RGS - Polymere

Polymere Räumlich Globularer Struktur

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Einführung:

Polymere Räumlich Globularer Struktur sind hochporöse Materialien, die als
  • Ionenaustauscher,
  • Sorbentien,
  • Filter,
  • Ultrafilter und
  • Demulgatoren eingesetzt werden können.
    • Untersuchte Einsatzgebiete sind
  • Trinkwasserreinigung,
  • abfallfreie Wasserenthärtung,
  • Reinigung radioaktiv kontaminierter Wässer,
  • Reinigung von Abwässern der Hydrometallurgie u.a.
    • Die gleichmäßig poröse Struktur bestimmt ihre hohe Durchlässigkeit für Flüssigkeiten und Gase, gute Filtrationseigenschaften und Rückhaltefähigkeit für dispersive Systeme bei geringem Druckverlust.
    Durch verschiedene funktionelle Gruppen ergeben sich (gleichzeitig) ionenaustauschende, komplexbildende, reduzierende oder koaleszente Eigenschaften.
    Die große innere Oberfläche verursacht eine hohe chemische Aktivität und Sorptionsfähigkeit. Die Polymere lassen sich leicht mechanisch bearbeiten (schneiden, fräsen oder schleifen) und als Filterpatronen einsetzen.

    Inhalt
  • Vorteil der RGS-Polymere gegenüber normalen Ionenaustauschern und Adsorbentien
  • Struktur und Eigenschaften
  • Wirkprinzip - hohe Effektivität bei hohen Durchflußgeschwindigkeiten
  • Haupttypen und ihre Anwendungen (Tabelle)
  • Anwendung - Abfallfreie Wasserenthärtung
  • Anwendung - Reinigung radioaktiv kontaminierter Wässer
  • Anwendung - Trinkwasserreinigung
  • Anwendung - Reinigung wäßriger Lösungen von Zn, Pb, Cu, Cd, Hg, As aus Abwässern
  • Anwendung - Reinigung wäßriger Lösungen von gelösten und emulgierten Organika
  • Anwendung - Abtrennung von Arsen aus Waschlösungen der Schwefelsäureproduktion
  • Wastewater Pages
  • Literatur
  • Kontaktadresse

    • Bei Fragen, Problemen, Anmerkungen, Hinweisen, Kritiken bitte E-Mail an mich.

    Polymer-Bild Polymer-Bild Polymer-Bild

    Vorteil der RGS-Polymere gegenüber normalen Ionenaustauschern und Adsorbentien

    Der unbestrittene Hauptvorteil der RGS-Polymere liegt in ihrer sehr hohen Durchlaßgeschwindigkeit von 800 - 3000 spezifischen Volumen pro Stunde. (Eine Patrone mit 1 Liter Volumen hat also einen Durchsatz von bis zu 3000 Liter Wasser pro Stunde.) Sie funktionieren ca. 100fach effektiver als vergleichbare körnige Ionenaustauscher oder Adsorbentien.

    Besonders bei Wasserreinigungsproblemen wird meistens ein "Supereffekt" erzielt. Es zeigen sich gleichzeitig ionenaustauschende, adsorptive, filtrierende und koaleszente Eigenschaften.

    Wie bei körnigen Ionenaustauschern auch, können bei der Herstellung der RGS-Polymere verschiedene Ausgangsverbindungen eingesetzt werden. Damit lassen sich unterschiedliche Selektivitäten erreichen. Gleichzeitig ist es aber möglich, sie in verschiedenen Formen, als Platten, Zylinder, Stäbe o.ä. herzustellen und danach mechanisch zu bearbeiten.

    [ Inhalt ]

    Struktur und Eigenschaften

    RGS-Polymere (eng. SGS, russ. PGS) wurden ursprünglich zur Wasserreinigung in der Buntmetallurgie eingesetzt. Durch die Vielfalt von RGS-Typen ergaben sich jedoch völlig neue Anwendungsgebiete.

    RGS-Polymere werden durch Polymeriations- bzw Polykondensationsreaktionen unter besonderen physiko-chemischen und kolloid-chemischen Bedingungen hergestellt. Ausgangsverbindungen sind Styrole, Vinylpyridine, Methylmethakrylate, Phenole, Amine, Melamin, Epoxidverbindungen.

    Je nach Synthesebedingungen erhält man polymere Materialien mit Mikroglobulen einer bestimmten Größe und einer definierten Packung untereinander. Diese sind an Kontaktpunkten miteinander verbunden und bilden eine ununterbrochene räumliche Karkasse.

    REM-Aufnahme Typ 8

    Die chemische Struktur einiger Polymere ist hier aufgezeichnet. Alle anderen Typen siehe Tabelle.

    Eigenschaften und Parameter der RGS-Polymere :
    Größe der Globuli : 0,03-15 Mikrometer
    Porengröße : 0,01-20 Mikrometer
    Porengrößetoleranz : 10 %
    Porosität : 35-90 %
    Innerere Oberfläche : 150 m^2/g
    Gehalt an funktionellen Gruppen : 2 - 14 mVal/g
    Zugfestigkeit : bis 200 kg/cm^2
    Quetschfestigkeit : bis 300 kg/cm^2
    Durchlaßfähigkeit : 800-3000 spez.Vol./h
    Geometrische Form : Platten, Vollzylinder, Patronen (evtl. Stabilisierung mit Kunststoff- oder Metallkarkasse)
    Patronengröße : 30 ml - 30 l
    Kosten : im Bereich moderner Plasten, ca. 30-80 $/kg [1]

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    Wirkprinzip - hohe Effektivität bei hohen Durchflußgeschwindigkeiten

    Dieses Wirkprinzip liegt in der Struktur begründet. Träger der ionogenen Gruppen sind kleinste, diskrete, globulare Teilchen, in der Größenordnung von 0,03 - 15 Mikrometer. Alle Austauschergruppen befinden sich an deren Oberfläche.

    Bei normalen gekörnten Ionenaustauschern und Adsorberharzen erfolgt der Massenaustausch durch Diffusion der Lösung bzw. Ionen in die Tiefe des Polymerkörpers ( Gelkinetik ). Die Austauschgeschwindigkeit ist begrenzt.

    Vergleich der Durchbruchskurven bei Filtriergeschwindigkeiten von 600 spez.Vol./h.

    Vergleich Korn - RGS

    Erläuterung : Die Kontakzeit von 8-10 Sekunden ist für das gekörnte Material zu kurz. Es kann nur den 10. Teil seiner Austauschkapazität realisieren.
    Das RGS-Polymers hingegen arbeitet effektiv bei hohen Durchflußgeschwindigkeiten (Die Kurve entspricht der des gekörnten Materials bei 3-5 spez.Vol./h.).

    Bei RGS-Polymeren erfolgt der Massenaustausch nur effektiv unter der Bedingung der schnellen Erneuerung der Lösung in den Mikroporen ( Schichtkinetik ). Mit Erhöhung der Durchflußgeschwindigkeit verringert sich die Diffusionsschicht an der Oberfläche der Mikroglobuli und dadurch erhöht sich die relative Austauschgeschwindigkeit.
    Siehe dazu die Abbildung bei Reinigung radioaktiv kontaminierter Wässer.

    Damit eröffnen sich neue Perspektiven in der Ionenaustauschtechnologie und bei Sorptionsprozessen. Kleine Anlagen können große Volumina Wasser durchsetzen, um wertvolle Bestandteile abzutrennen oder Wasser hocheffektiv von Schwermetallen und Organika zu reinigen. [7]

    [ Inhalt ]

    Literatur

    [1] Ljubman N. Ja., Imangazieva G. K., Uskov A. I., New polymer and ion-exchange filtering materials for the purification of technical solutions and waste waters, (russ.) Cvet. metallurgija, 1981, 9, 36-39

    [2] Ljubman N. Ja., Imangazieva G.K. , Sintez vysokopronicaemych polimernych filtrujuscich izdelij prostranstvennoj globuljarnoj struktury. ; Trudy n.-i. i proektn. in-ta po obogasc. rud cvetn. met. "KAZMECHANOBR". Alma-Ata, 1980, No. 23

    [3] N. Ja. Ljubman, G.K. Imangazieva, T.C. Sydykova, Polymer und ionenaustauschende Filterelemente zur Reinigung von Ab- und Umlaufwässern Wiss. Berichte "KAZMECHANOBR", S.5-12, Alma-Ata 1986

    [4] Ljubman N. Ja., Imangazieva G. K., Cistjakova O. N., Pustotina T. M. , Water softening using ion-exchang filter material, (russ.) Zurnal prikladn. chim., 8, 1740-1746 (1987)

    [5] B.Gorski, Nguyen Za Hung, N. Ya. Ljubman, Der Einsatz von Sorbentien räumlich globularer Struktur zur Abtrennung radioaktiver Verunreinigungen aus Wasser, , Isotopenpraxis, Environ. Health Stud., 1993 Vol. 29, pp 275-282

    [6] Polymere und Ionenaustauschende Filtererzeugnisse, Ihre Synthese, Eigenschaften, Anwendung ; Lizenschrift "KAZMECHANOBR", Alma-Ata 1989

    [7] Reinigung von Lösungen von organischen Verschmutzungen mit Hilfe polymerer Filterelemente; Wiss. Berichte "KAZMECHANOBR", 1982, S.59-64

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