Aktivkohleadsorption zur Entfernung industrieller Gerüche

Grundlagen der Aktivkohleadsorption

Aktivkohle fängt Geruchsmoleküle (Adsorbate) auf ihrer Oberfläche auf zwei Arten ein:

• Physisorption : Moleküle haften aufgrund intermolekularer Kräfte schwach an der Kohlenstoffoberfläche. Diese Bindung ist reversibel.
• Chemisorption : Moleküle bilden stärkere, oft dauerhafte Bindungen mit der Kohlenstoffoberfläche. Diese Methode ist nützlich, um Verbindungen wie Ammoniak und Schwefelwasserstoff einzufangen.

Regenerierende Aktivkohle :

Die Adsorptionskapazität gesättigter Aktivkohle kann durch Desorption, auch Regeneration oder Reaktivierung genannt, wiederhergestellt werden. Dabei handelt es sich um einen Hochtemperatur-Pyrolyseprozess (700–1000 °C) mit Dampf und ohne Sauerstoff, der Adsorbate entfernt. Dieser Prozess stellt die Eigenschaften der Aktivkohle wieder her, die dann wiederverwendet werden kann, wodurch Abfall reduziert wird. Abgasnachbehandlungssysteme wie Wäscher oder Nachbrenner werden verwendet, um die desorbierten Moleküle zu zerstören.

Kohle auf Kohlebasis vs. erneuerbare Kohle auf Muschelbasis

Aktivkohle kann aus Kohle oder erneuerbaren Quellen wie Nussschalen stammen.

• Aktivkohle auf Kohlebasis , die aus fossilen Quellen gewonnen wird, weist in der Regel unterschiedliche Porengrößen auf und eignet sich zum Auffangen größerer Moleküle.
• Erneuerbare Aktivkohlen auf Schalenbasis weisen in der Regel ein größeres Volumen an Mikroporen auf. Dadurch sind Aktivkohlen auf Schalenbasis besser für die Bindung kleinerer VOC-Moleküle geeignet.

Die Forschung von DESOTEC hat gezeigt, dass Aktivkohlen auf Schalenbasis für bestimmte Moleküle höhere Beladungskapazitäten erreichen können als Aktivkohlen auf mineralischer Basis. Darüber hinaus geben Aktivkohlen auf Schalenbasis Adsorbate langsamer frei, was das Risiko einer Überschreitung der Emissionsgrenzwerte beispielsweise bei Batch-Prozessen verringert.

Erneuerbare Ausgangsstoffe gewinnen an Bedeutung, um die Umweltauswirkungen der Aktivkohleproduktion zu reduzieren. Lebenszyklusanalysen (LCA) zeigen, dass die Verwendung von Biomasseabfällen wie Nussschalen anstelle von Kohle klimafreundlicher ist. Noch größere Vorteile ergeben sich, wenn Kohle reaktiviert und nicht ersetzt wird. Das Aktivkohlesortiment von DESOTEC umfasst immer mehr erneuerbare Sorten, die bei Bedarf in zahlreichen Anwendungen nach und nach kohlebasierte Sorten ersetzen.

Bei der Filterkonstruktion müssen Schwankungen in der Zusammensetzung von Luft- und Wasserströmen berücksichtigt werden, die auf Faktoren wie Prozessänderungen, Schadstoffarten und Konzentrationsniveaus zurückzuführen sind. Die richtige Filtergröße ist sowohl für die Leistung als auch für die Kosteneffizienz von entscheidender Bedeutung, kann jedoch aufgrund von Unsicherheiten in der Gaszusammensetzung und den Durchflussraten, insbesondere bei hoher Luftfeuchtigkeit, eine Herausforderung darstellen. Pilotinstallationen helfen bei der Schätzung der Filterlebensdauer und des Kohlenstoffverbrauchs, während mobile Filtereinheiten Flexibilität bieten und finanzielle Risiken im Vergleich zu festen Systemen reduzieren.

Mobile Filter sind im Allgemeinen sicherer und kostengünstiger als stationäre Filter und verringern die Risiken von Handarbeit und Handhabung verbrauchter Aktivkohle. Sie sind besonders in Situationen mit hohem Durchfluss nützlich, da sie einen schnelleren, sichereren Austausch mit minimalen Ausfallzeiten ermöglichen. Filter können je nach Bedarf in Reihe oder parallel angeordnet werden: Parallele Anordnungen eignen sich für höhere Durchflussraten und geringere Druckabfälle, während Reihenkonfigurationen den Aktivkohleverbrauch optimieren und die Einhaltung der Emissionsvorschriften gewährleisten, indem der zweite Filter aktiviert wird, sobald der erste gesättigt ist.

Diese Fallstudie veranschaulicht die Fähigkeit von DESOTEC, schnelle, effektive und nachhaltige Filtrationslösungen zu liefern, die auf die Bedürfnisse der Kunden im Bereich Spezialchemikalien zugeschnitten sind.

Herausforderung
Ein Spezialchemieunternehmen, ein Kunde von DESOTEC, hatte in seiner Abwasseraufbereitungsanlage mit Geruchsproblemen aufgrund hoher Konzentrationen geruchsintensiver Verbindungen wie Alkohole (757 µg/m³) und organischer Schwefelverbindungen (1.846 µg/m³) zu kämpfen. Diese flüchtigen Verbindungen, darunter Dimethyldisulfid und 2-Ethyl-1-Hexanol, führten insbesondere in den wärmeren Monaten zu Beschwerden von Mitarbeitern und Nachbarn. Das Unternehmen suchte nach einer effektiven und schnellen Lösung, um diese Gerüche zu beseitigen.

Lösung
DESOTEC implementierte sein mobiles AIRCON 3000-Filtersystem mit erneuerbarer Aktivkohle B-PURE 10 NB. Das System fängt Geruchsemissionen aus dem Puffertank auf und leitet saubere Luft durch einen Kamin ab. Es wurde innerhalb von 30 Minuten mit Plug & Play-Technologie installiert, ohne den Betrieb zu unterbrechen.

Ergebnisse
Das Filtersystem erreichte eine Reduzierung der Geruchsstoffe um 99,5 %. Es ist seit drei Jahren in Betrieb und hat weitere Beschwerden wirksam verhindert. Der mobile Filter muss jährlich ausgetauscht werden, um eine optimale Leistung zu gewährleisten. DESOTEC kümmert sich um die sichere und nachhaltige Entsorgung der verbrauchten Filter und reaktiviert die Kohle, um einen zirkulären, umweltfreundlichen Prozess zu schaffen.

Erkenntnisse

• Effektive und schnelle Geruchsminderung

Die mobile Filterung von DESOTEC reduzierte geruchsintensive flüchtige organische Verbindungen (VOC) um 99 %, löste Beschwerden schnell und gewährleistete die Einhaltung der Vorschriften während saisonaler Herausforderungen.

• Minimale Betriebsunterbrechung

Das Plug & Play-Design ermöglicht eine schnelle Einrichtung und Filterwechsel ohne Ausfallzeiten und gewährleistet so einen reibungslosen Geschäftsbetrieb.

• Nachhaltiges und zirkuläres Abfallmanagement

Die externe Filterreaktivierung von DESOTEC minimiert die Umweltbelastung, vereinfacht die Abfallbehandlung und steht im Einklang mit den Werten des Kunden.