DE10129306A1 - Kontakt- und Adsorber-Granulate - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Stücke bzw. Granulate auf Basis von Eisenoxiden und/oder Eisenoxihydroxiden und Eisen(III)hydroxid, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Stücke bzw. Granulate auf Eisenoxidbasisen und/oder Eisenoxihydroxiden jeglicher Modifikation mit hoher spezifischer Oberflä­ che (50 bis größer 200 m²/g nach BET), Verfahren zu deren Herstellung und deren Überführung in stückige Form mit hoher mechanischer Stabilität sowie deren Ver­ wendung als Kontakt und/oder Adsorptionsmittel/Reaktionsmittel zur Katalyse che­ mischer Reaktionen, zur Entfernung von Fremdstoffen aus Flüssigkeiten und/oder zur Gasreinigung.

Kontakt- und Adsorber-Granulate, auch solche auf Basis von Eisenoxiden und/oder Eisenoxihydroxiden, sind bereits beschrieben worden. Sie werden überwiegend in kontinuierlichen Verfahren eingesetzt, wobei sie sich üblicherweise in turm- bzw. kolonnenartigen Apparaten befinden, die von dem zu behandelnden Medium durch­ strömt werden, und an der äußeren und inneren Oberfläche der Granulate finden die chemischen bzw. physikalischen Reaktions- bzw. Adsorptionsprozesse statt. Zu die­ sem Zweck können pulverförmige Materialien nicht eingesetzt werden weil sie sich in Fließrichtung des Mediums verdichten und dadurch den Strömungswiderstand bis zur Blockierung des Apparates erhöhen. Wird ein Apparat durch Rückspülung gerei­ nigt (s. unten), werden große Mengen des Pulvers ausgetragen, gehen verloren bzw. führen zu einer nicht tolerierbaren Belastung des Abwassers.

Die strömenden Medien üben jedoch auch Kräfte auf die Granulate aus, die zur Ab­ rasion und/oder zu einer Bewegung bis hin zu heftiger Agitation der Granulate füh­ ren können. Dadurch stoßen die Granulate aneinander, und infolgedessen entsteht unerwünschter Abrieb. Dieser führt zu Verlust von Kontakt- bzw. Adsorbermaterial und Verunreinigung des zu behandelnden Mediums.

Eisenoxid und -hydroxidhaltige Adsorptionsmittel/Reaktionsmittel sind z. B. im Be­ reich der Wasserreinigung oder Gasreinigung vorteilhaft einsetzbar. Bei der Wasser­ reinigung wird dieses Mittel in horizontal oder vertikal durchströmten Filtern bzw. Adsorberkolonnen oder durch Zugabe zu dem zu behandelnden Wasser für die Ab­ scheidung von gelösten, suspendierten oder emulgierten organischen oder anorgani­ schen Phosphor-, Arsen-, Antimon-, Schwefel-, Selen-, Tellur-, Beryllium- sowie Cyano- und Schwermetallverbindungen aus beispielsweise Trinkwasser, Brauchwas­ ser, industriellem, kommunalem Abwasser, Mineral-, Weih- und Heilwasser sowie Fluß-, Gartenteich- und Agrarwasser eingesetzt. Möglich ist auch der Einsatz in so­ genannten reaktiven Wänden zur Abscheidung der genannten Schadstoffe aus Grund- und Sickerwasserleitern von kontaminierten Standorten (Deponien).

Bei der Gasreinigung wird das Mittel in Adsorbern für die Bindung unerwünschter Bestandteile wie Schwefelwasserstoff, Mercaptanen und Blausäure, sowie sonstiger Phosphor-, Arsen-, Antimon-, Schwefel-, Selen-, Tellur-, sowie Cyano- und Schwer­ metallverbindungen in Abgasen eingesetzt. Es ist auch möglich, Gase wie HF, HCl, H₂S, SO_x, NO_x zu adsorbieren.

Möglich ist auch die Entfernung von Phosphor-, Arsen-, Antimon-, Selen-, Tellur-, sowie Cyano- und Schwermetallverbindungen aus Altölen und sonstigen konta­ minierten organischen Lösungsmitteln.

Kontakt- und Adsorber-Granulate auf Basis von Eisenoxiden und/oder Eisenoxihy­ droxiden werden auch zur Katalyse chemischer Reaktionen in der Gasphase oder in der flüssigen Phase eingesetzt.

Es sind auch verschiedenartige Verfahren bekannt, um mit Hilfe von Adsorptions­ mitteln die Spuren- und Schadstoffe aus wässrigen Systemen zu entfernen.

So wird der DE-A 31 20 891 ein Verfahren beschrieben, bei welchem für die Ab­ trennung vornehmlich von Phosphaten aus Oberflächenwasser eine Filtration über Aktivtonerde mit einer Körnung von 1 bis 3 mm erfolgt.

Zum Entfernen von Schadstoffen aus Wasser beschreibt die DE-A 38 00 873 ein Ad­ sorptionsmittel auf der Basis von porösen Materialien wie zum Beispiel hydropho­ bierter Kreide mit feiner bis mittlerer Körnung.

In der DE-A 37 03 169 wird ein Verfahren zur Herstellung eines granulierten Filter­ stoffes zum Aufbereiten von Naturwasser offenbart. Das Adsorbens wird durch Gra­ nulierung einer wässrigen Suspension von Kaolin unter Zugabe von pulverförmigem Dolomit in einer Wirbelschicht hergestellt. Anschließend werden die Granalien bei 900 bis 950°C gebrannt.

Aus der DE-A 40 34 417 ist ein Verfahren zur Herstellung und Verwendung von hochreaktiven Reagenzien für die Abgas- und Abwasserreinigung bekannt. Beschrie­ ben werden hier Gemische aus Ca(OH)₂ mit Zusätzen von Tonen, Steinmehlen, Flugstaub und Flugaschen, die porös hergestellt werden und eine Oberfläche von ca. 200 m²/g besitzen.

Die genannten Verfahren bzw. die hierzu eingesetzten Kontakte haben den gemein­ same Nachteil, dass die jeweilige für die selektive Adsorption von Inhaltsstoffen der zu reinigenden Medien verantwortliche Komponente, also das eigentliche Adsorbens, mit hohen Mengen an Zuschlagstoffen versetzt werden muss, um eine Formgebung zu Granulaten zuzulassen. Hierdurch erniedrigt sich in deutlichem Maße die Binde­ kapazität für die zu entfernenden Wasserschadstoffe. Außerdem ist die spätere Auf­ arbeitung bzw. Weiterverwertung des Materials problematisch, da die als Bindemittel eingesetzten Fremdstoffe erst wieder abgetrennt werden müssen.

In der DE-A 42 14 487 werden ein Verfahren und ein Reaktor zum Entfernen von Verunreinigungen aus Wasser beschrieben. Ein trichterförmiger Reaktor, in dem als Sorbens für Wasserverunreinigungen fein verteiltes Eisenhydroxid in flockiger Form eingesetzt wird, wird horizontal durchströmt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist der Einsatz des flockenförmigen Eisenhydroxids, der aufgrund der geringen Dichteunter­ schiede zwischen Wasser und Eisenhydroxid dazu führt, dass ein derartiger Reaktor nur mit sehr geringen Strömungsgeschwindigkeiten betrieben werden kann und die Gefahr besteht, dass das Sorbens, gegebenenfalls bereits mit Schadstoffen beladen, gemeinsam mit dem Wasser aus dem Reaktor ausgetragen wird.

In JP-A 55 132 633 wird granulierter Rotschlamm als Nebenprodukt der Alumini­ umproduktion als Adsorbens für Arsen beschrieben. Dieses setzt sich aus Fe₂O₃, Al₂O₃ und SiO₂ zusammen. Über die Stabilität der Granulate und über das Granulati­ onsverfahren wird hierin nicht berichtet. Ein weiterer Nachteil bei diesem Adsorbens ist die mangelnde Konstanz in der Zusammensetzung des Produktes, die unsichere Verfügbarkeit und die mögliche Aluminium-Belastung des Trinkwassers. Da Alumi­ nium im Verdacht steht, die Ausbildung der Alzheimer'schen Krankheit zu begünsti­ gen, ist insbesondere die Kontamination mit diesem zu vermeiden.

In DE-A 198 26 186 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Eisenhydroxid ent­ haltenden Adsorptionsmittels beschrieben. Eine wässrige Polymer-Dispersion wird in Eisenhydroxid in in Wasser dispergierbarer Form eingemischt. Diese Mischung wird dann entweder unter Erlangung eines festen Zustandes getrocknet und das feste Ma­ terial anschließend mechanisch in die gewünschte Form und/oder Größe zerkleinert oder die Mischung wird gegebenenfalls nach einer Vortrocknung einer Formgebung unterzogen und anschließend unter Erlangung eines festen Zustandes endgetrocknet. Dadurch erhält man ein Material, bei welchem das Eisenhydroxid fest in das Polymer eingebettet ist und das eine hohe Bindekapazität für die üblicherweise in Abwässern oder Abgasen enthaltenen Schadstoffe aufweisen soll.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist der Einsatz von organischen Bindemitteln, die das aufzubereitende Wasser durch Auswaschung und/oder Abrieb von Organika zu­ sätzlich belasten. Zudem ist eine Beständigkeit bei längerem Einsatz des Adsorber­ verbunds nicht gewährleistet. Bakterien und anderen Mikroorganismen kann ein or­ ganisches Bindemittel zudem als Nährmedium dienen so dass die Gefahr der Be­ siedlung des Kontaktes mit Mikroorganismen und der Kontamination des Mediums durch dieselben besteht.

Grundsätzlich ist die Anwesenheit von zur Herstellung der Adsorbentien erforderli­ chen artfremden Hilfsstoffen bei der Aufarbeitung, dem Rezyclieren bzw. der weite­ ren Verwertung verbrauchter Adsorbentien nachteilig, weil die Verwertung reiner Stoffe weniger problematisch ist als dies bei Stoffgemischen der Fall ist. So sind beispielsweise polymere Bindemittel bei der weiteren Verwertung von Adsorberma­ terialien auf Eisenoxidbasis als Pigmente zur Anfärbung von Beton von Nachteil, da diese Bindemittel die Dispergierung des Pigments im Flüssigbeton behindern kön­ nen.

In der DE-A 43 20 003 wird ein Verfahren zum Entfernen von gelöstem Arsen aus Grundwasser mittels kolloidem oder granuliertem Eisenhydroxid beschrieben. Für die Verwendung von feinen, suspendierten Eisen(III)hydroxid-Produkten wird hier empfohlen, die Eisenhydroxid-Suspension in Fettbettfilter, die mit gekörntem Mate­ rial oder anderen Trägern mit hoher äußerer oder innerer Porosität gefüllt sind, ein­ zubringen. Auch dieses Verfahren bringt den Nachteil mit sich, dass, bezogen auf das Adsorbens "Substrat + Eisenhydroxid", nur geringe spezifische Beladungskapazitä­ ten erreichbar sind. Außerdem besteht nur eine schwache Bindung zwischen Substrat und Eisenhydroxid, so dass bei einer anschließenden Behandlung mit arsenhaltigem Wasser die Gefahr des Austrags von Eisenhydroxid bzw. Eisenarsenat besteht. In dieser Druckschrift wird weiterhin der Einsatz von granuliertem Eisenhydroxid als Adsorbermaterial für einen Festbettreaktor genannt. Die Herstellung des granulierten Eisenhydroxids erfolgt über eine Gefrier-Konditionierung (Gefriertrocknung) von durch Neutralisation von sauren Eisen(III)salz-Lösungen erhaltenem Eisenhydroxid bei Temperaturen unter minus 5°C. Dieser Herstellungsprozess ist in hohem Maße energieaufwendig und führt zu stark salzbelasteten Abwässern. Außerdem werden als Ergebnis dieses Herstellungsprozesses lediglich sehr kleine Körnchen mit geringer mechanischer Stabilität erhalten. Dies führt bei einem Einsatz in einem Festbettre­ aktor dazu, dass sich das Kornspektrum durch mechanische Abrasion der Teilchen im Verlaufe des Betriebs deutlich verringert, was wiederum zu Folge hat, dass fein­ disperse Partikel von beladenem oder unbeladenem Adsorptionsmittel aus dem Re­ aktor ausgetragen werden. Ein weiterer Nachteil dieser Granulate ist, dass die Ad­ sorptionsfähigkeit gegenüber Arsenverbindungen erheblich vermindert wird, wenn die Granulate, z. B. durch längere Trockenstandzeit, Wasser verlieren.

Aus US-A-5,948,726 sind Adsober/Binder-Systeme bekannt geworden, die erhalten werden, indem einer Mischung aus (a) einem vernetzungsfähigen Binder aus colloi­ dalen Metall- oder Metalloidoxiden, (b) oxidischen Adsorbentien wie Metalloxiden und (c) einer Säure eine ausreichend große Menge an Wasser entzogen wird, so dass die Komponenten (a) und (b) unter Bildung eines Adsorbens/Binder-Systems vernet­ zen. Ausweislich der Ausführungsbeispiele wird als Binder colloidale Tonerde bzw. Aluminiumoxid eingesetzt.

Nachteilig an diesen Zusammensetzungen ist der bei ihrer Herstellung notwendige Einsatz von Säure (Sp. 9, Z. 4) sowie der Umstand, dass es sich nicht um reine, son­ dern heterogene Stoffe handelt, was sowohl für die Herstellung, Regenerierung, Ent­ sorgung bzw. Endlagerung derartiger Adsorber, z. B. auf einer Deponie, unerwünscht ist. In den Offenbarungsumfang dieser Schrift sollen auch Adsorber fallen, die zur Adsorption von Arsen geeignet sind; konkrete Beispiele werden jedoch nicht vorge­ stellt. Bekanntlich ist Aluminiumoxid hinsichtlich der Adsorptionskraft für Arsen den Eisenoxiden deutlich unterlegen.

Zur Wasseraufbereitung werden bevorzugt kontinuierlich betriebene Adsorber einge­ setzt, die häufig in Gruppen parallel angeordnet betrieben werden. Um beispielsweise Trinkwasser von organischen Verunreinigungen zu befreien, werden derartige Ad­ sorber mit Aktivkohle beschickt. Zu Spitzenverbrauchszeiten werden dann die vor­ handenen Adsorber parallel betrieben, um die Strömungsgeschwindigkeit nicht über das auslegungsbedingte Maximum hinaus ansteigen zu lassen. Während Zeiten nied­ rigeren Wasserverbrauchs werden einzelne Adsorber aus dem Betrieb genommen und können währenddessen beispielsweise gewartet werden, wobei das Adsorber­ material besonderen Belastungen ausgesetzt ist, wie weiter unten näher ausgeführt wird.

Auch der Einsatz von Granulaten, die man durch Kompaktieren von z. B. pulverför­ migem Eisenoxid durch Anwendung hoher Linienkräfte erzeugen kann, wurde be­ reits erwogen. Derartige Granulate sind bereits beschrieben worden, um Flüssigbeton homogen anzufärben. Die Anwendung hoher Linienkräfte beim Kompaktieren ist in hohem Maße energie- und kostenaufwendig und die Stabilität der Kompaktate ist bei längerem Einsatz in Adsorbern ungenügend. Daher kommen derartige für den Ein­ satz in z. B. Adsorbern, insbesondere kontinuierlich betriebenen, bei der Reinigung von Wasser nur bedingt in Betracht. Insbesondere bei der Wartung bzw. Reinigung der Adsorberanlagen durch Rückspülung (s. unten) verlieren derartige Granulate durch die damit verbundene Agitation derselben große Mengen Substanz. Das Rück­ spül-Abwasser ist durch den Abrieb stark eingetrübt. Dies ist aus mehreren Gründen nicht akzeptabel: Zunächst einmal geht Adsorbermaterial verloren, welches nach einer längen Standzeit hoch mit Verunreinigungen beladen und daher toxikologisch bedenklich ist. Dann wird der Abwasserstrom mit dem Abrieb belastet, der sedimen­ tieren kann und so zur Beeinträchtigung der Rohrleitungssysteme führt und letztlich die Kläranlage physikalisch und toxikologisch unerwünscht belastet, um nur einige Gründe zu nennen.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, einen Kontakt bzw. ein Adsorptionsmittel/Reaktionsmittel auf Basis von Eisen-Sauerstoff-Verbindungen in stückiger Form bereitzustellen, das hohe mechanische Stabilität verbunden mit einem hohen Bindevermögen für in Flüssigkeiten und Gasen enthaltenen Schadstoffe auf­ weist ohne dass organische Bindemittel oder anorganische Fremdstoffbindemittel zur Erlangung ausreichender mechanischer Stabilität eingesetzt werden müssen bzw. Anlagen, die mit derartigen Medien betrieben werden.

Die erfindungsgemäßen Kontakte bzw. Adsorptionsmittel/Reaktionsmittel, deren Bereitstellung, deren Verwendung sowie mit diesen beschickte Apparate lösen diese komplexe Aufgabe.

Hierbei handelt es sich um fest in Fe(OH)₃-Polymer eingebettetes Eisenoxid und/oder -oxihydroxid, ein Material, dass - wie Untersuchungen gezeigt haben - eine hohe Bindekapazität für die üblicherweise in Abwässern oder Abgasen enthaltenen Schadstoffe aufweist und ohne Zusatz organischer Bindemittel oder anorganischer Fremdstoffe mit Bindemittelfunktion bereits eine ausreichende mechanische und hydraulische Stabilität aufweist.

Da dieses Material frei von Fremdstoff-Bindemitteln ist, hat es gegenüber Adsorbern des Stand der Technik zudem den Vorteil, dass es, erforderlichenfalls nach der Ablö­ sung bzw. Entfernung der adsorbierten Schadstoffe, als ganzes entsorgt oder anderen Anwendungen zugeführt weren kann, so zum Beispiel nach Aufmahlung für die Ein­ färbung von Beton und anderen Baustoffen sowie üblichen Pigmentanwendungen in Kunststoffen, Farben und Lacken oder zur Einfärbung von anderen Substraten wie Rindenmulch oder geschreddertem Holz.

Zur Herstellung derartiger Adsorptionsmittel wird zunächst eine wäßrige Suspension von Eisenoxihydroxid und/oder Eisenoxid und Eisenhydroxid hergestellt, die entwe­ der so lange getrocknet wird, bis sie fest wird, und das feste Material wird gegebe­ nenfalls anschließend mechanisch in die gewünschte Form und/oder Größe zerklei­ nert oder alternativ wird die Dispersion gegebenenfalls nach einer Vortrocknung im halbfesten Zustand einer mechanischen Formgebung und anschließenden (weiteren) Trocknung bis zur Erlangung eines festen Zustandes unterzogen.

Die so erhältlichen Produkte können anschließend beipielsweise durch Schroten oder Mahlen weiter zerkleinert werden. Da sich die Produkte bei ihrem ersten Kontakt mit Wasser, beispielsweise beim ersten Füllen eines frisch beschickten Adsorberapparats mit Wasser, jedoch autogen zerkleinern, wird dies in der Regel nicht erforderlich sein.

Die Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zur Herstellung eines Eisenoxid/-Eisen­ hydroxid enthaltenden Adsorptionsmittel/Reaktionsmittels in stückiger Form.

Das erfindungsgemäße Material ist erhältlich, indem Eisenoxide und/oder Eisen­ oxihydroxide verschiedenster Phasen einschließlich Fe(OH)₂ jeweils in Reinform oder in beliebiger Mischung in fester, halbfester oder suspendierter Form durch Zu­ gabe von Fe(OH)₃ in Suspension oder in gelartiger Form mit variablem Wassergehalt vermischt werden und diese Mischung dann vollständig oder unter Beibehaltung ei­ nes gewissen Wassergehaltes beispielsweise durch Filtration oder Verdampfung ent­ wässert wird und das feste oder halbfeste Material anschließend mechanisch in die gewünschte Form und/oder Größe zerkleinert wird, oder die Dispersion wird, gege­ benenfalls nach einer Vortrocknung im halbfesten Zustand, einer mechanischen Formgebung und anschließenden (weiteren) Trocknung unter Erlangung eines festen Zustandes unterzogen. Dabei wird das Eisenoxid und/oder -oxihydroxid fest in das Fe(OH)₃-Polymer eingebettet. Das Fe(OH)₃ kann auch in situ aus Fe(III)salz­ lösungen und Neutralisation oder aus Eisen(II)salzlösungen durch Oxidation und Neutralisation erzeugt werden. Vorzugsweise wird das Restalkali aus dem Herstel­ lungsprozeß des suspendierten Pigments zu diesem Zweck mit einer äquivalenten Menge Fe(III)-Salz umgesetzt.

Das Eisenhydroxid Fe(OH)₃ ist im Ausgangszustand vorzugsweise wäßrig-pastös, wobei die Paste fast beliebige Wassergehalte aufweisen kann, in der Regel zwischen 10-90 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 40 bis 70 Gew.-%. Es kann jedoch auch frisch hergestelltes Eisenhydroxid Fe(OH)₃ verwendet werden, das durch Fällung aus Eisen(III)salzlösungen oder aus Eisen(II)salzlösungen durch Oxidation und Neutrali­ sation gewonnen wurde.

Die Entwässerung durch Verdampfung wird vorzugsweise dann angewendet, wenn die zu entwässernden Suspensionen weitgehend salzfrei sind und/oder an die er­ zeugten Endprodukte weniger hohe Anforderungen an die mechanische Festigkeit im Betrieb gestellt werden.

Alternativ entwässert man durch Filtration. Dabei ist es möglich, zur Verbesserung des Filtrationsverhaltens der Suspensionen übliche filtrationsverbessernde Maßnah­ men anzuwenden wie sie z. B. in Solid-Liquid Filtration and Separation Technology, A. Rushton, A. S., Ward R. G., Holdich, 2. Aufl. 2000, Wiley-VCH, Weinheim sowie Handbuch der Industriellen Fest/Flüssig-Filtration, H. Gasper, D. Öchsle, E. Pongratz, 2. Aufl. 2000, Wiley-VCH Weinheim beschrieben sind. So können den Suspensionen zum Beispiel Flockungsmittel zugesetzt werden.

Die zu entwässernden Suspensionen können auch Eisencarbonate enthalten.

Die erfindungsgemäßen Produkte können einer Trocknung an Luft, und/oder im Va­ kuum, und/oder im Trockenschrank und/oder auf Bandtrocknern oder in Sprühtrock­ nern bei Temperaturen im Bereich von 5 bis 300°C unterzogen werden. Auch eine Gefriertrocknung des Materials ist möglich.

Die erfindungsgemäßen Produkte haben vorzugsweise einen Restwassergehalt von weniger als 20 Gew.-%.

Die Zerkleinerung des Materials erfolgt vorzugsweise durch Aufmahlung auf Kör­ nungen von einer Größe im Bereich zwischen 0.5 und 20 mm. Die mechanische Formgebung des halbfesten Materials findet vorzugsweise in einer Granulier- bzw. Pelletieranlage oder in einer Strangpresse statt, wobei Formkörper mit einer Größe im Bereich von 0.5 bis 20 mm Durchmesser bzw. Länge erhalten werden können.

Es wurde gefunden, dass die so erhaltenen Stücke bzw. Granulate eine hohe Binde­ kapazität für in Gewässern, Flüssigkeiten oder Gasen enthaltene Schadstoffe besitzen und sie zudem eine ausreichend hohe Stabilität gegenüber strömenden Medien hin­ sichtlich mechanischer oder hydraulischer Beanspruchung besitzen.

Insbesondere überrascht, dass sich die mit Fe(OH)₃ behandelten Eisenoxihydroxide bzw. Eisenoxide beim Trocknen in sehr harte Agglomerate verfestigen, die ohne Zu­ satz von Bindemittel eine hohe mechanische Abriebsfestigkeit und eine hohe hy­ draulische Stabilität gegenüber dem Kontakt mit durchströmenden Wasser besitzen, und die ein hohes Bindevermögen für die in dem Wasser enthaltenen Schad- und Spurenstoffe haben.

Zum erfindungsgemäßen Einsatz eignen sich Eisenoxihydroxidpigmente (z. B. Goe­ fhit) ebenso wie Eisenoxidpigmente (z. B. Hämatit, Magnetit) und/oder Eisencarbo­ nate. Die Herstellung von Eisenoxidpigmenten ist Stand der Technik, sie werden durch Fällungs- und Oxidations- oder Penniman-Reaktionen aus Eisen(II)salz­ lösungen und das Eisenhydroxid durch Fällung aus Eisen(III)salzlösungen erhalten.

Derartige Pigmente können Strukturen auf der Basis von α-, β-, γ-, δ-, δ'-, ε-Phasen und/oder Fe(OH)₂ sowie Misch- und Zwischenphasen derselben enthalten. Gelbe Eisenoxihydroxide können zu roten Eisenoxiden geglüht werden.

Das Produkt besitzt BET-Oberflächen von 50 bis 500 m²/g, bevorzugt von 80 bis 200 m²/g.

Die Primärteilchengröße wurde aus rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen z. B. bei einer Vergrößerung 60 000 : 1 durch Ausmessen bestimmt (Gerät: XL30 ESEM FEG, Fa. Philips). Sind die Primärteilchen nadelförmig, wie z. B. in der Phase von α- FeOOH, lässt sich als Mass für die Teilchengröße die Nadelbreite angeben. Man be­ obachtet bei nanoteiligen α-FeOOH- Teilchen Nadelbreiten von bis zu 100 nm, in der Hauptsache jedoch zwischen 4 und 50 nm. α-FeOOH Primärteilchen haben übli­ cherweise ein Länge : Breite-Verhältnis von 5 : 1 bis zu 50 : 1, typischerweise von 5 : 1 bis 20 : 1. Durch Dotierungen oder spezielle Reaktionsführung lassen sich die Nadel­ formen jedoch in ihrem Länge : Breite-Verhältnis variieren. Sind die Primärteilchen isometrisch, wie z. B. in den Phasen α-Fe₂O₃, γ-Fe₂O₃, Fe₃O₄, können die Teilchen­ durchmesser durchaus auch kleiner als 20 nm sein.

Durch Mischung von Fe(OH)₃ mit Pigmenten und/oder nanoteiligen Eisenoxiden bzw. Eisen(oxi)hydroxiden erkennt man auf den rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen, das Vorliegen der gegebenen Pigment- bzw. Keim-Partikel in ihrer be­ kannten Teilchenmorphologie, welche durch das amorphe Fe(OH)₃-Polymer unter­ einander zusammengehalten werden bzw. miteinander verklebt sind.

Gelbe Eisenoxihydroxidpigmente werden in der Regel durch Fällung von Eisen(II)- hydroxiden oder -carbonaten aus entsprechenden Eisen(II)-salzlösungen wie z. B. FeSO₄, FeCl₂ in Reinform oder als Beizereilösungen im sauren oder alkalischen pH- Bereich und anschließender Oxidation zu Eisen(III)-oxihydroxiden synthetisiert (s. u. a. G. Buxbaum, Industrial Inorganic Pigments, VCH Weinheim, 2. Auflage, 1998, S. 231 ff). Die Oxidation des zweiwertigen zum dreiwertigen Eisen erfolgt bevorzugt mit Luft, dabei ist eine intensive Begasung von Vorteil. Auch die Oxidation mit H₂O₂ führt zu Eisenoxihydroxiden. Als alkalisches Fällungsmittel wird bevorzugt NaOH eingesetzt. Aber auch andere Fällungsmittel, wie KOH, Na₂CO₃, K₂CO₃, CaO, Ca(OH)₂, CaCO₃, NH₃, NH₄OH, MgO und/oder MgCO₃ können verwendet werden. Durch geeignete Wahl der Fäll- und Oxidationsbedingungen lassen sich nanoteilige α-, β-, γ-, δ- Phasen und Mischphasen von Eisenoxihydroxiden darstellen, die eine hohe spezifische Oberfläche aufweisen, so dass die Nanoteilchen im trockenen Zu­ stand zusammenbacken und in zerkleinerter Form eine hohe Stabilität gegenüber mechanischem und fluidmechanischen Abrieb besitzen. Um die gefällten Pigmente in Richtung der notwendigen hohen Feinteiligkeit zu steuern, werden die Fällungen, z. B. von gelbem α-FeOOH, wie in den Patenten US-A 2 558 303 und US-A 2 558 304 beschrieben, im alkalischen pH-Bereich mit Alkalicarbonaten als Fällungsmittel durchgeführt und in der Regel Modifikatoren zugesetzt, wie z. B. SiO₂, Zink-, Alumi­ nium- oder Magnesiumsalze, Hydroxicarbonsäuren, Phosphate, Metaphosphate. So hergestellte Produkte sind in US-A 2 558 302 beschrieben. Derartige Keimmodifi­ katoren behindern die spätere Aufarbeitung, Rezyclierung oder weitere andersartige Verwendung der erfindungsgemäßen Adsorbentien nicht. Bei den Fällverfahren im wässrigen Medium führen nach bisherigem Wissen Fällungen im alkalischen Milieu zu weniger hart agglomerierten Pulvern als solche im sauren.

Keimmodifikatoren haben jedoch u. a. den Vorteil, dass man selbst bei höheren Re­ aktionstemperaturen trotzdem eine ausreichende Feinteiligkeit erreichen kann.

Gegenüber dem Stand der Technik handelt es sich bei den beschriebenen Produkten, dem Verfahren zur ihrer Herstellung und ihrer Verwendung um eine Verbesserung. Die erfindungsgemäßen Granulate sind im Gegensatz zu solchen des Stands der Technik erheblich belastbarer und weisen somit eine viel größere Abriebsstabilität gegenüber mechanischer und hydraulischer Beanspruchung auf. Sie können direkt als solche eingesetzt werden. Selbst auf das Zerkleinern oder Schroten der zunächst er­ haltenen rohen Trockensubstanz aus Filterkuchen oder Strangpressen kann z. B. bei der Anwendung in Adsorberanlagen zur Wasserreinigung verzichtet werden, da sich die groben Stücke bei ihrem Kontakt mit Wasser selbständig zerkleinern. Hierbei entsteht eine statistische Korngrößenverteilung, jedoch keine Partikel einer Größe, die in nennenswertem Maße durch das strömende Medium aus dem Adsorber ausge­ tragen werden.

Auf eine separate Granulierung, wie sie beim Einsatz herkömmlicher Eisenoxihydro­ xiden in Form (rieselfähiger) Pulver erforderlich wäre, entweder unter Zuhilfenahme substanzfremder Bindemittel oder höchster Linienkräfte beim Kompaktieren, kann völlig verzichtet werden.

Als andere Methode, Granulate zu erzeugen, hat sich die Granulierung einer halb­ feuchten Paste bewährt. Dabei formt man Pellets bzw. Stränge aus einer halbfesten Paste z. B. Mittels eines einfachen Lochblechs, einer Walzenpresse oder eines Extru­ ders und trocknet diese entweder gleich oder bringt diese Extrudate mittels eines Sphäronizers zusätzlich in eine Kugel- oder Granulatform. Die noch feuchten Kügel­ chen bzw. Granulate können im Nachhinein auf einen beliebigen Feuchtigkeitsgehalt nachgetrocknet werden. Damit die Granulate nicht zusammenbacken, empfiehlt sich ein Restfeuchtegehalt von < 50%. Eine solche Kugelform kann für den Einsatz in Festbettadsorbern wegen der dadurch besseren Schüttung im Adsorberbehälter ge­ genüber geschroteten Granulaten oder Pellets in Strangform von Vorteil sein.

Die erfindungsgemäß einzusetzenden Mengen an Eisenoxihydroxiden bzw. Eisen­ oxiden einerseits und Eisenhydroxid andererseits werden durch die an das erfin­ dungsgemäße Produkt gestellten Anforderungen bezüglich seiner mechanischen Sta­ bilität und Abriebfestigkeit bestimmt. Ein höherer Gehalt an (pulverförmigen) Pig­ menten wird in der Regel zwar die mechanische Festigkeit der erfindungsgemäßen Produkte verringern, jedoch wird gegebenenfalls die Filtration der Suspensionen er­ leichtert. Der auf dem jeweiligen Anwendungsgebiet tätige Fachmann wird durch wenige orientierende Versuche das für seinen Anwendungszweck optimale Mi­ schungsverhältnis ermitteln können.

Besonders bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Granulate bei der Reinigung von Flüssigkeiten, insbesondere zur Entfernung von Schwermetallen, eingesetzt. Eine in diesem technischen Gebiet bevorzugte Anwendung ist die Dekontamination von Wasser, insbesondere von Trinkwasser. In jüngster Zeit wird der Entfernung von Arsen aus Trinkwasser besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Die erfindungsgemä­ ßen Granulate eignen sich hierzu hervorragend, da selbst die niedrigen von der US- Behörde EPA festgesetzten Grenzwerte durch die Verwendung der erfindungsgemä­ ßen Granulate nicht nur eingehalten, sondern sogar unterschritten werden können.

Dazu können die Granulate in herkömmliche Adsorberapparaten eingesetzt werden, wie sie derzeit schon, z. B. mit Aktivkohle beschickt, zur Entfernung von Schadstof­ fen anderer Art in Gebrauch sind. Ein Batchbetrieb, beispielsweise in Zisternen oder ähnlichen Behältnissen, die gegebenenfalls mit Rührwerken ausgestattet sind, ist zwar auch möglich. Der Einsatz in kontinuierlich betriebenen Anlagen wie Durchfluß- Adsorbern ist jedoch bevorzugt.

Da zur Trinkwasser aufzubereitendes Rohwasser üblicherweise auch organische Ver­ unreinigungen wie Algen und ähnliche Organismen enthält, belegt sich die Oberflä­ che von Adsorbern, insbesondere die äußere Oberfläche von granulatförmigem Ad­ sorbens, während des Einsatzes mit zumeist schleimigen Ablagerungen, die den Zu­ tritt des Wassers und damit die Adsorption von zu entfernenden Inhaltsstoffen er­ schweren oder gar verhindern. Aus diesem Grund werden die Adsorber-Apparate von Zeit zu Zeit mit Wasser rückgespült, was vorzugsweise während Zeiten niedrigen Wasserverbrauchs (s. oben) an einzelnen aus dem Betrieb genommenen Apparaten durchgeführt wird. Hierbei wird das Adsorbens aufgewirbelt, und durch die hiermit verbundene mechanische Beanspruchung der Oberfläche wird der unerwünschte Be­ lag entfernt und entgegen der Fließrichtung im Nutzbetrieb ausgetragen. Das Waschwasser wird üblicherweise einer Kläranlage zugeführt. Hierbei bewähren sich die erfindungsgemäßen Adsorbentien ganz besonders gut, da deren hohe Festigkeit eine Reinigung in kurzer Zeit ermöglicht, ohne dass nennenswerte Verluste an Ad­ sorbermaterial zu verzeichnen wären bzw. das dem Abwasser zugeführte Rückspül­ wasser reich an ausgetragenem Adsorbermaterial, gegebenenfalls schon hoch mit Schwermetallen beladen, ist.

Da die erfindungsgemäßen Granulate frei von artfremden Bindemitteln sind, ist das Material nach Gebrauch vergleichsweise einfach zu entsorgen. So kann das Adsor­ bierte Arsen z. B. in speziellen Apparaturen thermisch oder chemisch entfernt wer­ den, und man erhält als reinen Stoff ein Eisenoxidpigment, welches entweder zum Zweck der gleichen Anwendung rezycliert oder herkömmlichen Pigmentanwendun­ gen zugeführt werden kann. Je nach Anwendung und gesetzlichen Bestimmungen kann der Adsorberinhalt auch ohne die vorherige Entfernung der Schwermetalle bei­ spielsweise als Pigment zur Einfärbung dauerhafter Konstruktionsmaterialien wie Beton verwendet werden, da die dem Trinkwasser entzogenen Schwermetalle auf diese Weise dauerhaft immobilisiert und dem Wasserkreislauf entzogen werden.

Daher sind auch Wasseraufbereitungsanlagen bzw. Wasserwerke, in denen mit den erfindungsgemäßen Granulaten beschickte Apparate betrieben werden ebenso Ge­ genstand der vorliegenden Erfindung wie Verfahren zur Dekontamination von Was­ ser unter Verwendung derartiger Apparate sowie derartige Apparate selbst.

Die Bestimmung der spezifischen Oberfläche der erfindungsgemäßen Produkte nach BET erfolgt über das Trägergasverfahren (He : N₂ = 90 : 10) nach der Einpunkt- Methode, gemäß DIN 66131 (1993). Vor der Messung wird die Probe 1 h bei 140°C im trockenen Stickstoffstrom ausgeheizt.

Zur Messung der Adsorption von Arsen(III) und Arsen(V) werden in einer 5-l-PE- Flasche über einen bestimmten Zeitraum 3 l einer wässrigen Lösung von NaAsO₂ oder Na₂HAsO₄ mit der jeweils angegebenen Ausgangskonzentration von ca. 2-3 mg/l Arsen mit 3 g der zu untersuchenden Probe behandelt und dabei die Flasche auf rotierenden Walzen in Bewegung versetzt. Die Adsorptionsgeschwindigkeit von As-Ionen auf Eisenhydroxid über diesen bestimmten Zeitraum, z. B. eine Stunde, wird angegeben mit mg (As^3+/5+)/g (FeOOH).h aus der Differenz zu den in Lösung verbleibenden As^3+/5+-Ionen.

Zur Messung der Adsorption von Sb³⁺, Sb⁵⁺, Hg²⁺, Pb²⁺, Cr⁶⁺, Cd²⁺-Ionen verfährt man nach dem gleichen Muster, und zwar stellt man sich die gewünschten Konzen­ trationen durch Auflösen entsprechender Mengen von Sb₂O₃, KSb(OH)₆, PbCl₂, NaCrO₄, CdCl₂ in H₂O her und stellt den pH-Wert auf 7-9 ein.

Die As-, Sb-, Cd-, Cr-, Hg- bzw. Pb-Gehalte des beladenen Eisenoxihydroxids bzw. der Lösungen bestimmt man über die Massenspektrometrie (ICP-MS) gemäß DIN 38406-29 (1999) oder über optische Emissionsspektroskopie (ICP-OES) gemäß EN- ISO 11885 (1998) mit jeweils induktiv gekoppeltem Plasma als Anregungseinheit.

Die Beurteilung der mechanischen und hydraulischen Abriebsfestigkeit erfolgte nach folgender Methode: 10 g des zu untersuchenden Granulats mit Korngrößen < 0.1 mm wurden in einem 500-ml-Erlenmeyerkolben mit 150 ml VE-Wasser versetzt und auf einer Schüttelmaschine LabShaker (Modell Kühner, Fa. Braun) über einen Zeitraum von 30 Minuten mit 250 Umdrehungen/Minute in Rotation versetzt. Anschließend wurde von der Suspension mittels eines Siebs der Anteil < 0.1 mm isoliert, getrocknet und gewogen. Das Gewichtsverhältnis zwischen Auswaage und Einwaage bestimmt den Abriebswert in %.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen näher erläutert. Die Bei­ spiele sollen der Illustration des Verfahrens dienen und stellen keine Einschränkung dar.

Beispiele Beispiel 1

124 l einer wässrigen NaOH-Lösung (114 g/l) wurden bei 24°C vorgelegt und un­ ter Rühren rasch mit 171 l einer wässrigen Lösung von FeSO₄ (100 g/l) versetzt und anschließend mit 10 l Luft je Stunde und Mol Fe oxidiert. Unmittelbar nach vollen­ deter Oxidation wurden 56 l einer wässrigen Lösung von Fe₂(SO₄)₃ (100 g/l) zuge­ geben und 30 Minuten gerührt. Die so erhaltene gelbbraune Suspension wurde wie in Beispiel 1 aufgearbeitet.

Das Produkt bestand laut Röntgendiffraktogramm zu aus 100% α-FeOOH. Aus der rasterelektronenmikroskopischen Aufnahme z. B. mit der Vergrößerung von 60 000 : 1 wurde die Nadelbreiten durch Ausmessen zwischen 15 und 35 nm, die Nadellängen zwischen 70 und 180 nm bestimmt. Die Nadeln waren stark agglomeriert. Die spezi­ fische Oberfläche nach BET betrug 131 m²/g. Der Abriebswert betrug nach 30 Mi­ nuten lediglich 7 Gew.-%.

Die Adsorptionsgeschwindigkeit bezüglich einer wässrigen NaAsO₂ Lösung mit ei­ ner Ausgangskonzentration von 2.3 mg/l (As³⁺) betrug 1.7 mg (As³⁺)/g (FeOOH).h, bezüglich einer Na₂HAsO₄-Lösung mit einer Ausgangskonzentration von 2.7 mg/l (As⁵⁺) betrug die Adsorption 1.2 mg (As⁵⁺)/g (FeOOH).h.

Beispiel 2

7.5 l einer wässrigen Lösung von FeSO₄(150 g/l) wurde mit 7.4 l einer wässrigen Lösung von Fe2(SO₄)₃ (100 g/l) versetzt und bei 34°C unter Rühren rasch mit 2.9 l einer wässrigen NaOH-Lösung (200 g/l) behandelt. Die Reaktionsmischung wurde anschließend 10 Minuten mit 290 l Luft je Stunde voroxidiert und anschließend un­ ter Rühren mit 2.2 l einer wässrigen NaOH-Lösung (200 g/l) weiter gefällt. Sodann oxidierte man die Reaktionsmischung weitere 15 Minuten mit 290 l Luft je Stunde. Die gelbbraune Suspension filtrierte man auf einer Filternutsche ab und wusch den Niederschlag bis zu einer Restleitfähigkeit des Filtrats von 1 mS/cm.

Das Produkt bestand laut Röntgendiffraktogramm zu aus 100% α-FeOOH. In der rasterelektronenmikroskopischen Aufnahme z. B. mit der Vergrößerung von 60 000 : 1 sind kleine Partikel neben Nadeln zu erkennen. Bei den kleinen Partikeln wurden die Nadelbreiten durch Ausmessen zwischen 15 und 35 nm, die Nadellängen zwischen 30 und 70 nm bestimmt. Bei den größeren Nadeln ermittelte man Nadelbreiten bis zu 50 nm, Nadellängen bis zu 350 nm. Die Nadeln und Teilchen waren untereinander stark agglomeriert. Die spezifische Oberfläche nach BET betrug 177 m²/g. Der Ab­ riebswert betrug nach 30 Minuten lediglich 3 Gew.-%.

Die Adsorptionsgeschwindigkeit bezüglich einer wässrigen NaAsO₂-Lösung mit ei­ ner Ausgangskonzentration von 2.3 mg/l (As³⁺) betrug 1.3 mg (As³⁺)/g (FeOOH).h, bezüglich einer Na₂HAsO₄-Lösung mit einer Ausgangskonzentration von 2.7 mg/l (As⁵⁺) betrug 0.7 mg (As⁵⁺)/g (FeOOH).h.

Beispiel 3

45 g eines nadelförmigen α-FeOOH-Pigmentpulvers (Bayferrox® 930, Bayer AG, Leverkusen, DE) wurden mit 470 ml einer FeCl₃-Lösung (0.1 N) versetzt und 5 Mi­ nuten bei 500 U/min vermischt. Anschließend wurden langsam 141 ml einer wässri­ gen NaOH-Lösung (1 N) zugetropft und die Suspension 15 Minuten nachgerührt.

Die Suspension wurde über eine Filternutsche filtriert, mit 1000 ml VE-H₂O nach­ gewaschen und anschließend 15 h bei 105°C getrocknet. 47,6 g des getrockneten Produktes wurden in 2300 ml 0,1 M FeCl₃-Lösung redispergiert und anschließend zügig mit 690 ml einer wässrigen NaOH-Lösung (1 N) versetzt. Die Suspension wurde über eine Filternutsche filtriert, mit 2000 ml VE-H₂O nachgewaschen und anschließend 15 h bei 105°C getrocknet. Das getrocknete Produkt war sehr hart, wurde geschrotet und die Siebfraktion von 1-5 mm isoliert.

Das Produkt bestand laut Röntgendiffraktogramm zu aus 100% α-FeOOH. Die spe­ zifische Oberfläche nach BET betrug 99 m²/g. Die Granulate besaßen beim Schütteln mit Wasser im Becherglas eine hohe Abriebsfestigkeit, was sich darin äußerte, dass das Wasser nicht mit Pigment gefärbt wurde, wie dies z. B. mit unbehandeltem α- FeOOH-Pigmentpulver (Bayferrox® 930) der Fall ist.

Die Adsorptionsgeschwindigkeit bezüglich einer wässrigen NaAsO₂-Lösung mit ei­ ner Ausgangskonzentration von 23 µg/l As³⁺, wie sie z. B. üblicherweise in natürli­ chen Gewässern auftreten kann, betrug nach 30 Minuten 17 µg (As³⁺)/g (FeOOH).h, entsprechend 84% Adsorption.

Beispiel 4

Es wurden 4096 kg NaOH (als Lösung mit ca. 300 g/l) vorgelegt und mit Wasser auf 40 m³ verdünnt. 4950 kg FeSO₄ werden mit Wasser zu 48.5 m³ Lösung gelöst, auf 15°C abgekühlt und anschließend in 1 h zu der NaOH-Vorlage gepumpt. Die Suspension wurde dann mit 1500 m³/h Luft in ca. 2 h oxidiert. Ca. 87 m³ dieser Sus­ pension wurden unter Rühren mit 14.4 m³ FeClSO₄-Lösung (113.4 g/l) versetzt und 30 min nachgerührt. Der Ansatz wurde auf einer Filterpresse bis zur Restleitfähig­ keit des Filtrates von < 1000 µS/cm gewaschen und die Paste durch ein Lochblech mit Lochdurchmessern von 7 mm gedrückt und zu Strängen geformt. Die Stränge werden auf einem Bandtrockner auf eine Restfeuchte von ca. 5% getrocknet. Die trockenen Pellets wurden auf eine Korngröße von 2 mm geschrotet. Das so erhaltene Material hatte eine spezifische Oberfläche nach BET von 142 m²/g und bestand zu 100% aus α-FeOOH. Aus der rasterelektronenmikroskopischen Aufnahme z. B. mit der Vergrößerung von 60 000 : 1 wurde die Nadelbreiten durch Ausmessen zwischen 15 und 50 nm, die Nadellängen zwischen 10 und 150 nm bestimmt. Die Nadeln wa­ ren stark agglomeriert.

Adsorptionsverhalten

Die Adsorptionsgeschwindigkeit bezüglich NaAsO₂ mit einer Ausgangskonzentration von 2.7 mg/l (As³⁺) betrug 2.1 mg (As³⁺)/g (FeOOH).h, be­ züglich Na₂HAsO₄ mit der Ausgangskonzentration von 2.8 mg/l (As⁵⁺) betrug sie 2.0 mg (As⁵⁺)/g (FeOOH).h, bezüglich CdCl₂ (Ausgangskonzentration 2.7 mg (Cd²⁺)/l) betrug die Adsorption 1.1 mg (Cd²⁺)/g (FeOOH).h, bezgl. KSb(OH)₆ (Ausgangskon­ zentration 2.6 mg (Sb⁵⁺)/l betrug sie 1.9 mg (Sb⁵⁺)/g (FeOOH).h, bezüglich Sb₂O₃ (Ausgangskonzentration 2.3 mg (Sb³⁺)/l betrug sie 2.0 mg (Sb³⁺)/g (FeOOH).h, be­ züglich Na₂CrO₄ (Ausgangskonzentration 2.6 mg (Cr⁵⁺)/l betrug sie 1.1 mg (Cr⁶⁺), bezüglich PbCl₂ (Ausgangskonzentration 1.6 mg (Pb²⁺)/l betrug sie 1.57 mg (Pb²⁺)/g (FeOOH).h.

Beispiel 5

525 g einer Suspension eines nadelförmigen α-FeOOH-Pigmentpulvers (50 g/l FeOOH, Bayferrox®920, Bayer AG, Leverkusen, DE) wurden mit 800 g einer wäss­ rigen Lösung von FeCl₃ (100 g/l) versetzt und durch Zugabe von 247 g einer wässri­ gen naOH-Lösung (24%) ein Eisenhydroxid auf das Pigment aufgefällt. Die Suspen­ sion wurde über eine Filternutsche filtriert, der Filterkuchen auf eine Restleitfähigkeit des Filtrats von < 1 mS/cm gewaschen und der Filterkuchen anschließend im Troc­ kenschrank bei 75°C getrocknet. Das sehr harte Material wurde anschließend auf Granulate mit Korngrößen zwischen 0.2 und 2 mm geschrotet. Die spezifische Ober­ fläche nach BET betrug 64 m²/g. Aus der rasterelektronenmikroskopischen Aufnah­ me z. B. mit der Vergrößerung von 60 000 : 1 sieht man, dass die Nadeln des α- FeOOH-Typs von amorphen Schichten miteinander verklebt bzw. agglomeriert sind.

Die Adsorptionsgeschwindigkeit bezüglich einer wässrigen NaAsO₂-Lösung mit ei­ ner Ausgangskonzentration von 2.9 mg/l (As³⁺) betrug 1.8 mg (As³⁺)/g (FeOOH).h, bezüglich einer Na₂HAsO₄-Lösung mit einer Ausgangskonzentration von 2.8 mg/l (As⁵⁺) betrug 1.6 mg (As⁵⁺)/g (FeOOH).h.

Claims (18)

1. Von Medien durchströmbare Apparate, dadurch gekennzeichnet, dass sie stücki­ ges Adsorptionsmittel/Reaktionsmittel bestehend aus in einer Eisenhydroxidma­ trix eingebettetem Eisenoxid und/oder Eisenoxihydroxid enthalten.

2. Apparate gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Medi­ en um Gase handelt.

3. Apparate gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Medi­ en um Flüssigkeiten handelt.

4. Apparate gemäß Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Medien um Wasser handelt.

5. Wasseraufbereitungsanlagen umfassend Apparate gemäß Ansprüchen 1, 2 und 4.

6. Wasserwerke umfassend Wasseraufbereitungsanlagen gemäß Anspruch 5.

7. Verfahren zur Herstellung eines Adsorptionsmittels/Reaktionsmittels, dadurch gekennzeichnet, dass

• a) eine wäßrige Eisen(III)hydroxidsuspension in eine wässrige Suspension von Eisenoxid und/oder Eisenoxihydroxid, einschließlich Fe(OH)₂ ein­ gemischt wird und dann
• b) entweder die Suspension unter Erlangung eines festen Zustandes ge­ trocknet und das feste Material anschließend mechanisch in die ge­ wünschte Form und/oder Größe zerkleinert wird oder
• c) die Suspension gegebenenfalls nach einer Vortrocknung im halbfesten Zustand einer mechanischen Formgebung und anschließenden (weite­ ren) Trocknung unter Erlangung eines festen Zustandes unterzogen wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Eisenoxid- und/oder Eisenoxihydroxide Strukturen auf der Basis von α-, β-, γ-, δ-, δ'-, ε- und/oder Fe(OH)₂-Pasen, Ferrihydrit- sowie Misch- und Zwischenphasen dersel­ ben enthalten.

9. Verfahren nach Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich oder anstatt der Eisenoxid- und/oder Eisenoxihydroxide Eisencarbonate einge­ setzt werden.

10. Verfahren nach Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Eisenoxide und/oder Eisen(oxi)hydroxide handelsübliche Pigmente eingesetzt werden.

11. Verfahren nach Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Eisenoxide und/oder Eisen(oxi)hydroxide transparente Pigmente eingesetzt werden.

12. Verfahren nach Ansprüchen 7-11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fällung des Fe(OH)₃ Fe³⁺-Salze aus der Reihe der Carbonate, Chloride, Fluoride, Nitrate, Sul­ fate, Sulfite verwendet werden.

13. Verwendung von gemäß Ansprüchen 7 bis 12 erhältlichen Agglomeraten in Ap­ paraten und Anlagen gemäß Ansprüchen 1 bis 6.

14. Verwendung von gemäß Ansprüchen 7 bis 12 erhältlichen Agglomeraten zur Reinigung von Gasen.

15. Verwendung von gemäß Ansprüchen 7 bis 12 erhältlichen Agglomeraten zur Reinigung von Flüssigkeiten.

16. Verwendung von gemäß Ansprüchen 7 bis 12 erhältlichen Agglomeraten zur Wasseraufbereitung.

17. Verwendung von gemäß Ansprüchen 7 bis 12 erhältlichen Agglomeraten zur Entfernung von Schwermetallen, sowie Phosphor-, Antimon-, Beryllium-, Selen-, Tellur-, Cadmium-, Chrom- sowie Cyanoverbindungen aus Wasser.

18. Verwendung von gemäß Ansprüchen 7 bis 12 erhältlichen Agglomeraten zur Entfernung von Arsenverbindungen aus Wasser.