DE2309365C3

DE2309365C3 - Verfahren zur Schaumzerstörung

Info

Publication number: DE2309365C3
Application number: DE2309365A
Authority: DE
Inventors: Michel Ramonville Saint Agne Roustan
Original assignee: Pechiney Ugine Kuhlmann SA
Current assignee: Pechiney Ugine Kuhlmann SA
Priority date: 1972-02-29
Filing date: 1973-02-24
Publication date: 1982-04-29
Also published as: US3965034A; JPS48100374A; FR2173728B1; JPS5325311B2; DE2309365A1; DE2309365B2; FR2173728A1

Description

verwendet werden, in der π eine ganze Zahl zwischen 3 und 9 und X eine funktionell Gruppe ist, die mit dem Material der Füllkörper eine stabile Verbindung zu bilden vermag.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, da* h gekennzeichnet, daß als Füllkörper Raschigringe. Schnitzel oder Späne verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Füllkörper aus Polytetrafluoräthylen verwendet werden.

5. Anwendung des Verfahr.ins nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auf die Technik der Anreicherung, Fraktionierung und Trennung durch Schäumen.

Das Problem der Schaumzerstörung tritt häufig auf, wenn es sich um ungewollten Schaum, der beispielsweise durch Gärung, Mischen oder Handhaben von Reaktionsteilnehmern oder in Färbeflotten entsteht, oder um absichtlich erzeugten Schaum bei den Verfahren der Anreicherung, Trennung und Fraktionierung durch Schäumen handelt.

Zahlreiche Vorschläge zur Schaumzerstörung wurden gemacht, jedoch ist keine der vorgeschlagenen Lösungen völlig befriedigend. Bekannt ist die Schaum zerstörung durch Schleudern, chemisches und thermisches Einwirken und Einwirken von Ultraschall auf den Schaum. Die Wirksamkeit der Schaumzerstörung durch Schleudern ist sehr unsicher. Diese Arbeitsweise ist kompliziert und erfordert einen hohen Energieverbrauch und führt häufig zu einer Trocknung des Schaums, ohne ihn zu zerschagen. Bei der Schaumzerstörung durch chemisches Einwirken wird ein Schaumverhütungsmittel zugesetzt, das den Schaum zerstört. Die verwendeten Schaumverhütungsmittel, z. B. Siliconöle, sind häufig teuer und werfen Verunreinigungsprobleme auf. Der Schaumzerstörung durch thermische Einwirkung iiegt die Tatsache zugrunde, daß eine starke Erhöhung oder Senkung der Temperatur die Stabilität des Schaums zerstören kann. Bei dieser Art der Schaumzerstörung ist jedoch die Zufuhr einer häufig großen Energiemenge erforderlich. Ferner können hierbei gewisse zerbrechliche Moleküle gespalten werden. Bei der Schaumzerstörung durch Schalleinwirkung wird mit Ultraschall gearbeitet Diese Methode ist nicht wirtschaftlich und ermöglicht die Zerstörung eines nur sehr geringen Schaumvolamens.

In der GB-PS 486 229 ist ein Destillierapparat beschrieben, in dem der Verdampfungs- und Kondensierteil durch einen Kanal 4 miteinander verbunden sind. In diesem Kanal befindet sich eine den gesamten Strömungsquerschnitt ausfüllende auswechselbare Filterpatrone, die als Filtermaterial eine Schicht aus nicht-textiler Wolle, z. B. Stahlwolle oder Glaswolle enthält. Die beschriebene Vorrichtung dient beispielsweise zum Destillieren von unreinem Trichlorethylen, wobei das Trichloräthylen im Verdampfungsteil zum Schäumen neigt. Das Filter verhindert, daß Trichloräthylen als Schaum in den Verdampfungsteil gelangt
Der genannten Druckschrift konnte der Fachmann

ίο nicht entnehmen, daß es bei der Schaumzerstörung in erster Linie auf die chemische Zusammensetzung der Füllkörper, insbesondere die chemische Behandlung der Oberfläche ankommt Insbesondere konnte der Fachmann dieser Druckschrift keinen Hinweis entnehmen, daß man bei Verwendung von fluorierten Harzen oder von mit Fluorkohlenstoffderivaten behandelten Materialien bessere Ergebnisse erzielen würde ah mit Stahlwolle oder Glaswolle.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein einfacheres und wirksames Verfahren zur Schaumzerstörung zu schaffen, das weder eine komplizierte Arbeitsweise, noch einen hohen Energieverbrauch, noch den Zusatz chemischer Schaumverhütungsmittel, noch Temperaturänderungen erfordert und gegenüber den bisher bekannten Verfahren in der Wirksamkeit beträchtlich verbessert ist

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß Füllkörper aus fluorierten Harzen oder aus mit einem Fluorkohlenstoffderivat behandelten Glas, Kunststoff oder Metall

jo verwendet werden.

Die die Schicht bildenden Füllkörper können verschiedene geeignete Formen haben. Geeignet sind beispielsweise Raschigringe, Drehspäne oder Späne und Schnitzel. Die Oberflächenbeschaffenhek des die Füllung bildenden Materials kann einen Einfluß auf die erhaltenen Ergebnisse haben. Es wurde festgestellt, daß im allgemeinen eine poröse Oberfläche die Zerstörung des Schaums begünstigt.

Der Schaum wird mit beliebigen geeigneten Mitteln, deren Wahl dem Fachmann in ADhängigkeit von der Art des zu lösenden Problems der Schaumzerstörung ohne weiteres möglich ist, durch die Füllkörper geleitet. Beispielsweise kann die Schicht aus Füllkörpern in einem Rohr enthalten sein und der zu zerschlagende Schaum mit Hilfe eines Trägergases durch das Rohr geführt werden. Am Austritt der Füllkörperzone wird die aus dem zerschlagenen Schaum gebildete Flüssigkeit erhalten, während das Trägergas durch den gleichen Austritt entweicht und gegebenenfalls zurückgewonnen

so werden kann. Ais Trägergase eignen sich beispielsweise Luft, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Kohlensäure. Die Geschwindigkeit, mit der der Schaum durch die Füllkörper geführt wird, und die Länge der Füllkörperzone v/erden vom Fachmann für jeden gegebenen Fall bestimmt. Uie füllkörper können auch zwischen z'vei Gittern oder Netzen, die eine Vorrichtung in Form einer Galette bilden, gehalten werden. Diese Galette kann in dem zu zerstörenden Schaum bewegt werden, oder sie kann an der Oberseite des Schaums feststehend angeordnet werden, wobei man den Schaum mit Hilfe einer Saugpumpe oder eines gegebenenfalls mit einer Gasumwälzung zusammenwirkenden Rührers durch die Füllkörper führt Als Trägergase für den Schaum können beliebige geeignete Gase, z. B. Luft Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Kohlensäure, verwendet werden.

Es wurde gefunden, daß besonders gute Ergebnisse bei Verwendung von Füllkörpern erhalten werden, die

mit einem Fluorkohlenstoffderivat der allgemeinen Formel

CF₃-(CF₃J_n-X

in der π eine ganze Zahl zwischen 3 und 9 und X eine funktionelle Gruppe ist, die mit dem Substrat eine stabile Verbindung zu bilden vermag, behandelt worden sind.

Bei Metallfüllkörpern, beispielsweise aus gewöhnlichem Stahl, nichtrostendem Stahl und Kupfer, können die Fluorkjhlenstoffderivate verwendet, "'erden, die in der französischen Patentanmeldung ', 1/43 253 (2.12.1971, Ugine Kuhlmann) beschrieben sind. Bei Füllkörpern aus Polyvinylchlorid können als Fluorkohlenstoffderivate Verbindungen d?- i-'ormel

C₆F₁₃-CjH₄-SO, -C₄H₉

oder Verbindungen der folgenden Formeln verwendet werden:

C₆F₁₃-C₂H₄-SO₃H
C₆F₁₃-C₂H₄-SO₃H, (C₃H₅J₃N
C₆F₁₃-C₂H₄-SO₃-NH₂

Die Behandlung der Füllkörper mit dem Fluorkohlenstoffderivat wird in beliebiger geeigneter Were vorgenommen, z. B. durch Eintauchen der Füllkörper für einige Minuten in eine Losung des Fluorkohlenstoffderivats, durch Aufstreichen einer Lösung des Fluorkohlenstoffderivats oder auch mit Hilfe eines Treibgases nach der Aerosol-Methode. Das in dieser Weise behandelte Material wird anschließend getrocknet. Für die Herstellung der Lösung des Fluorkohlenstoffderivats können alle Lösungsmittel verwendet werden, die gleichzeitig ein gutes Lösungsvermögen für das gewählte Fluorkohlenstoffderivat und eine genugende Flüchtigkeit aufweisen, um leicht entfernt werden zu können. Geeignet als Losungsmittel sind beispielsweise Alkohole, insbesondere Methanol und Äthanol, Ketone, insbesondere Aceton, halogenierte Derivate, insbesondere Chloroform. Trichloräthylen und das Trichlortrifluoräthan. Die Konzentration d«·- Huorkohlenstoffderivats im Lösungsmittel liegt zwischen 0.1 und 10%. vorzugsweise zwischen 0.1 und 1%.

Es kann ferner zweckmäßig sein, gewissen Füilkörpermaterialien eine Oberflächenbeschaffenheit die eine gute Verankerung des Fluorkohlenstoffderivats ermöglicht, zu verleihen, wie bereits in der obengenannten französischen Patentanmeldung 71/43 253 erwähnt

Das Fluorkohlenstoffderivat kann auch in die Masse des Kunststoffs vor der Formgebung eingearbeitet werden. Das fluorierte Derivat wandert hierbei an die Oberfläche des Kunststoffs und bildet auf diese Weise einen dauerhaften Überzug.

In der folgenden Tabelle sind die L'gebnisse genannt, die bei Versuchen zur Schaumzerstörung mit verschiedenen Füilkörpern erhalten wurden. Diese Ergebnisse lassen die deutliche Verbesserung der Fähigkeit zur Schaumzerstörung bei Polyvinylchlorid erkennen, das im unterhandelten Zustand keinerlei Zerstörung des Schaums der untersuchten oberflächenaktiven Mittel bewirkt und nach Behandlung durch Eintauchen in eine 1 %ige Lösung der Verbindung

C₆F₁₃-C₂H₄-SO₁-C₄H₉

in Trichiortrifluoräthan den Schaum von Cetylpyridiniumchlorid, LaurylDenzyltrimethyiammoniumchlorid, Natriumlaurylsulfat und Natriumlaurylbenzolsulfonat vollständig zerstört Es ist festzustellen, daß Polytetrafluoräthyien (PTEE) ebenfalls gute schaumzerstörjnde Eigenschaften hat. Es zerstört den Schaum zahlreicher oberflächenaktiver Verbindungen sowie Gsrungsschaum.

Cetylpyridiniumchlorid

Tetradecylpyridiniumbromid

Laurylpyridiniumchlorid

LauryltrimethylammoniuTichlorid

Cetyltrimethylammoniuinchlorid

Laurylbenzyltrimethylammoniumchlorid

Cetyldimethylbenzylammoniumchlorid

Natriumlaurylsulfa*

Natriumlaurylbenzolsulfonat

X = Zerstörung, O = keine Zerstörung, XO = unvollständige Zerstörung.

PTFE	Poly äthylen	PVC	Mit behandeltes PVC
X	X	O	X
X	XO	O	XO
X	X	O	—
O	O	O	XO
O	O	O	—
ι ο	O	O	X
X	X	O
O	η	η	y
O	O	0	X

Es besteht bumit ein wesentlicher Unterschied zwischen der Verwendung von PVC oder Polyäthylen auf der einen Seite und Polytetrafluoräthylen auf der anderen Seite. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit ein beträchtlicher technischer Fortschritt erzielt

Die Erfindung wird in Verbindung mit den Zeichnungen (Fig. 1 und Fig.2) erläutert, wobei jedoch keine Begrenzung auf die drrgestellten Vorrichtungen beabsichtigt ist.

F i g. 1 stellt eine Vorrichtung dar, die zu^r Schaumzerstörung gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Der Schaum wird :nit Hilfe eines Trägergases durch das Rohrstück A in den Rohrkrümmer Bund dann durch die Füllkörperschicht 2 geführt, die durch Vigr°ux-Stifte 3 in ihrer Lage gehalten wird. Die durch die Schaumzerstörung gebildete Flüssigkeit wird bei C aufgefangen, während das Trägergas bei D entweicht. Es ist möglich,

eine (nicht dargestellte) Vorrichtung zur Temperaturregelung, beispielsweise in Form eines das Rohr A mit Rohrkörper B umgebenden Mantels, vorzusehen. Falls erforderlich, kann auch eine (nicht dargestellte) Vorrichtung zur Rückführung der durch die Schaumzerstörung gebildeten Flüssigkeit vorgesehen werden,

Fig.2 zeigt eine andere Vorrichtung, die für die Zwecke der Erfindung verwendet werden kann. Die Flüssigkeit, deren Schaum M zerstört werden soll, ist in einem Behälter 4 enthalten, der mit einem Rührer 6 mit Schaufeln 7 versehen ist. An der Oberseite des Schaums ist eine flache »Galette« oder Füllkörperschicht 5 angeordnet Ein Gas wird durch den Eintritt £ zugeführt und entweicht durch den Austritt F. Der Schaum, der durch das mit dem Gasstrom zusammenwirkende Rühren durch die Füilkörpcrschicht getrieben wird, wird in der Füllkörperschicht zerstört.

Die Erfindung hat zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Sie kann dazu dienen, den Schaum von Färbeflotten und Gärbrühen zu zerstören. Sie kann ferner vorteilhaft bei den Verfahren zur Anreicherung. Trennung und Fraktionierung durch Schäumen angewandt werden. Eine im wesentlichen vollständige Übersicht über diese Schaumverfahren gibt Lemlich in der Arbeit »Adsorption Bubbles Separation Method«, IEC 1968-60-10, S. 16 bis 22. Dieses Schaumverfahren ist nicht nur auf die Extraktion oder Trennung von natürlich schäumenden Produkten, sondern auch auf die Extraktion von nicht schäumenden Produkten mit Hilfe eines der zu behandelnden Lösung zugesetzten oberflächenaktiven Mittels anwendbar. Eines der größten Probleme dieser Verfahren ist die Möglichkeit, den erhaltenen Schaum zur Rückgewinnung der darin enthaltenen Bestandteile in einfacher und wirksamer Weise zu zerstören. Es scheint, daß zahlreiche Verfahren zur Fraktionierung, Anreicherung und Trennung durch Schäumen mangels einer geeigneten Methode zur Schaumzerstörung nicht voll ausgenutzt werden können. Das Verfahren der Schaumzerstörung gemäß der Erfindung stellt eine Lösung dieser Probleme dar.

Beispiel 1

Eine Vorrichtung der in F i g. 1 dargestellten Art wird verwendet. Der Rohrkrümmer aus Glas hat an der Stelle der Füllkörperschicht einen Durchmesser von ι« 4 cm und ist, wie in Fig. 1 dargestellt, über eine Länge von 10 cm mit Polyvinylchloridschnitzeln gefüllt, die einige Minuten in eine l%ige Lösung der Verbindung

C₆F₁, -C₂H₄-SO₃-C₄H₉

in Trichtortrifluoräthan getaucht und anschließend bei Raumtemperatur an der Luft getrocknet worden sind. Die verwendeten PVC-Schnitzel haben eine Dicke von 0,2 mm und eine Breite von 5 mm.

2it Mit Hilfe von Luft als Trägergas wird der Schaum von Cetylpyridiniumchlorid durch die Füllkörperschicht geführt Die Luftmenge beträgt 350 cmVMinute. Der Schaum wird nach dem Durchgang durch die ersten 5 cm der Füllkörperschicht vollständig zerstört.

²' Beispiel 2

Dieses Beispiel veranschaulicht die Anwendung der Erfindung beim Verfahren zur Anreicherung durch Verschäumen.

jo Eine wäßrige Lösung von Cetylpyridiniumchlorid mit einer Konzentration von 350 mg/1 wird geschäumt Der erhaltene Schaum wird auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise, jedoch unter Verwendung einer Füllkörperschicht aus Polytetrafluorethylen zerstört Die durch die

Ji Schaumzerstörung gebildete Flüssigkeit hat eine Konzentration von 650 mg/L

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Schaumzerstörung durch Leiten des Schaums durch eine Füllkörperschicht, dadurch gekennzeichnet, daß Füllkörper aus fluorierten Harzen oder aus mit einem Fluorkohlenstoffderivat behandelten Glas, Kunststoff oder Metall verwendet we'rden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Fluorkohlenstoffderivate der allgemeinen Formel