DE4411112C2 - Absorptionsmasse für die Entsorgung von Fluor aus Gasgemischen und deren Verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Absorptionsmasse auf der Basis von Al₂O₃ für die Entsorgung von Fluor aus Gasgemischen und deren Verwendung.

Fluor ist ein hochreaktives Gas, das aufgrund seiner außerordentlichen Gesundheitsschädlichkeit ein Gefahrenpotential darstellt. Bei der Entsorgung von Fluor aus Gasgemischen, die im Labor oder im Technikumsmaßstab Verwendung finden, werden bisher Ab­ sorptionsmassen, die Fluor vollständig binden, beispielsweise Aktivkohle, Natronkalk und Al₂O₃ eingesetzt. Bevorzugt wird die Absorption an in durchsichtigen Säulen befindlichen Massen aus Al₂O₃.

Hierbei wird Fluor unter Bildung von AlF₃ und Freisetzung von Sauerstoff gebunden. Bei diesem Verfahren durchströmt das F₂-haltige Gas die Absorptionssäule vorzugsweise von unten nach oben, wobei die Absorption in einer aktiven Massentransferzone abläuft, die jedoch farblich nicht zu erkennen ist. Es sind eine graue und eine weiße Zone sichtbar. Wieweit das weiße, scheinbar "unverbrauchte" Al₂O₃ schon umgesetzt ist, kann optisch nicht erkannt werden. Die Länge der aktiven Massentransferzone ist von der Fluorkonzentration und der Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemisches abhängig. Je nach Fortschreiten des Nutzungsgrades der Absorptionssäule liegt die aktive Massentransferzone in verschiedenen Höhenabschnitten der Absorptionssäule. Oberhalb dieser aktiven Massentransferzone ist unverbrauchtes, weißes Al₂O₃, unterhalb dieser Zone vollständig verbrauchtes AlF₃, das als solches eine weiße Verbindung darstellt, jedoch unter diesen Bedingungen mit einem Grauschleier versehen ist. Die aktive Massentransferzone ist weiß. Ist das gesamte Fluor absorbiert, so durchläuft das fluorfreie Restgas den verbleibenden Säulenabschnitt bis zum Austritt. Während der gesamten Lebensdauer einer solchen Absorptionssäule wandert die aktive Massentransferzone über die gesamte Säulenlänge.

Die Lage der aktiven Massentransferzone wurde bisher entweder durch Messung der Temperaturerhöhung, bedingt durch die Reaktionsenthalpie, oder visuell anhand des Grauwerdens der Masse ermittelt.

Die Temperaturmessung bedarf einer aufwendigen Meß­ technik und liefert bei zu kleinen Wärmetönungen bei geringen Fluordurchsätzen keine aussagefähigen Werte.

Die Verfärbung der Masse ist, bedingt durch den Wechsel von weiß nach grau, sehr schwer zu erkennen.

DE 40 38 109 A1 beschreibt die Herstellung von Formkörpern, die mit Farbindikatoren imprägniert werden. Bei Verwendung dieser imprä­ gnierten Formkörper läßt sich gegenüber den bisher verwendeten rea­ genzgetränkten Kieselgelpartikeln die Empfindlichkeit und die Nach­ weisschärfe von Prüfröhrchen für Schadgase steigern.

EP 04 57 613 A1 beschreibt ein Verfahren zur Entfernung einer olefini­ schen Verunreinigung (z. B. Perfluorolefin) aus einer perfluorierten or­ ganischen Flüssigkeit mittels einer Absorptionsmasse (z. B. Al₂O₃), die mit einem Farbstoff (z. B. Phenolphthalein) als Indikator getränkt ist, der die Erschöpfung der Absorptionskapazität der Absorptionsmasse an­ zeigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Absorptionsmasse für die Entsorgung von Fluor aus Gasgemischen zu schaffen, die das Fort­ schreiten des Beladungsgrades auf einen Blick sichtbar macht.

Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 berücksichtigten Stand der Technik ist die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Absorptionsmasse ist in Anspruch 2 angegeben.

An Stelle einer aufwendigen Temperaturmessung tritt hier die durch einen Farbstoff bewirkte Farbänderung des Absorptionsmaterials. Der Farbstoff reagiert bereits mit Spuren von Fluor unter Farbänderung, bevor die Absorptionskapazität des Absorptionsmaterials erschöpft ist. Der Austausch der Absorptionsmasse kann somit vorgenommen werden, bevor die Gefahr des Fluordurchbruches gegeben ist.

Zur Feststellung des Beladungsgrades wurden bisher keine Farbstoffe verwendet, da bei der Verwendung von Farbstoffen die Gefahr der Bildung von toxischen Produkten besteht, die ihrerseits nicht an der Masse absorbiert werden. Viele Farbstoffe zeigen kein gutes, deutlich sichtbares, Farbänderungsverhalten oder reagieren mit Sauerstoff. Die Beschichtung der Absorptionsmasse mit beispielsweise Schwefel oder Pigmenten führt zu Kapazitätseinbußen beim Absorbens. Die bisher verwendeten Verfahren sind vollkommen ungeeignet, einen drohenden Fluordurchbruch und somit den Austritt von Fluor in die Atemluft auf den ersten Blick anzuzeigen und haben somit keinen Alarm-Charakter für eine drohende Vergiftungsgefahr.

Die Zeichnung veranschsaulicht eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Schnitt.

Dargestellt ist ein durchsichtiges Rohr 1, das am unteren Ende einen Gaseintritt 2 und am oberen Ende einen Gasaustritt 3 hat. In dem durchsichtigen Rohr 1 befindet sich als Absorptionsmasse 4 Al₂O₃, welches im Eintrittsbereich 5 des fluorhaltigen Gases in der verbrauchten Form AlF₃, in der aktiven Massentransferzone 6 als Gemisch aus Al₂O₃ und AlF₃ und im Austrittsbereich 7 als unverbrauchtes Material vorliegt. Erfindungsgemäß ist die Absorptionsmasse mit Sanodal-rot (ein Cu-Azofarbstoff der Firma Sandoz auf Komplexbasis, (C.I. Acid Red 311), der unter dem Handelsnamen "SANODAL ROT B3LW" bezogen werden kann) beaufschlagt. Als Auflage für die Absorptionsmasse dient ein poröser Zwischenboden 8 am unteren Ende des durchsichtigen Rohres 1. Die Farben für die verschiedenen Zonen sind im Falle des Sanodal-rot für den Eintrittsbereich 5 grau (Dreicke), für die Massentransferzone 6 weiß (unausgefüllte Kreise) und für den unverbrauchten Austrittsbereich 7 rot (ausgefüllte Kreise).

Man erhält eine solche Absorptionsmasse, indem man ein kg der zu färbenden Masse mit 400 ml einer 0,25%igen wässrigen Lösung von Sanodal-rot vermischt. Anschließend wird diese Masse unter gelegentlichem Umrühren bei 150°C im Trockenschrank mit Stickstoff- Spülung bis zur Massenkonstanz getrocknet.

Nach dem Abkühlen muß die Masse in einem Behälter unter Luftabschluß gela­ gert werden, um eine Aufnahme von Luftfeuchtigkeit zu verhindern.

Claims (2)

1. Absorptionsmasse auf der Basis von Al₂O₃ für die Entsorgung von Fluor aus Gasgemischen, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Kupferazofarbstoff auf Komplexbasis (C.I. Acid Red 331) beaufschlagt ist.

2. Verwendung der Absorptionsmasse nach Anspruch 1 zur Entsorgung von Fluor aus Gasgemischen.