Adsorption an Aktivkohle zur Entfernung von Industriegerüchen

Grundlagen der Adsorption an Aktivkohle

Aktivkohle bindet Geruchsmoleküle (Schadstoffe) auf ihrer Oberfläche durch zwei Hauptmethoden:

• Physisorption : Moleküle binden aufgrund intermolekularer Kräfte leicht an der Kohlenstoffoberfläche. Diese Bindung ist reversibel.
• Chemisorption : Moleküle reagieren und bilden stärkere, oft dauerhafte Bindungen mit der Aktivkkohleoberfläche. Diese Methode eignet sich zur Behandlung von Verbindungen wie Ammoniak und Schwefelwasserstoff.

Regeneration von Aktivkohle:

Die Adsorptionskapazität gesättigter Aktivkohle lässt sich durch Desorption wiederherstellen. In diesem Fall redet man von Regeneration oder Reaktivierung. Dabei wird eine Hochtemperaturpyrolyse (700–1000 °C) mit Wasserdampf unter Sauerstoffausschluss durchgeführt, um die Schadstoffe zu entfernen. So werden die Adsorptionseigenschaften der Aktivkohle wiederhergestellt. Durch die anschließende Wiederverwendung wird Abfall reduziert. Abgasnachbehandlungssysteme der Abluft aus dem Reaktivierungsprozess wie Wäscher oder Nachbrenner dienen der vollständigen Zerstörung der desorbierten Moleküle.

Steinkohle vs. erneuerbare, schalenbasierte Kohle

Aktivkohle kann aus Steinkohle oder aus erneuerbaren Quellen wie Nussschalen gewonnen werden.

• Aktivkohlen auf Steinkohlebasis, die aus fossilen Quellen gewonnen werden, weisen tendenziell unterschiedliche Porengrößen auf und eignen sich daher zur Aufnahme größerer Moleküle.
• Erneuerbare, schalenbasierte Kohlenstoffe weisen in der Regel ein größeres Mikroporenvolumen auf. Dadurch eignen sich schalenbasierte Aktivkohlen besser zur Abscheidung kleinerer VOC-Moleküle.

Die Forschung von DESOTEC hat gezeigt, dass Aktivkohlen auf Schalenbasis für bestimmte Moleküle höhere Beladungskapazitäten erreichen können als Steinkohleaktivkohlen. Darüber hinaus setzen Aktivkohlen auf Schalenbasis Schadstoffe langsamer frei, wodurch das Risiko einer Überschreitung von Emissionsgrenzwerten, z.B. bei Batch-Prozessen, verringert wird.

Erneuerbare Rohstoffe gewinnen zunehmend an Bedeutung, um die Umweltbelastung bei der Aktivkohleproduktion zu reduzieren. Lebenszyklusanalysen (LCA) zeigen, dass die Verwendung von Biomasseabfällen wie Nussschalen anstelle von Steinkohle klimafreundlicher ist. Die Vorteile sind sogar noch größer, wenn Aktivkohle reaktiviert statt durch Frischkohle ersetzt wird. Das Aktivkohlesortiment von DESOTEC umfasst immer mehr erneuerbare Arten, die in zahlreichen Anwendungsbereichen schrittweise steinkohlebasierte Sorten ersetzen.

Bei der Filterauslegung müssen Schwankungen in der Zusammensetzung von Luft- und Wasserströmen berücksichtigt werden, die durch Faktoren wie Prozessänderungen, Art und Konzentration der Verunreinigungen bedingt sind. Die korrekte Dimensionierung des Filters ist sowohl für die Leistungsfähigkeit als auch für die Wirtschaftlichkeit unerlässlich, kann jedoch aufgrund von Unsicherheiten in der Gaszusammensetzung und den Durchflussraten, insbesondere bei hoher Luftfeuchtigkeit, eine Herausforderung darstellen. Pilotanlagen helfen bei der Abschätzung der Filterlebensdauer und des Aktivkohleverbrauchs. Mobile Filter im Vergleich zu stationären Systemen bieten Flexibilität und reduzieren das finanzielle Risiko.

Mobile Filter sind im Allgemeinen sicherer und kostengünstiger als stationäre Filter und reduzieren den manuellen Aufwand sowie die Risiken beim Umgang mit verbrauchter Kohle. Sie sind besonders bei hohem Durchfluss nützlich und ermöglichen einen schnelleren und sichereren Filterwechsel mit minimalen Ausfallzeiten. Filter können je nach Bedarf in Reihe oder parallel geschaltet werden: Parallelschaltungen eignen sich für höhere Durchflussraten und geringere Druckverluste. Reihenschaltungen optimieren die Kohlenutzung und gewährleisten die Einhaltung der Emissionsgrenzwerte, indem der zweite Filter genutzt 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 der Spezialchemikalien zugeschnitten sind.

Herausforderung
Ein Spezialchemieunternehmen, ein Kunde von DESOTEC, hatte in seiner Kläranlage mit Geruchsproblemen zu kämpfen. Grund dafür waren hohe Konzentrationen geruchsintensiver Verbindungen wie Alkohole (ca. 750 µg/m³) und organische Schwefelverbindungen (ca. 1.850 µg/m³). Diese flüchtigen Verbindungen, darunter Dimethyldisulfid und 2-Ethyl-1-hexanol, führten zu Beschwerden von Mitarbeitern und Anwohnern. Das Unternehmen suchte daher nach einer effektiven und schnellen Lösung zur Beseitigung dieser Gerüche.

Lösung
DESOTEC setzte sein mobiles AIRCON 3000-Filtersystem mit erneuerbarer Aktivkohle B-PURE 10-NB ein. Das System erfasste geruchsintensive Emissionen aus dem Pufferspeicher und leitete die gereinigte Luft über einen Kamin ab. Die Installation erfolgte innerhalb von 30 Minuten per Plug & Play-Technologie, ohne den laufenden Betrieb zu unterbrechen.

Ergebnisse
Das Filtersystem erreichte eine Reduktion der Geruchsstoffe um 99,5 %. Seit drei Jahren im Einsatz, hat es 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 Aktivkohle, wodurch ein umweltfreundlicher Kreislauf entsteht.

Zum Mitnehmen

• Wirksame und schnelle Geruchsminderung

Die mobilen Filtrationssysteme von DESOTEC reduzieren geruchsintensive VOCs um 99 %, lösen Beschwerden schnell und gewährleisten die Einhaltung der Vorschriften auch bei saisonalen Herausforderungen.

• Minimale betriebliche Störungen

Das Plug & Play-Design ermöglichte eine schnelle Einrichtung und einen unkomplizierten Filterwechsel ohne Ausfallzeiten und gewährleistete so einen reibungslosen Geschäftsbetrieb.

• Nachhaltiges und zirkuläres Abfallmanagement

Die externe Filterreaktivierung von DESOTEC minimiert die Umweltbelastung, vereinfacht die Abfallentsorgung und entspricht den Kundenwerten.