DE10116953B4

DE10116953B4 - Verfahren zur Abtrennung von Schwermetallen, Metallen, Arsen, Uran und Radium aus schadstoffbelasteten Wässern durch ein aus mehreren Komponenten bestehendes reaktives Material

Info

Publication number: DE10116953B4
Application number: DE2001116953
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl.-Ing. Dullies; Eiko Dipl.-Phys. Hermann; Ingeborg Dipl.-Chem. Griebel; Gunter Dr. rer.nat. Kießig
Original assignee: WISMUT GmbH
Current assignee: CHOPRA, ROUVEN, DE
Priority date: 2001-04-05
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2010-04-29
Anticipated expiration: 2021-04-06
Also published as: DE10116953A1; WO2002082463A3; WO2002082463A2; AU2002311076A1

Abstract

Verfahren zur Abtrennung von Schwermetallen, Metallen, Arsen, Uran und Radium aus schadstoffbelasteten Wässern durch ein aus mehreren Komponenten bestehendes reaktives Material dadurch gekennzeichnet, dass die schadstoffbelasteten Wässer durch ein homogenes Gemisch in Form eines geschäumten Titanoxidhydrat-Granulates, das aus Titanoxidhydrat mit einem Massenanteil von 80% bis 99,8%, Kleber auf Vinylacetat-Basis mit einem Massenanteil von 0,1% bis 15% und Wasserstoffperoxid mit einem Massenanteil von 0,1% bis 5% besteht, und nach einem Vermischen der Komponenten das homogene Gemisch bei 50°C bis 95°C getrocknet und anschließend bei 110°C bis 140°C getempert wird, das in natürlich vorhandene und/oder technisch geschaffene Hohlräume in die Fließwege der Wässer und/oder in technische Einrichtungen, denen die Wässer zugeführt werden, eingebracht wird, geleitet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Schwermetallen, Metallen, Arsen, Uran und Radium aus schadstoffbelasteten Wässern durch ein aus mehreren Komponenten bestehendes reaktives Material in Form eines Titanoxidhydrat-Granulates.
Die Abtrennung von Schadstoffen, vorrangig Uran, Radium, Arsen, Molybdän und Nickel, aus Grund-, Oberflächen- und Sickerwässern sowie Trink- und Mineralwässern erfolgt in der Regel nach den gleichen verfahrenstechnischen Grundprinzipien der Fällung bzw. der Adsorption.
An die Entfernung von Schadstoffen aus Trink- und Mineralwässern wird die Anforderung gestellt, dass die Wasserzusammensetzung bei der Entfernung der Schadstoffe nicht verändert werden darf, d. h. es sind keine zusätzlichen Ionen in die zu behandelnden Wässer einzutragen oder zu entfernen.
Die Behandlung der schadstoffbelasteten Wässer erfolgt vor dem Abstoß in das hydrografische Netz in speziellen Wasserbehandlungsanlagen.
Die erforderliche Fassung und Reinigung dieser Wässer ist ein kosten-, vorrichtungsaufwendiger und oft langfristiger Prozess. Ein Abstoß der gereinigten Wässer in das hydrografische Netz ist nur möglich, wenn neben wasserrechtlichen Vorgaben bzw. spezifischen gesetzlichen und behördlichen Regelungen und Auflagen die Forderungen des Strahlenschutzes (Aktivitätskonzentrationen für Radionuklide der natürlichen Zerfallsreihen, insbesondere für Uran und Radium) bzw. die Grenzwerte der Konzentrationen relevanter Schwermetalle eingehalten werden. Aus diesen Gründen werden an die Behandlung der belasteten Wässer mit radioaktiven Bestandteilen sowie toxischen, schwermetall- und metallhaltigen Komponenten hohe Anforderungen gestellt.
Radioaktiv kontaminierte Wässer enthalten Radium zum einen als natürliches Zerfallsprodukt des Urans in Form von gelösten Radium-Ionen und zum anderen ist es an feine mineralische Schwebstoffe gebunden. Uran existiert bei pH-Werten deutlich oberhalb 4,2 in Form seiner pH-spezifischen Uranylkarbonatkomplexe. Weitere Metalle liegen als Ionen, Arsen unter oxidativen Bedingungen als Arsenat vor.
Die Ausfällung der Schadstoffe aus den belasteten Wässern wird bekannterweise in mehreren Etappen durchgeführt, wobei die Ausfällung höherer Gehalte an Uran in der Größenordnung von mehreren Milligramm pro Liter als erste Etappe erfolgt. Daran schließt sich als zweite Etappe die Abtrennung des Radiums an. Arsen wird analog der Phosphatentfernung aus Wässern mit Eisensalzen gefällt bzw. an das sich bildende Eisenhydroxid adsorbiert.
Nach EP 0 071 810 A1 ist die Abtrennung von Schadstoffen aus kontaminierten Wässern mittels eines Ionenaustauscherharzes bekannt. Die Nachteile des Verfahrens sind die erforderliche Regenerierung bzw. Entsorgung des Ionenaustauscherharzes nach der Abtrennung der Schadstoffe und die Veränderung der Wasserzusammensetzung durch die herstellungsbedingte Abgabe von absorbierbaren chlororganischen Halogenen (AOX) des Ionenaustauscherharzes in die zu reinigenden Wässer.
Eine weitere bekannte Verfahrensweise zur Abtrennung von Schadstoffen aus kontaminierten Wässern ist nach US 4 654 200 A bzw. US 4 454 097 A die Zugabe von organischen komplexbildenden Reagenzien, wie z. B. EDTA bzw. D2EHPA (DAPEX-Prozeß). Die Verfahrensweise entspricht einer herkömmlichen flüssig-flüssig-Extraktion. Die Rückgewinnung der organischen Komplexbildner aus dem behandelten Wasser gestaltet sich in der Regel schwierig, wobei Restmengen der organischen Flüssigkeiten im Wasser verbleiben, da der Abscheidegrad niemals 100% betragen kann. Außerdem besteht die Entsorgungsproblematik für die kontaminierten organischen Flüssigkeiten.
In US 4 431 609 A bzw. DE 34 02 700 A1 wird vorgeschlagen, Radium durch Kontaktierung des zu reinigenden Wassers mit Kohleflugasche zu entfernen. Zwar wird ein Teil des Radiums aus dem Wasser entfernt, aber es verbleiben alle in der Asche enthaltenen löslichen Neutralsalze im Wasser, wodurch eine Aufsalzung nicht verhindert werden kann. Weitere Nachteile sind die aufwendige Rückgewinnung der Asche bzw. ihre Entsorgung und Deponierung.
In den Patentschriften US 4 636 367 A , US 4 423 007 A und US 4 265 861 A wird der Einsatz von wasserlöslichen Bariumsalzen, insbesondere Bariumchlorid, zur Fällung des Radiums aus kontaminierten Wässern beschrieben. Neben den umfangreichen verfahrenstechnischen Voraussetzungen für die Abtrennung des Radiums sind dem Durchsatz angepasste Volumina der Behälter zur Fällung und Sedimentation, die Zugabe eines polymeren Flockungsmittels zur Bindung der sehr feinen Ba(Ra)SO₄-Teilchen sowie die Abtrennung, Behandlung und Entsorgung der anfallenden radioaktiven Fällprodukte Nachteile des Verfahrens.
In der Patentschrift DE 37 17 848 A1 wird ein aufwendiges, energie- und kostenintensives Verfahren zur Herstellung eines anorganischen Materials und das anorganische Material hoher offener Porosität auf der Basis von Zement und/oder Kalk und SiO₂-reichem Zuschlagstoff sowie mindes tens eines Porosierungsmittels mit mindestens einem auf seiner freien Oberfläche fest verankerten Zusatzstoff zur Aufnahme von und/oder Reaktion mit Schadstoffen aus mit dem Material in Kontakt gebrachten Gasen und/oder Flüssigkeiten, vorzugsweise in der Abgasreinigung, beschrieben.
Bei der Behandlung von kontaminierten Wässern mittels reaktiver Materialien hat sich herausgestellt, dass Materialien auf der Basis von Zement, gebrannten oder gelöschten Kalk- und Dolomitprodukten sowie Kraftwerksfilteraschen immer mit in „natürlichen” oder kontaminierten Wässern enthaltenen Karbonat-, Hydrogenkarbonat- und Sulfationen reagieren. Dies führt zur Bildung schwerlöslicher Fällprodukte, welche die hydraulische Leitfähigkeit der Materialschüttung negativ beeinflussen und die notwendige Reaktivität der Feststoffoberflächen stark behindern bzw. völlig blockieren. Bei Anwendung des nach DE 37 17 848 A1 beschriebenen Verfahrens und Materials kommt es neben der Verblockung durch Fällprodukte zu einer drastischen Erhöhung des pH-Wertes und einer erheblichen Freisetzung von Kalziumionen, die wiederum bei pH-Werten größer 8,5 schwerlösliches Kalziumkarbonat bilden, damit ist die Verwendbarkeit zur Abtrennung von Schadstoffen aus schadstoffbelasteten Wässern nicht praktikabel.
Das in DE 43 17 913 A1 beschriebene Verfahren beschreibt ein sehr aufwendiges, energie- und kostenintensives Verfahren, vorrangig zur Erzeugung der gewünschten Porosität, zur Herstellung eines Adsorberstoffes in Pelletform. Das Verfahren ist durch eine Vielzahl von Verfahrensschritten und umfangreichen Vorrichtungen, die teilweise erhöhten Sicherheitsbestimmungen unterliegen, gekennzeichnet.
Der Adsorberstoff ist im wesentlichen für die Reinigung von Gasen bzw. von Wässern mit Schadstoffen, die in sehr geringer Konzentration vorliegen, konzipiert. Da der Stoff zu einem sehr hohen Anteil aus Tonerde, als Trägermatrix, besteht, ist keine sehr hohe spezifische Kapazität für abzutrennende Schadstoffe zu erwarten und führt somit zu erheblichen Umfängen und Kosten für die Deponie.
Für die in situ Behandlung kontaminierter Wässer ist die Anwendung von sogenannten permeablen reaktiven Wänden (PRW) bekannt. Die PRW bestehen aus Schichten von einem oder mehreren wasserdurchlässigen reaktiven oder adsorptionsaktiven Medien. Die Schadstoff werden beim Durchströmen adsorptiv gebunden, oxidiert, reduziert oder gefällt (Starr, R. C., Cherry, J. A., In-situ remediation of contaminated Ground Water: The Funnel-and-Gate System.-Ground Water 1994 32(3): S. 465–476).
In Melzer, R., Weth, D., Einsatz einer reaktiven Wand zur Sanierung eines LHKW-Schadens in Nordrhein-Westfalen-Statusbericht zum Verlauf des Sanierungsvorhabens, in: IWS-Schriftenreihe, Bd. 28, S. 357–361 wird die Verfahrensweise der in situ Entfernung von Schadstoffen aus Grundwässern für organische Schadstoffe durch metallisches Eisen, z. B. bei der LHKW-Dehalogenierung und in Blowes, D.-W., In-situ remediation of chromium contaminated groundwater using zero-valent iron, American Chemical Society National Meeting, Anaheim CA/Division of environmental Chemistry, S. 780–783 für Schwermetallkationen, z. B. für Chrom beschrieben.
Die Effektivität der eingesetzten passiven Systeme richtet sich nach ihren Realisierungskosten, im Wesentlichen nach den Kosten für das reaktive Material sowie der Standzeit, d. h. die Zeit, in der das System die Schadstoffe aus den Wässern eliminiert. Die Standzeit wird durch die Art der zu eliminierenden Ionen und der Schadstofffracht in den zu reinigenden Wässern bestimmt. Erfolgt die Abtrennung der Schadstoffe durch Fällung, versetzen die Fällprodukte die Poren des reaktiven Materials, wodurch es nach gegebener Zeit wasserundurchlässig und damit wirkungslos für die zu erfüllende Aufgabe wird.
Wird die Abtrennung der Schadstoffionen durch Adsorption an einem geeigneten adsorptionsaktiven Medium vorgenommen, ist die freie zur Verfügung stehende Oberfläche, d. h. die Korngrössenverteilung des zum Einsatz kommenden Materials von entscheidender Bedeutung. Hierbei stellt die Ausfällung von wasserunlöslichen Karbonaten oder Sulfaten im reaktiven Material meist eine Begrenzung dar, die die Realisierung des Verfahrens in Frage stellt. Einerseits ist bei zu geringer Feinheit des reaktiven Materials die Durchströmbarkeit nach kurzer Zeit nicht mehr gewährleistet oder andererseits bei zu kleinem Porenvolumen die Aufnahmekapazität des reaktiven Materials für die Schadstoffionen unakzeptabel gering. Es ist somit erforderlich einen Kompromiss zwischen freier, für die Adsorption zur Verfügung stehender Oberfläche des adsorptionsaktiven Mediums und dem zur Verfügung stehenden Porenvolumen zur Durchströmung des adsorptionsaktiven Mediums zu finden.
Eine ähnliche Problematik mit ganz speziellen Randbedingungen tritt bei der Entfernung von Schadstoffen aus Trink- und/oder Mineralwässern auf. Die speziellen Bedingungen bestehen darin, dass keine zusätzlichen Ionen eingetragen oder entfernt werden dürfen. Dadurch entfallen grundsätzlich alle Fällprozesse und es ist nur eine Adsorption an ein reaktives Medium denkbar, das als quasimechanischer Filter wirkt, ohne dass andere Ionen aufgenommen oder abgegeben werden. Das bekannte Verfahren der Zugabe von Bariumchlorid ist für die Entfernung von Radium aus Trink- und/oder Mineralwässern nicht geeignet. Eine Alternative ist der Einsatz von natürlichem mineralischem Bariumsulfat (Bargt). Obwohl allgemein bekannt ist, dass die Radiumfällung unter Einschluss in das Bariumsulfat sofort nach Zugabe des Bariumchlorides erfolgt, zeigt die Kinetik einer experimentellen Radiumfällung mit einem Unterschuss an Bariumchlorid (nur ein Teil des Radiums wird mitgefällt), dass die Fällung im Sekundenbereich abgeschlossen ist, sich die spezifische Aktivität an Radium in der Lösung aber über eine Zeit von mehreren Stunden weiter verringert. Dies ist auf eine Adsorption des Radiums am Bariumsulfatniederschlag zurückzuführen. Natürliches, kostengünstiges Bariumsulfat (Bargt) wird aus Baryterzen durch Zerkleinerung des Erzes auf eine obere Korngröße kleiner 0,5 mm flotativ gewonnen und besitzt in der Regel eine obere Korngröße kleiner 0,3 mm. Dieses staubfeine Material ist für Wasser nahezu nicht durchströmbar. Die Herstellung von gröberen, durchströmbaren Barytfraktionen ist mit erheblichen Mehrkosten verbunden und die Oberfläche verringert sich in der zweiten Potenz mit dem Durchmesser der Teilchen. Da die Aufnahme des Radiums an Bargt sehr langsam erfolgt, ist naturgemäß eine große freie Oberfläche notwendig, so dass dieses Material für die Entfernung von Radium nicht geeignet ist.
Weiterhin sind Verfahren zur Schadstoffentfernung belasteter Wässer bekannt, die in der Regel nur einzelne Schadstoffe oder Schwermetalle aus den Wässern entfernen.
In Langmuir, D., Geochim. Cosmochim. Aca 42, 547–569 (1978) und Venkataramani, B.; Ventateswarlu, K. S.; Shankar, J. III. J. Colloid Interf. Sci. 67 (2), 187–194 (1978) werden Untersuchungen zur in situ Sanierung von radionuklidhaltigen Wässern beschrieben, die jedoch nur auf Labormaßstab durchgeführt werden. Die Übertragung auf konkrete Anwendungsfälle erfolgte erst in den neunziger Jahren. Nach Morrison, S. J.; Spangler, R. R., Environ. Sci. Technol. 26 (10), 1922–1931 (1992) werden verschiedene industrielle Produkte (z. B. Kalkhydrat, Flugasche, Titanoxid, Lignit, Torf und Hämatit) zur Schadstoffabtrennung in Abwässern der Uranerzaufbereitung eingesetzt.
Bekannt sind auch Untersuchungen zur Verwendung von organischen Materialien in ”biologischen” Reaktionsbarrieren zur Sanierung von kontaminierten Grundwässern im Bereich des Uranbergbaus (Shiprock, NM, USA) von Thombre, M. S.; Thomson, B. M.; Barton, L. L., Int. Conf. On Containment Technology, St. Petersburg, Abstract, p. 71, Florida, (Feb. 1997). Als Reaktormaterial werden Zellulose, Weizenstroh, Alfalfaheu, Sägespäne und lösliche Stärkeverbindungen getestet.
Zur Reinigung saurer Grubenwässer existieren biotechnologische Ansätze als on-site Technologie (Somlev, V.; Tishov, S., Geomicrobiology Journal, 12 (1), 53–60, (1994)). Mit einem Reaktionsmaterial aus einer leicht abbaubaren organischen Substanz und Fe (0) als Trägermaterial wird ein Abbau bzw. eine Fixierung von Schwermetallen erreicht.
Nach Blowes, D. W.; Ptacek, C. J.; Renner, S. G., Waybrant, K. R.; Bain, J. G., Uranium Mining an Hydrogeology II, Proceedings of the Unt. Conference, Freiberg, Germany, (1998) sind Untersuchungen von Mischungen verschiedener organischer Materialien zur Behandlung saurer Grubenwässer bekannt. Die eingesetzten Mischungen aus Kompost, Holzresten und Kalkstein bewirkten Konzentrationsrückgänge von Schwermetallen im Abstrom.
Nachteile der zuletzt beschriebenen Verfahren sind:

– die eingeschränkte Anwendung der Verfahren auf einzelne Schadstoffe oder Schwermetalle,
– keine Eignung zur gleichzeitigen Reinigung der belasteten Wässer und unproblematische Abtrennung von Schwermetallen, Metallen, Arsen, Uran und Radium, somit besteht die Notwendigkeit der Anwendung weiterer konventioneller Verfahren bzw. Verfahrensschritte zur Reinigung der belasteten Wässer.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein effektives und kostengünstiges sowie vorrichtungsarmes Verfahren zur Abtrennung von Schwermetallen, Metallen, Arsen, Uran und Radium aus schadstoffbelasteten Wässern zu entwickeln,

– das die gesetzlichen Forderungen, behördlichen Auflagen und wasserrechtlichen Vorgaben hinsichtlich der Reduzierung der Konzentrationen der Schwermetalle, Metalle, Arsen, Uran und Radium sicher erfüllt und gewährleistet oder unterbietet,
– das die Konzentrationen der Schwermetalle, Metalle, Arsen, Uran und Radium auf Werte reduziert werden, die es erlauben mit behördlicher Genehmigung die Wässer in Vorfluter einzuleiten,
– das über eine möglichst lange Standzeit die Schwermetalle, Metalle, Arsen, Uran und Radium sicher entfernt,
– das bei Abtrennung von Schadstoffen aus zu reinigenden Trink- und/oder Mineralwässern nach einer Vorbehandlung keine zusätzlichen Ionen aufgenommen oder in die Wässer abgegeben werden,
– das die zusätzliche Anwendung von weiteren konventionellen Verfahren bzw. Verfahrensschritten zur notwendigen Abtrennung weiterer Schadstoffe erübrigt und
– das bei einer erforderlichen Entsorgung und Deponie geringe Umfänge und Kosten verursacht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Abtrennung von Schwermetallen, Metallen, Arsen, Uran und Radium aus schadstoffbelasteten Wässern durch ein aus mehreren Komponenten bestehendes reaktives Material gelöst, das die schadstoffbelasteten Wässer durch ein homogenes Gemisch in Form eines geschäumten Titanoxidhydrat-Granulates, das aus Titanoxidhydrat mit einem Massenanteil von 80% bis 99,8%, Kleber auf Vinylacetat-Basis mit einem Massenanteil von 0,1% bis 15% und Wasserstoffperoxid mit einem Massenanteil von 0,1% bis 5% besteht, das in natürlich vorhandene und/oder technisch geschaffene Hohlräume in die Fließwege der Wässer und/oder in technische Einrichtungen, denen die Wässer zugeführt werden, eingebracht wird bzw. geleitet werden.
Die Komponenten Titanoxidhydrat, Kleber auf Vinylacetat-Basis und Wasserstoffperoxid werden vermischt, danach wird das homogene Gemisch in dünnen Schichten für 10 bis 30 Stunden zum Trocknen bei 50°C bis 95°C in flache Behälter gefüllt, anschließend bis zu 2 Stunden bei 110°C bis 140°C getempert. Das Rohmaterial wird nach dem Abkühlen gebrochen und klassiert. Je nach Einsatzfall, vorzugsweise für die Abtrennung von Schadstoffen aus Trink- und/oder Mineralwässern, kann die anfänglich vorhandene leicht saure Reaktion des fertig klassierten Granulates durch intensive Spülung mit Wasser beseitigt werden.
Als Kleber auf Vinylacetat-Basis wird ein Kleber auf Dispersionsbasis von Copolymeren aus Vinylacetat und Ethylen in Wasser oder ein Kleber mit vergleichbaren Eigenschaften und Strukturen zur Herstellung des Mittels eingesetzt.
Durch das beschriebene Verfahren wird eine Struktur, die sowohl eine gute Durchströmbarkeit für die zu reinigenden Wässer gewährleistet, als auch eine ausreichend große freie Oberfläche, erreicht. Titanoxidhydrat, das im Zustand einer Suspension vom Wasser verdünnt und ausgespült würde, wird durch das beschriebene Verfahren in eine wasserbeständige Struktur gebracht, die eine maximale Kapazität des reaktiven Materials und die Durchströmbarkeit sicher gewährleistet. Durch die Zugabe von Wasserstoffperoxid wird das Titanoxidhydrat-Gemisch geschäumt, somit eine zusätzliche Vergrößerung der äußeren Oberfläche erreicht und ein hochporöser Feststoff erzeugt.
Durch das anschließende Brechen des getemperten Titanoxidhydrat-Gemisches und das Klassieren kann ein Granulat, abhängig vom Anwendungsfall, mit beliebiger Korngröße bzw. Korngrößenverteilung hergestellt werden.
Vor der Abtrennung von Schadstoffen aus Trink- und/oder Mineralwässern wird das homogene Gemisch in Form eines Titanoxidhydrat-Granulates mit Wasser intensiv gespült und somit auf einen pH-Wert des Titanoxidhydrat-Granulates von 7 eingestellt, um eine Abgabe von anfänglich messbaren Innenkonzentrationen in die behandelten Wässer zu verhindern.
Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens werden erhebliche umweltrelevante, technisch/technologische und ökonomische Vorteile gegenüber bekannten Verfahren erzielt. Diese Vorteile bestehen darin, dass:

– die gesetzlichen Forderungen, behördlichen Auflagen und wasserrechtlichen Vorgaben hinsichtlich der Reduzierung der Konzentrationen von Schwermetallen, Metallen, Arsen, Uran und Radium sicher erfüllt und gewährleistet oder unterbietet,
– die Konzentrationen der Schwermetalle, Metalle, Arsen, Uran und Radium auf Werte reduziert werden, die es erlauben mit behördlicher Genehmigung die Wässer in Vorfluter einzuleiten,
– aus den von Schadstoffen zu reinigenden Trink- und/oder Mineralwässern nach einer Vorbehandlung keine zusätzlichen Ionen aufgenommen oder in die Wässer abgegeben werden,
– aufgrund der hohen Aufnahmekapazitäten in Bezug auf Schwermetalle, Metalle, Arsen, Uran und Radium das Volumen der einzubringenden Materialschicht wesentlich geringer als bei anderen ebenfalls für die Schadstoffabtrennung in Frage kommenden Materialien gehalten werden bzw. die Standzeit bei gleicher Materialschichtdicke wesentlich erhöht werden kann,
– die zusätzliche Anwendung von weiteren konventionellen Verfahren bzw. Verfahrensschritten entfallen kann und
– das Volumen (bzw. die Masse) des eingesetzten Materials bei einer notwendigen Entsorgung aufgrund der wesentlich höheren Kapazitäten deutlich geringer ausfällt als bei vergleichbaren Materialien.

Ausführungsbeispiel
Das Beispiel beschreibt einen Laborversuch der Behandlung eines Wassers in einer Glaskolonne mit einem Titanoxidhydrat-Granulat. Das Wasser besitzt eine Arsenkonzentration von 1000 μg/l.

Das bei diesem Versuch eingesetzte Titanoxidhydrat-Granulat weist folgende Zusammensetzung und Korngrößenklasse auf:

– Titanoxidhydrat mit einem Massenanteil von	90%
– Kleber auf Vinylacetat-Basis mit einem Massenanteil von	9%
– Wasserstoffperoxid mit einem Massenanteil von	1%
– Korngrößenklasse des verwendeten Granulates	0,5 mm bis 2,0 mm.

Folgende Parameter wurden beim Versuch eingestellt:

– Masse des Titanoxidhydrat-Granulates	43 g
– Volumen des Titanoxidhydrat-Granulates	94,5 ml
– Höhe der durchströmten Schicht	16,5 cm
– Durchmesser der verwendeten Glaskolonne	2,7 cm
– Arsenkonzentration im Rohwasser	1000 μg/l
– Wassertemperatur	20°C.

Es wurden folgende Ergebnisse erzielt:

– Laufzeit bis zur vollständigen Beladung	458 Tage
– mittlere Arsenbeladung des Granulates	21 mg/g
– gesamte behandelte Wassermenge	1098 Liter
– Überschreitung 5 μg/l Arsen im Ablauf	154 Tage bzw. 368 Liter
– Überschreitung 50 μg/l Arsen im Ablauf	238 Tage bzw. 570 Liter
– Überschreitung 500 μg/l Arsen im Ablauf	354 Tage bzw. 846 Liter.

Die Ergebnisse zeigen sehr eindrucksvoll, dass bei einer Arsenkonzentration von 1000 μg/l im Rohwasser der Grenzwert für Arsen in Trinkwasser von 50 μg/l erst nach einem Durchlauf von 570 Litern erreicht wird. Umgerechnet bedeutet dies, dass unter den gewählten Versuchsbedingungen (Rohwasser mit der 20-fachen Arsenkonzentration des Trinkwassergrenzwertes) mit 1 kg Titanoxidhydrat-Granulat ca. 13,3 m³ Wasser auf Arsenkonzentrationen kleiner dem Trinkwassergrenzwert gereinigt werden können.

Claims

Verfahren zur Abtrennung von Schwermetallen, Metallen, Arsen, Uran und Radium aus schadstoffbelasteten Wässern durch ein aus mehreren Komponenten bestehendes reaktives Material dadurch gekennzeichnet, dass die schadstoffbelasteten Wässer durch ein homogenes Gemisch in Form eines geschäumten Titanoxidhydrat-Granulates, das aus Titanoxidhydrat mit einem Massenanteil von 80% bis 99,8%, Kleber auf Vinylacetat-Basis mit einem Massenanteil von 0,1% bis 15% und Wasserstoffperoxid mit einem Massenanteil von 0,1% bis 5% besteht, und nach einem Vermischen der Komponenten das homogene Gemisch bei 50°C bis 95°C getrocknet und anschließend bei 110°C bis 140°C getempert wird, das in natürlich vorhandene und/oder technisch geschaffene Hohlräume in die Fließwege der Wässer und/oder in technische Einrichtungen, denen die Wässer zugeführt werden, eingebracht wird, geleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das homogene Gemisch für 10 bis 30 Stunden zum Trocknen in dünnen Schichten in flache Behälter gefüllt, anschließend bis zu 2 Stunden getempert, abschließend nach dem Abkühlen gebrochen und klassiert sowie das klassierte Titanoxidhydrat-Granulat intensiv mit Wasser gespült wird.