrate was washed with UV/H2O2/O3. oxidized according to the procedures given in Example I, except that samples were obtained at 15 min intervals. The total oxidation time was 60 min, the volume of waste water was 1800 ml, the total H₂O₂ dose was 4.7 ml of 30% H₂O, and the ozone dose was 21.5 mg/min. The decrease in methylene chloride was measured as described in Example 11. Table 6 Laboratory test results with pretreated wastewater from paint stripping. Methylene chloride vs. reaction time Time (min) Methylene chloride (ppm) ND not detectable

Claims (8)

1. Verfahren zum Oxidieren von Bestandteilen organischer Verbindungen in einer wäßrigen Lösung, wobei bei dem Verfahren die wäßrige Lösung Ozon, Wasserstoffperoxid und Ultraviolettbestrahlung in Mengen ausgesetzt wird, die ausreichen, den Betrag an Bestandteilen organischer Verbindungen in der Lösung wesentlich zu verringern.1. A process for oxidizing organic compound constituents in an aqueous solution, the process comprising exposing the aqueous solution to ozone, hydrogen peroxide and ultraviolet radiation in amounts sufficient to substantially reduce the amount of organic compound constituents in the solution. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die wäßrige Lösung Grundwasser ist.2. The method of claim 1, wherein the aqueous solution is groundwater. 3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die wäßrige Lösung Industrie-Abwasser ist.3. A process according to claim 1, wherein the aqueous solution is industrial waste water. 4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die wäßrige Lösung Trinkwasser ist.4. The method of claim 1, wherein the aqueous solution is drinking water. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die wäßrige Lösung halogenhaltige und/oder teilweise sauerstoffangereicherte Kohlenwasserstoffbestandteile als Bestandteile organischer Verbindungen enthält.5. Process according to one of the preceding claims, in which the aqueous solution contains halogen-containing and/or partially oxygen-enriched hydrocarbon components as components of organic compounds. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der organische Bestandteil Methylenchlorid ist.6. A process according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic component is methylene chloride. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der organische Bestandteil Methanol ist.7. Process according to one of claims 1 to 4, in which the organic component is methanol. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Temperatur der wäßrigen Lösung während der Zeit, in der sie dem Ozon, Wasserstoffperoxid und ultraviolettem Licht ausgesetzt ist, erhöht ist.8. A process according to any preceding claim, wherein the temperature of the aqueous solution is increased during the time it is exposed to the ozone, hydrogen peroxide and ultraviolet light.
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