Projekt 38579/01

Separation und Wiederverwendung gas- und partikelförmiger Borverbindungen aus Glasschmelzen

Projektdurchführung

Schönhammer Wärmetauscher und Lüftungstechnik GmbH
Niederreuth 1
84152 Mengkofen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Bei der Herstellung borhaltiger Gläser (C-Glas, E-Glas, Spezialglas, Wirtschaftsglas, Emaille) treten staub- und gasförmige Boremissionen auf, wobei jedoch insbesondere gasförmigen Boremissionsanteile mit den etablierten Trockenfiltrationsverfahren nur unzureichend abgereinigt werden können. Sowohl Borsäure als auch Borate gelten auf EU-Ebene gemäß Richtlinie 1272/2008/EG (sog. CLP-Verordnung) als gesundheitsgefährdend; Letzteres sogar als fruchtschädigend. Darüber hinaus wurden schädigende Wirkungen auf verschiedene Pflanzen- und Tierarten bereits mehrfach dokumentiert, weshalb insbesondere gasförmige Boremissionen aufgrund ihrer bis dato mangelhafte Abscheidung aus Abluftströmen eine sehr hohe Umwelt- und Ökosystemrelevanz aufweisen. Aufgrund der unzureichenden Reinigungseffizienz bestehender Anlagen ist daher die Entwicklung eines effizienten Abluftreinigungsverfahrens dringend erforderlich.

Im Rahmen des Projekts SeWieBorG wird der Ansatz verfolgt mittels eines alkalischen bzw. neutralen Wäschers sowohl gasförmige als auch partikuläre Boremissionen aus dem Abluftstrom zu separieren, abgeschiedenes Bor für eine Rückgewinnung aufzukonzentrieren und schwach Bor beladene Abwasserflotten durch Ionentauscher zwecks Boreliminierung nachzubehandeln, so dass eine gefahrlose Einleitung in die Kanalisation möglich ist. Die Separation des Bors, welches als Natriumborat im relevanten Temperatur- und pH-Bereich vorliegt, soll unter Ausnutzung der um einen Faktor 5 unterschiedlichen Löslichkeiten von Borsäure und Natriumborat, durch Ansäuerung gefällt und abgetrennt werden.



Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm ersten Schritt der Phase I wurde mit Hilfe eines Wäschers das gasförmige und partikuläre Bor aus der Abluft in die wässrige Phase abgeschieden. Die Versuche haben gezeigt, dass dies sowohl in einem alkalischen als auch neutralem Bereich funktioniert. Das durch Versuche vor Ort gewonnene Abwasser wurde für weitere Versuche gesammelt.

Parallel wurden insgesamt fünf verschiedene Ionentauscher zunächst mit artifiziellem Abwasser beladen und Durchbruchskurven erstellt. Ebenso wurden diese Ionentauscher regeneriert und so der Reduktionsfaktor bestimmt, da für eine Weiterbehandlung die Borkonzentration möglich hoch aufkonzentriert werden muss.
Dieser Versuch wurde mit dem Abwasser aus dem Wäscherversuch wiederholt.



Ergebnisse und Diskussion

Es konnte erfolgreich gezeigt werden, dass eine Abscheidung des gasförmigen und partikulären Bors in der Abluft sowohl im alkalischen als auch neutralen Wäscher möglich ist.

Bei den Versuchen mit artifiziellem Abwasser, bei dem eine spezifische Borkonzentration eingestellt war, erwiesen sich alle fünf Ionentauscher als geeignet, wobei zwei Ionentauscher die höchste Beladbarkeit aufwiesen.

Die Versuche mit dem Realabwasser zeigten, dass in dem Realabwasser weitere Abwasserkomponenten enthalten sind, die die Abscheidung in den Ionentauscher erheblich beeinflussen können. Die beiden Ionentauscher, die bei der Beladung mit artifiziellem Abwasser die höchste Aufnahmekapazität auswiesen und somit auch den besten Reduktionsfaktor ergaben, schwächelten mit Realabwasser so sehr, dass deren Einsatz im industriellen Einsatz vermutlich keinen Sinn macht.



Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Es ist zum derzeitigen Zeitpunkt geplant, die Ergebnisse in einem Fachjournal vorzustellen. Wo die Veröffentlichung stattfinden wird, steht noch nicht fest.

Zu einem geeigneten Zeitpunkt wird das Forschungsprojekt und deren Ergebnisse auf den Homepages der beteiligten Projektpartnern präsentiert.



Fazit

Die Versuche haben gezeigt, dass zum einen eine nahezu vollständige Abscheidung von gasförmigen und partikulärem Bor in der Abluft in die wässrige Phase möglich ist und zum anderen eine Aufkonzentration der Borkonzentration im Abwasser mit Hilfe von Ionentauscher ebenfalls machbar ist.

Welcher Ionentauscher schlussendlich für eine industrielle Anwendung geeignet ist, müssen weiterführende Versuche zeigen.

Die Phase II des Projektes ist genehmigt und hat bereits begonnen. Dabei werden die Versuche fortgeführt und eine Pilotanlage mit Wäscher, Abscheidung und Desorption konstruiert, gebaut und vor Ort getestet.