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Title:
METHOD FOR PREPARING ALKALINE SOLUTIONS CONTAINING AROMATIC POLYMERS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/042912
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method which enables the reliable and pure separation of aromatic polymers that are precipitable by acidification, as found in particular in waste water from cellulose production, from an alkaline solution. In order to achieve good separability, in particular by filtration, the polymers are precipitated by reducing the pH value at a relatively low temperature, typically between 15 and 60 �C, before then reheating the dispersion until it converts to a filterable form, typically between 50 and 90 �C. The product thus separated by filtration, for example, can be washed and then dried at high temperature, in particular up to 110 �C, without its turning black.

Inventors:
ABAECHERLI ALFRED (CH)
DOPPENBERG FRANK (CH)
Application Number:
PCT/IB1998/000512
Publication Date:
October 01, 1998
Filing Date:
March 20, 1998
Export Citation:
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Assignee:
GRANIT SA (CH)
ABAECHERLI ALFRED (CH)
DOPPENBERG FRANK (CH)
International Classes:
B01D36/04; C09K23/50; B01D21/00; D21C11/00; (IPC1-7): D21C11/00; C08H5/02
Foreign References:
US3984362A1976-10-05
EP0224721A11987-06-10
EP0364632A11990-04-25
Attorney, Agent or Firm:
Haffner, Thomas M. (Wien, AT)
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Claims:
Patentansprüche :
1. Verfahren zur Aufbereitung von durch Ansäuern ausfällbare aromatische Polymere enthaltenden alkalischen Lösungen, wel ches die Abtrennung dieser Polymere in fester Form und die Trocknung an Luft bei normalem Druck und unter Anwendung von Temperaturen zwischen 40° und 110°C ohne Schwarzwerden gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung angesäuert und danach erhitzt und der resultierende Niederschlag als Feststoff abgetrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auszufällenden Polymere die folgenden Kriterien er füllen : a) ein Maximum auf der Viskositätskurve von unter pH 8 oder b) einen unteren Inflexionspunkt auf der Titrationskurve von unter pH 6,5.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine oder mehrere der folgenden Bedingungen : a) die Ausfällung erfolgt bei einer Temperatur zwischen 0 und 90°C, vorzugsweise 15 und 60°C ; b) die Ausfällung erfolgt bei einem pHWert von 0 bis 3 Einheiten unter dem pHWert des Inflexionspunktes der schwach sauren Gruppen der Polymere auf ihrer Titrationskurve, c) die Temperaturspanne des Wiederaufheizens liegt zwi schen 2 und 100°C, vorzugsweise bei 20° bis 50° C ; d) die verwendete Säure ist eine Mineraloder organische Säure, die in flüssiger Form zugegeben (z. B. HCl, H2SO4, HN03, H2PO4, Essigsäure) und/oder in gasförmiger Form eingeleitet (C02) wird ; e) der aus einer solcher Behandlung der Lösung resultie rende Niederschlag wird durch ein herkömmliches Verfahren oder eine Kombination von herkömmlichen Verfahren der physikali schen Abtrennung eines unlöslichen Stoffs, wie insbesondere Filtration, Zentrifugation, Flotation oder Sedimentation, ab getrennt ; f) im Fall der Filtration wird der im Filter zurück bleibende Kuchen mit Wasser, vorzugsweise mit warmem Wasser zwischen 35 und 100°C, gewaschen ; g) die Ausfällung erfolgt bei einem pHWert unter einem Maximum der sich mit variablem pH ändernden Viskosität der Flüssigkeit, jedoch nicht mehr als 3 pHWerte unter demselben.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, angewendet bei alkalischen Lösungen, nämlich a) Abwässern von der ZellstoffProduktion aus natürlichen lignocellulosehaltigen Stoffen, wie Holz oder anderen Faser teilen von Pflanzen, wie Stroh von verschiedenen Getreiden (Reis, Weizen, Gerste, etc.), Stiele von Hanf, Flachs, Abaca, Sorghum, Miskanthus, Kenaf od. dgl., b) alkalischen Lösungen von bei saurem pH ausfällbaren Ligninen, c) Lösungen von Polymeren, die ihrerseits von einem Verfahren nach den vorliegenden Ansprüchen stammen und in einem alkalischen Medium durch Zugabe einer Base und/oder von Wasser wiedergelöst werden, d) alkalischen Lösungen von anderen unter alkalischen Bedingungen löslichen und bei saurem pH ausfällbaren aroma tischen Polymeren, wie Tanninen oder e) alkalischen Lösungen eines jeden oder mehrerer der obengenannten Polymere in Mischung mit anderen Polymeren oder anderen organischen oder anorganischen Produkten.
5. Verfahren nach Anspruch 4 zur Verwendung für in Lösung befindliche Polymere, welche vor dem Ausfällen oder nach dem Abtrennen und neuerlichen Lösen in alkalischer Lösung chemi schen Veränderungen unterzogen werden, u. zw. insbesondere a) durch Erhöhung, Einführung oder Verringerung von polaren chemischen Gruppen, wie Carboxylgruppen, Aminen und Amiden, Sulfonaten, Nitrogruppen, Propfung von organischen oder anorganischen Molekülen mittels Veretherung oder Ver esterung ; oder b) durch Änderungen von funktionellen Gruppen in Kombination mit der Verringerung oder Erhöhung des mittleren Molekulargewichts sowie Änderungen in deren Verteilung, u. zw. über die genannten Reaktionen sowie insbesondere Reaktionen, wie Oxidationen mittels Sauerstoff, Wasserstoffperoxid, Ozon oder anderen Oxidationsmitteln, Oxoammonolyse, Polymeri sationen, elektrochemische oder enzymatische Reaktionen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeich net durch die zusätzliche Anwendung einer oder mehrerer der folgenden Maßnahmen zur Verbesserung der Filtration : a) kontinuierliches und gleichmäßiges Rühren während des gesamten Prozesses ; b) Reifung während wenigstens 2 min, vorzugsweise bis 60 min unter Konstanthalten der Temperatur nach dem Wiederauf heizen, gegebenenfalls unter kontinuierlichem und gleichmäßi gem Rühren ; c) Abkühlen nach dem Wiederaufheizen unter Verringerung der Temperatur um mindestens 5°C, vorzugsweise mindestens 20°C, und höchstens bis auf 0°C ; d) Anwendung einer Sedimentation und einer Abtrennung der flüssigen Phase vor der Filtration oder Zentrifugation ; e) Verfahren aus Punkt d) unter Ausführen nur eines teil weisen Wiederaufheizens um mindestens 2°C, vorzugsweise zwi schen 5 und 20°C, und unter Ausführen eines zweiten Wiederauf heizens nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 4 am Sediment nach Abtrennung der flüssigen Phase ohne neuerliche Zugabe von Säure ; f) Verfahren aus Punkt e), gefolgt von einer zweiten Sedimentation vor der Filtration oder Zentrifugation.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeich net durch die zusätzliche Anwendung vor der Ausfällung eines oder mehrerer Verfahren zur Verbesserung der Ausfällung, wie Zugabe von Flockungsmitteln, beispielsweise Eisenchlorid oder Aluminiumsulfat, Zugabe von Polyelektrolyten oder Elektro Flockulation, und dies a) direkt an der Mischung oder b) am Filtrat nach der Abtrennung mit nachfolgend neuer licher Abtrennung.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeich net durch die Abtrennung von verschiedenen Polymerfraktionen in mehreren Stufen durch Absenken des pHWerts in jeder Stufe auf den bei der gewünschten Fraktion in der Viskositätskurve als Maximum erkennbaren Wert.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekenn zeichnet durch eine Polymerkonzentration in den Lösungen von unter 10 Gew. %, vorzugsweise zwischen 0,5 und 6 Gew. %, bezogen auf die Trockensubstanz, welche Lösungskonzentration a) aus einem Herstellungprozeß, dessen Lösung ein Abwas ser darstellt, b) aus einer Verdünnung mit Wasser, c) aus einer Verdünnung mit einem anderen, verdünnteren Abwasser stammt.
10. Verwendung der Produkte nach einem der Ansprüche 1 bis 9 a) als Copolymer in Duroplasten (Epoxy, Polyurethanen, Polystyrolen, phenolischen Harzen, Harzen auf Basis von Mela minen) oder Thermoplasten ; b) als Zusatzstoffe für diese Kunststoffe (Antioxidan tien, Fabrikationshilfen, Dispergierungsmittel für Pigmente, Emulgierungsmittel, flammwidrige Produkte) ; c) als Verbindung in der Formulierung von Klebstoffen be der Herstellung von Bauplatten auf der Basis von pflanzlichen Fasern ; d) als oberflächenaktive Mittel : Dispergierungsmittel u. a. für Beton, Gips, Farbstoffe ; als Emulgatoren für Öl, Bitumen, Asphalt, Vitamine und andere vitaminähnliche Stoffe, wie Karotin, als Tenside ; e) als Komplexbildner : Sequestriermittel und Chelate für WasserWeichmacher, Flockungsmittel, Ionenaustauscher und zur Fixierung von Schwermetallen oder Mikronährstoffen ; f) als hochreines Produkt auf dem Gebiet der Ernährung und Medizin mit emulgierenden, dispergierenden, antioxidieren den, antibakteriellen, antiviralen und verdauungsregulieren den, insbesondere antidiarrhoetischen Eigenschaften zur Ver besserung der energetischen Ausbeute von Nahrungsmitteln oder direkt als Nahrungsmittel für Lebewesen ; g) als Korrosionsschutz ; h) als Adsorptionsoder Absorptionsmittel zum Fixieren von schädlichen oder starkriechenden Gasen, wie Stickoxiden, Schwefelsubstanzen oder Ammoniakdämpfen, oder chemischen Pro dukten in flüssiger Phase, wie z. B. Ammoniak in Tiergülle ; i) als Mittel gegen Kesselstein ; j) als Zerkleinerungsund Mahlzusatz von Klinker und anderen Produkten mit erhöhter Härte ; k) zur Destabilisierung von Ölemulsionen ; 1) zur Koagulation von Proteinen.
Description:
Verfahren zur Aufbereitung von aromatische Polymere enthalten- den alkalischen Lösungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufbereitung von durch Ansäuern ausfällbare aromatische Polymere enthalten- den alkalischen Lösungen, welches die Abtrennung dieser Poly- mere in fester Form und die Trocknung an Luft bei normalem Druck und unter Anwendung von Temperaturen zwischen 40° und 110°C ohne Schwarzwerden gestattet.

Die meisten aromatischen Polymere sind unter alkalischen Be- dingungen leicht löslich. In bestimmten Fällen, wie bei durch alkalisches Laugen von Holz gewonnenen Ligninen, ermöglicht eine Ansäuerung die Ausfällung und Abtrennung derselben. Das dabei auftretende Problem besteht darin herauszufinden, ob das ausgefällte Produkt filtriert und getrocknet werden kann. Es fällt nämlich häufig in gelatineuser Form aus und ist dann nicht zentrifugierbar und noch weniger filtrierbar. Selbst in den Fällen, in denen eine Abtrennung durch Filtrieren oder Zentrifugieren möglich ist, tendiert das daraus resultierende Produkt dazu, beim Trocknen schwarz zu werden. Dies trifft häufig bei Ligninen zu, die chemischen Veränderungen unterzo- gen wurden, im Zuge derer Gruppen eingeführt werden, welche die Polarität der Moleküle erhöhen, d. h. die Wasserlöslichkeit verbessern. Es ist somit sehr schwierig ein Verfahren zu fin- den, mit welchem die Abtrennung von Produkten guter Qualität möglich ist und welches bei jeder Art von ausfällbaren aroma- tischen Polymeren funktioniert. Dazu kommen noch die Probleme in Zusammenhang mit geringen Konzentrationen (unter 15 Gew. % Polymere). Es ist häufig unmöglich, in solchen Fällen Polymere abzutrennen, auch wenn die nachfolgend beschriebenen, bekann- ten Verfahren für dieselben Polymere in höheren Konzentration- nen wirksam sind. In Anbetracht der erhöhten Investitions- kosten und des erhöhten Energieverbrauchs bei industriellen Anlagen bietet Konzentrieren durch Eindampfen auch keine Lö- sung für dieses Problem. Es geht vielmehr darum, eine alterna-

tive Methode zu finden, die zuverlässig und wirtschaftlich ist.

In der Literatur findet sich eine große Anzahl an Vorschlägen zur Abtrennung dieser Art von Polymeren, insbesondere Lig- ninen, und zur Verbesserung der Filtrierbarkeit. Bei diesen Verfahren geht es um den Einsatz einer Mineral-oder organi- schen Säure zum Absenken des pH-Werts bei einer relativ hohen, optimierten Temperatur und anschließende Filtration des resul- tierenden Niederschlags ohne neuerliches Aufheizen (Wienhaus et al., Papier 1990 (11), S. 563-569 ; Binglin, Water Treatment 1988 (3), S. 445-454 ; Alen et al., Tappi 1979 (11), S. 108- 110).

Ein Verfahren mit welchem es möglich wäre, das abgetrennte Produkt filtrierbar und trockenbar zu machen, welches dabei aber für jede Art von aromatischen Polymeren, für die es einen Ausfällungs-pH-Wert in wässerigem Medium gibt, wirksam ist, ist bisher nicht bekannt geworden.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, die oben beschriebenen Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Lösung angesäuert und danach erhitzt und der resultierende Niederschlag als Feststoff abgetrennt wird. Diese Verfahrens- weise mag widersinning erscheinen, weil bei der Kältefällung eine Mischung erzeugt wird, die äußerst zähflüssig ist und ein sehr gelatinöses Aussehen hat. Außerdem können die in dieser zähflüssigen Suspension enthaltenen ausgefällten Polymere weder durch Zentrifugieren noch durch Filtrieren noch durch andere Methoden abgetrennt werden. Die Suspension wird erst bei neuerlichem Erhitzen flüssiger und überschreitet zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Schwelle (je nach Polymertyp um 40- 80°C), bei welcher sie überraschenderweise filtrierbar wird und auch nicht zu unerwünschten Verfärbungen beim Trocknen Anlaß gibt. Die exakte Temperatur, bei welcher eine gute

Filtration möglich wird, hängt stark vom jeweiligen Polymer ab und muß für jeden Fall optimal gewählt werden.

Das überraschende Element besteht darin, daß es sich hier nicht um ein wärmetechnisch umkehrbares Verfahren handelt. Es ist unbedingt notwendig, bei einer relativ kühlen Temperatur auszufallen und danach zu erwärmen. Fällt man bei einer optimalen Temperatur aus, ohne nach der Ausfällung neuerlich aufzuheizen, kann man in bestimmten Fällen zwar eine ver- tretbare Filtrierbarkeit erzielen, das Ergebnis liegt aber noch weit weg von jener Wirkung, die mit dem vorgeschlagenen Verfahren erreicht wird : die Filtration erfolgt weniger schnell, und in den meisten Fällen, beispielswiese bei Polyme- ren mit einem relativ niedrigen Ausfällungs-pH-Wert von unter 5, wird das Polymer beim Trocknen vollkommen schwarz.

Besonders gute und reproduzierbare Ergebnisse konnten hierbei dann erzielt werden, wenn die auszufällenden Polymere die Kriterien aufweisen, daß ein Maximum auf der Viskositätskurve von unter pH 8 liegt, oder ein unterer Inflexionspunkt sich auf der Titrationskurve von unter pH 6,5 befindet.

Der Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß sie die Her- stellung von Produkten mit sehr niedrigen Gehalten an wasser- löslichen Mineralstoffen, insbesondere Natriumsalzen und Hemi- cellulosen, zu sehr geringen Kosten ermöglicht. Bei der Ver- wendung der Produkte zum Beispiel als Copolymere bei Plastik- materialien (Duroplasten oder Thermoplasten) ist die Reinheit ein wichtiger Faktor für die technischen Daten (mechanischen Eigenschaften, Abwesenheit von Elektrolyten, wie Natrium, für die elektrische Isolationsfähigkeit, etc.) des Endmaterials.

Da das Produkt unter Verwendung beispielsweise eines Büchner- Filters oder Bandfilters leicht filtrierbar ist, können näm- lich die Salze durch Waschen entfernt werden. Insbesondere im Fall von stark verdünnten Lösungen, beispielsweise Abwässern aus bestimmten Zellstofffabriken mit erhöhtem Waschwasserver- brauch, gestattet das beschriebene Verfahren die Abtrennung

eines Qualitätprodukts zu einem wettbewerbsfähigen Preis, da die zum Eindampfen notwendige Energie gespart wird.

Die Filtration kann noch weiter verbessert werden, wenn das Produkt nach dem Wiederaufheizen einige Minuten lang unter mittlerem bis kräftigem und sehr gleichmäßigem Rühren reifen gelassen wird. Diese Reifezeit muß jedoch beschränkt werden.

Wird sie über einen sehr langen Zeitraum ausgedehnt, bei- spielsweise indem die Flüssigkeit mehrere Stunden lang in warm stehen gelassen oder abkühlen gelassen wird, nimmt die Filtra- tionszeit wieder zu. Außerdem führt eine Abkühlung der Flüs- sigkeit nach der Hauptstufe des Wiederaufheizens oder gegebe- nenfalls nach einer zusätzlichen Reifezeit noch zu einer Er- höhung der Filtrationsgeschwindigkeit.

Als weiteren fakultativen Schritt gestattet die Erfindung eine Sedimentation des Polymers vor der Filtration. Dadurch ist eine Reduktion der zu filtrierenden Wassermenge um einen Faktor über 5, der bis über 20 hinausgehen kann, möglich. Bei der Befolgung des gesamten erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs ist der entscheidende Faktor zur Ermöglichung der Sedimenta- tion der pH-Wert. Ist dieser nicht ausreichend niedrig, setzt sich das Produkt nicht ab, auch wenn es filtrierfähig ist.

Dieser pH-Wert liegt typischerweise mindestens einen Punkt un- ter dem Maximum der Viskositätskurve. Ist der pH-Wert hingegen zu niedrig, kann die Filtrationsgeschwindigkeit wieder lang- samer werden.

Weitere Zusatzbehandlungen können vor oder nach der Ausfällung sowie vor oder nach dem Erhitzen durchgeführt werden : die Zu- gabe von Flockungsmitteln (FeCl3, A12 (SO4) 3) oder von Poly- elektrolyten (z. B. vom Acryltyp) sowie eine elektrolytische Ausflockbehandlung. Durch diese Maßnahmen läßt sich die Ab- trennbarkeit weiter verbessern und auch die Menge an ab- trennbaren Feststoffen erhöhen, da sie auch die Ausfällung von zusätzlichen Polymerfraktionen gestatten. Besonders groß ist die Wirksamkeit der Flockungshilfsmittel in den meisten Fäl-

len, wenn sie vor der Ansäuerung und vor dem Erhitzen zu- gegeben werden.

Andererseits ermöglicht dieses Verfahren die Schaffung einer großen Vielfalt von neuen technischen Lösungen zur Gewinnung von Polymeren mit speziellen, an die Erfordernisse angepaßten Eigenschaften. Dank der verbesserten Abtrennung der Polymere wird es nämlich möglich, chemische Veränderungen in wässeriger alkalischer Phase vorzunehmen, ohne daß das Produkt dadurch schwieriger abzutrennen und zu reinigen wäre. Zu den Reak- tionen, die bei derartigen Veränderungen stattfinden können, gehören alle jene Reaktionen, die chemische Gruppen einführen, welche die Ladungsverteilung und damit das Präzipitationsver- halten ändern : Veretherung (Methylierung, Ethylierung, Carb- oxymethylierung, Alkoxylierung mit Epoxy, etc.) und Ver- esterung (Sulfonierung, Nitrierung, Reaktionen mit organischen Säuren oder Disäuren, etc.). Genannt seien auch die chemischen Reaktionen, die neue funktionelle Gruppen durch Abbau des Polymers bilden : Oxidationen, beispielsweise mit Sauerstoff, Wasserstoffperoxid, Ozon, Oxidationssalzen, wie Periodaten oder Permanganaten, Oxoammonolyse, oxidative oder reduktive elektrochemische Reaktionen oder enzymatische Reaktionen.

Diese Reaktionen können sogar die Molekulargrößenverteilung beeinflussen und insbesondere eine Verringerung der mittleren Molekulargröße, aber auch Kondensationen bewirken.

Diese Reaktionen können an Lösungen ausgeführt werden, welche aus bereits zuvor abgetrennten Polymeren hergestellt wurden, oder aber sie können direkt an Abwässern durchgeführt werden, ohne daß es notwendig wäre, das Polymer zuvor abzutrennen und wieder in Lösung zu bringen. Einige dieser Modifikationen, zum Beispiel Oxidationen, können sogar die Filtration begünstigen, wenn das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird, was bei bekannten Verfahren nicht der Fall ist.

Dies kann dadurch erklärt werden, daß das vorgeschlagene Ver- fahren umso besser wirkt, je tiefer das Maximum der Viskosität

in Funktion des pH liegt oder umso tiefer der untere Infle- xionspunkt auf der Titrationskurve sich befindet. Zum guten Funktionieren desselben ist eine gewisse Polarität des Poly- mers (Carboxyl-oder andere polare Gruppen in genügender An- zahl) unabdingbar. Zum Beispiel können gewisse schwachpolare Polymere, die schon bei pH-Werten zwischen 8 und 9 ausfallen, durch dieses Verfahren nicht ohne weiteres in eine filtrier- bare Form gebracht werden. Die Natur der eingesetzten Säure kann sogar bei gleichem pH-Wert von Bedeutung sein. Polarere Säuren zeigen bessere Wirkung als unpolare und werden bei höheren pH-Werten des Inflexionspunktes bevorzugt ggf. gemein- sam mit C02 eingesetzt.

Diese Veränderungen gestatten auch die Beeinflussung und Steu- erung der Eigenschaften der Polymere, die dann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens abgetrennt und in gewerblich nutzbarer Form rückgewonnen werden können. Aufgrund ihrer spe- ziellen Eigenschaften stellen diese Polymere daher Hochlei- stungsprodukte zur Verwendung in Plastikmaterialien als Co- polymere, Füllstoffe oder Zusatzstoffe (Antioxidantien, Her- stellungshilfen, Dispergierungsmittel für Pigmente, Emulga- toren, flammwidrige Stoffe) dar. Sie können auch als ober- flächenaktive Mittel (Dispergierungsmittel, Emulgatoren, grenzflächenaktive Stoffe), als Komplexbildner (Sequestrier- mittel, Chelate, Fixiermittel für Schwermetalle) und auf dem Gebiet der Ernährung und der Medizin als hochreines Produkt mit emulgierenden, dispergierenden, antioxidierenden, antibak- teriellen, antiviralen und verdauungsregulierenden (antidiar- rhoetischen) Eigenschaften zur Verbesserung der energetischen Ausbeute von Nahrungsmitteln eingesetzt werden.

Auf dem industriellen Sektor, insbesondere in Zellstofffabri- ken, kann das Filtrat nach Abtrennung der Polymere mittels herkömmlicher Wasseraufbereitungssysteme, wie biologischen an- aeroben und/oder aeroben Behandlungen und Oxidation in feuch- ter Phase, aufbereitet werden. Die biologische Behandlung wird insbesondere aufgrund der Verringerung der Beladung mit aroma-

tischen Polymeren, welche als Inhibitoren wirken, erleichtert.

Im Fall der feuchten Oxidation trägt das Lignin durch den Ge- winn aufgrund seines Verkaufs zur wirtschaftlichen Rentabili- tat des gesamten Aufbereitungsverfahrens bei. So gestattet die vorliegende Erfindung die Schaffung eines rentablen Systems zur Aufbereitung von industriellen Abwässern.

Ein weiterer bedeutender Vorteil des erfindungsgemäßen Verfah- rens besteht in einem viel geringeren Wassergehalt des Poly- mers nach der Abtrennung, insbesondere nach der Filtration. In den Fällen, in denen eine Abtrennung der Polymere mit be- stehenden Methoden möglich ist, liegen die Wassergehalte häu- fig im Bereich von 75 bis 85 Gew. %. Bei denselben Konzen- trationen gestattet die neue Methode eine Wasserreduktion bis zu 50 Gew. %. Dies entspricht einem Faktor zwischen 3 und 5,6 für die zum Trocknen notwendige Energiemenge.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungsfiguren und von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeich- nung zeigen Fig. 1 eine Titrationskurve für die Schwarzlauge nach Beispiel 1, Fig. 2 eine Abhängigkeit der Viskositätswerte vom pH-Wert für die Schwarzlauge nach Beispiel 1 und Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. 2 für die Schwarzlauge nach Beispiel 5.

Beispiel l Schwarzlauge aus Stroh mit einem CSB von 115 g/l und einem Ge- samtalkaligehalt ausgedrückt in Natriumhydroxid von 17,4 g/l, einem Inflexionspunkt auf der Titrationskurve bei pH 2,9, wie in Fig. 1 dargestellt, sowie einem Maximum auf der Viskositäts- kurve bei pH 2,1, wie in Fig. 2 dargestellt, wird bei einer Temperatur von 85°C mit Schwefelsäure auf pH 1,0 angesäuert.

Der daraus resultierende Niederschlag geht durch jegliche Art von Filterpapier.

Die gleiche Lauge wird bei einer Temperatur von 35°C mit Schwefelsäure auf pH 1,0 angesäuert. Der daraus resultierende Niederschlag verstopft fast sofort jede Art von Filterpapier und ist weder durch Sedimentation noch durch Zentrifugation abzutrennen.

Das aus derselben Lauge durch Ausflockung unter Verwendung von Polyelekrolyten und durch Zentrifugation abgetrennte Lignin bekommt ein kohleartiges Aussehen, wenn es an der Luft ge- trocknet wird und hat einen Aschengehalt von 27,2 %.

200 ml der gleichen Lauge werden bei einer Temperatur von 35°C mit Schwefelsäure auf pH 1,0 angesäuert, auf 85°C erhitzt und 10 min lang unter gleichmäßigem Rühren während des gesamten Prozesses auf dieser Temperatur gehalten. Die Suspension wird danach auf 30°C abgekühlt. Diese Flüssigkeit ist sedimentier- bar und läßt sich über ein Büchner-Filter mit 7 cm Durchmesser in einem Zeitraum von 7 min filtrieren. Die Waschung mit 50 ml Wasser dauert 5 min. Der in einem Ofen bei 80°C getrocknete Kuchen hat eine klare gelbe Farbe, einen Aschengehalt von 1 Gew. %, einen Gehalt an Carboxylgruppen von einem Milliäquiva- lent pro Gramm Trockensubstanz und wiegt 7,9 g. Das Filtrat hat einen CSB von 65,7 g/l.

Werden 200 ml bei 85°C mit 25 ppm eines kationischen Acryl- amidflockulierungsmittels versetzt und anschließend bei pH 2,0 ausgefällt, so beträgt die Filtrationszeit 30 min. Wird das Flockulierungsmittel bei 25°C zugegeben und die Ausfällung bei derselben Temperatur und bei pH 2,0 durchgeführt beträgt die Filtrationszeit nach Erhitzen auf 85°C nur 8 min.

Beispiel 2 200 ml Schwarzlauge aus Papierhanf mit einem CSB von 165 g/l, einem Gesamtalkaligehalt ausgedrückt in Natriumhydroxid von 57,5 g/l, einem Inflexionspunkt auf der Titrationskurve bei pH 6 und einem Maximum auf der Viskositätskurve bei pH 5,5, wer-

den bei einer Temperatur von 65°C mit Schwefelsäure auf pH 5 angesäuert. Diese Flüssigkeit läßt sich in einem Zeitraum von 30 min über ein Büchner-Filter mit 7 cm Durchmesser filtrie- ren. Die Waschung mit 10 ml Wasser dauert 30 min. Der Kuchen enthält 80 Gew. % Feuchtigkeit. Er wird in zwei Teile geteilt.

Der erste wird mehrere Tage lang bei Umgebungstemperatur ge- trocknet und weist dann eine stark dunkelbraune Farbe auf und wiegt 8,2 g. Der zweite Teil wird in einem Ofen bei 80°C ge- trocknet und wird vollkommen schwarz und sehr hart und spröde.

Er wiegt 7, 9 g. Der Aschengehalt der beiden Teile beträgt 1 Gew. %. Waschen mit mehr als 10 ml Wasser ist nicht möglich, da dies zur Blockierung des Filters führt.

200 ml derselben Lauge werden bei einer Temperatur von 35°C mit Schwefelsäure auf pH 5 angesäuert und danach unter gleich- mäßigem Rühren während des gesamten Prozesses auf 65°C er- hitzt. Diese Flüssigkeit läßt sich über ein Büchner-Filter mit 7 cm Durchmesser in einem Zeitraum von 9 min filtrieren. Die Waschung mit 50 ml Wasser dauert 4 min. Der Kuchen enthält 50 Gew. % Feuchtigkeit. Getrocknet in einem Ofen bei 80°C, hat er eine hellbraune Farbe und einen Aschengehalt von 0,1 Gew. %.

Beispiel 3 10 g des Produkts aus Beispiel 2 werden in 100 ml Wasser mit 1 g NaOH und 3 g Ethylenoxid gelöst. Die Lösung wird 10 h lang reagieren gelassen. Sie wird danach bei einer Temperatur von 65°C mit Schwefelsäure auf pH 5 angesäuert. Diese Flüssigkeit läßt sich in einem Zeitraum von 2 h über ein Büchner-Filter mit 7 cm Durchmesser filtrieren. Die Waschung mit 50 ml Wasser dauert 1 h. Das resultierende Produkt wird nach dem Trocknen bei Umgebungstemperatur vollkommen schwarz und sehr hart und spröde.

Die gleiche Lösung nach der Umsetzung mit Ethylenoxid wird bei 35°C angesäuert, auf 65°C erhitzt und 10 min lang unter gleichmäßigem Rühren während des gesamten Prozesses auf dieser

Temperatur gehalten. Die Suspension wird danach auf 30°C abgekühlt. Diese Flüssigkeit läßt sich in einem Zeitraum von 4 min über ein Büchner-Filter mit 7 cm Durchmesser filtrieren.

Die Waschung mit 50 ml Wasser dauert 30 s. Der Kuchen enthält 50 Gew. % Feuchtigkeit. Getrocknet in einem Ofen bei 80°C, hat er eine hellbraune Farbe und einen Aschengehalt von 0,1 Gew. %.

Beispiel 4 1 1 Abwasser von der Zellstoff-Produktion aus Stroh am Ausgang der biologischen Aufbereitung mit einem CSB von 3 g/l werden bei einer Temperatur von 35°C mit Schwefelsäure auf pH 0,5 angesäuert und danach unter gleichmäßigem Rühren während des gesamten Prozesses auf auf 40°C erhitzt. Die Suspension wird danach 15 min absetzen gelassen und die überstehende Flüs- sigkeit wird abgetrennt. Sie hat einen CSB von 0,9 g/l. Das resultierende Volumen beträgt 200 ml. Diese Flüssigkeit wird danach auf 65°C erhitzt und nochmals 15 lang absetzen gelassen und dekantiert. Das verbleibende Volumen beträgt dann 50 ml.

Es läßt sich über ein Büchner-Filter mit 7 cm Durchmesser in- nerhalb von 1 min filtrieren. Die Waschung mit 50 ml Wasser dauert 15 s. Der in einem Ofen bei 80°C getrocknete Kuchen hat eine hellbraune Farbe und einen Aschengehalt von 1 Gew. %.

Beispiel 5 200 ml der Schwarzlauge wie in Beispiel 1 werden mit 3 g Calziumoxid versetzt und während 10 Stunden bei 60°C umge- rührt. Diese Flüssigkeit hat zwei Maxima für die Viskosität eines bei pH 11, 1 und eines bei pH 5,3, wie in Fig. 3 dar- gestellt. 50 ml dieses Musters werden bei 60°C durch Einblasen von C02 bis zu pH 9,0 angesäuert. Die resultierende Flüs- sigkeit ist unfiltrierbar und wird während 5 Minuten mit 4500 Umdrehungen pro Minute zentrifugiert. Nach der anschließenden Trennung der beiden Phasen liegen 40 g in der sedimentierten Phase und nur 10 g in der flüssigen Phase.

Weitere 50 ml werden unter stetigem Rühren bei 20°C ebenfalls mit C02 auf pH 9,0 gebracht und anschließend während 20 Minu- ten bei 60°C gehalten. Diese Flüssigkeit ergibt bei Zentrifu- gation ein Verhältnis Sediment zu Flüssigphase von 1 zu 3.