DE19608818B4

DE19608818B4 - Composite surfactant barrier, process for its preparation and use

Info

Publication number: DE19608818B4
Application number: DE19608818A
Authority: DE
Inventors: Franz Dietrich Oeste
Original assignee: Oeste Franz Dietrich Dipl-Ing
Current assignee: Oeste Franz Dietrich Dipl-Ing
Priority date: 1996-03-07
Filing date: 1996-03-07
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2016-03-08
Also published as: DE19608818A1

Abstract

Zusammengesetzte Tensid-Barrieren unter Tage innerhalb und/oder außerhalb von Grundwasseraquiferen und/oder in technischen Wasserreinigungs- und/oder in technischen Wasseraufbereitungsanlagen über Tage enthaltend mindestens eines der Elemente Eisen, Mangan und Aluminium oder mindestens einen der Stoffe Ocker und Huminstoff, wobei diese als Abscheidungen in dünne gestapelte Schichten oder einander durchdringende Kompartimente vorliegen.Compound Surfactant barriers underground within and / or outside of groundwater aquifers and / or in technical water purification and / or in technical water treatment plants containing at least over days one of the elements iron, manganese and aluminum or at least one the substances ocher and humic matter, these being used as deposits in thin stacked Layers or interpenetrating compartments are present.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine zusammengesetzte Tensid-Barriere gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Barriere sowie auf eine Anwendung einer solchen Barriere.The This invention relates to a composite surfactant barrier according to the generic term of claim 1, to a method for producing such Barrier as well as to the application of such a barrier.

Es werden zusammengesetzte Tensid-Barrieren als Reaktions- und/oder Dichtwände im Erdreich oder Filtereinrichtungen, Verfahren zu ihrer Herstellung und deren Anwendung beschrieben. Danach wird die Lokalität, in dem die Barriere hergestellt werden soll, durch wechselweise oder gleichzeitige Einwirkung von wässrigen Lösungen von Tensiden und Eisensalzen und/oder Huminstoffen und/oder Aluminiumsalzen derart verändert, dass im fluidpermeablen Porenraum des Erdreichs oder Filters oder auf den Partikeln einer Partikelsuspension sorptions- und katalytisch aktive, biologisch aktive und/oder reaktive alternierend gestapelte Schichten und oder einander durchdringende Kompartimente aus Tensid und Ocker und/oder Huminstoff und/oder Aluminiumhydroxid aufwachsen.It be composite surfactant barriers as reaction and / or sealing walls in the soil or filter devices, process for their preparation and their application described. After that, the locality in which the barrier is to be produced by alternating or simultaneous action of watery solutions of surfactants and iron salts and / or humic substances and / or aluminum salts changed so that in the fluid-permeable pore space of the soil or filter or on the particles of a particle suspension sorption and catalytic active, biologically active and / or reactive alternating stacked Layers and / or interpenetrating compartments of surfactant and Grow ocher and / or humic substance and / or aluminum hydroxide.

In der Zeitschrift Journal of Contaminant Hydrology, vol. 4, Mr. 4, 1992, Seiten 325 bis 337, wird ein Verfahren zur Herstellung von reinen Tensidbarrieren im grundwasserdurchströmten Erdreich beschrieben. Diese verleihen dem Erdreich eine verbesserte Sorptionskapazität für lipophile Grundwasserschadstoffe. Da es sich aber um außerordentlich dünne Tensidschichten handelt und das Erdreich in der Regel nur eine geringe Porenoberfläche bietet, ist die mögliche Speicherkapazität dieser Tensidbarrieren nur gering. Außerdem besitzt die Tensidbarriere keine Sorpti ons- oder Abbaukapazität für Schwermetalle oder sonstige toxischen Elemente.In Journal of Contaminant Hydrology, vol. 4, Mr. 4, 1992, pages 325 to 337, discloses a process for the preparation of pure surfactant barriers described in groundwater flowed soil. These give the soil an improved sorption capacity for lipophilic Groundwater pollutants. But these are extremely thin surfactant layers and the soil usually offers only a small pore surface, is the possible storage capacity These surfactant barriers only low. In addition, the surfactant barrier has no Sorpti ons or removal capacity for heavy metals or other toxic elements.

Zum Zweck der Rückhaltung von Schadstoffen, die sich mit dem Grundwasser ausbreiten, wurde auch die Ockerbarriere vorgeschlagen, die durch die oxidative Ausfällung der natürlich im Grundwasser vorkommenden Schwermetalle Eisen und Mangan als Hydroxide des drei- bzw. vierwertigen Eisens bzw. Mangans oder dieser künstlich in das Grundwasser injizierten Schwermetalle errichtet wird, wie in der deutschen Offenlegungsschrift 44 43 828 beschrieben wird. Zu verweisen ist auch auf die DE 42 42 682 A1 .For the purpose of the retention of pollutants that spread with the groundwater, the ocher barrier has been proposed by the oxidative precipitation of naturally occurring in groundwater heavy metals iron and manganese as hydroxides of trivalent or tetravalent iron or manganese or this artificially The groundwater injected heavy metals is built, as described in German Patent Application 44 43 828. To refer is also to the DE 42 42 682 A1 ,

Die Ockerbarriere hat zwar den Vorteil, dass sie sich sehr präzise platzieren lässt. Sie hat aber den Nachteil, dass sie nur in geringem Ausmaß lipophile Stoffe binden kann. In geringerem Ausmaß zumindest, als die unten genannte Huminstoffbarriere lipophile Schadstoffe adsorbieren kann und, bezogen auf das Verhältnis Barrierenwirkstoff zu adsorbiertem Schadstoff, auch weit weniger als Tensid. Dagegen hat sie hohe Sorptionsleistungen bezüglich schwermetallhaltiger Schadstoffe, phosphor-, arsen- und antimonhaltiger Schadstoffe.The Although ocher barrier has the advantage that they place very precisely leaves. But it has the disadvantage that they are lipophilic only to a limited extent Can bind substances. To a lesser extent, at least, than the ones below said humic barrier can adsorb lipophilic pollutants and, based on the ratio Barrier active to adsorbed pollutant, also far less as a surfactant. On the other hand, it has high sorption capacities with respect to heavy metals Pollutants, phosphorus, arsenic and antimony-containing pollutants.

Ockerbarrieren entstehen z. B. auch in Anlagen zur Wasseraufbereitung bei der oxidativen Grundwasserenteisenung und -entmanganung und bei dem Einsatz von Eisensalzen als Flock- oder Reduktionsmittel. Sie liegen dann als sorptionsaktive und reaktive Suspension im Wasser und/oder Beschichtung auf dem Filtermaterial, z. B. Kiese, Kokse, Formstoffe, Anthrazite, Vliese, oder textile Gebilde vor. Auch in dieser Form haben die Ockerbarrieren sorptionsaktive und reaktive Funktionen wie im Erdreich. ocher barriers arise z. B. also in plants for water treatment in oxidative groundwater iron undentanglement and the use of iron salts as flock or reducing agent. They are then sorption-active and reactive Suspension in the water and / or coating on the filter material, z. As gravel, cokes, moldings, anthracites, nonwovens, or textile Structures. Also in this form the ocher barriers have sorption-active and reactive functions like in the ground.

In der deutschen Offenlegungsschrift 44 43 828 wird ein Verfahren zur Herstellung von reinen Huminstoffbarrieren beschrieben. Danach nutzt man z. B. die stärkere Retardation des gelösten Huminstoffs bei der Erdreichpassage im Grundwasserleiter gegenüber den gelösten Säure- und/oder mehrfach geladenen Metallkationen aus, um den Huminstoff in dem beabsichtigten Bereich auszufällen. Im Einzelnen wird so vorgegangen, dass mittels eines oder mehrerer Injektionsbrunnen zunächst Huminstofflösung im Aquifer verteilt wird, und nach einer durch die Retardationsdifferenz und den Abstand der im abstromigen Aquifer liegenden beabsichtigten Barrierenziellokalität vom Injektionsbrunnen gegebenen Zeit Säure und/oder mehrwertige Metallkationen über den oder die Injektionsbrunnen im Aquifer verteilt werden. Dabei kommt es dann im Zielgebiet zu der Ausfällung von Huminstoff unter Barrierebildung.In German Offenlegungsschrift 44 43 828 discloses a method for Production of pure Huminstoffbarrieren described. After that uses one z. The stronger one Retardation of the dissolved Humic substances in the earth passage in the aquifer in relation to the dissolved Acid- and / or multiply charged metal cations to the humic substance to precipitate in the intended area. In detail, so proceeded that by means of one or more injection wells first Huminstofflösung is distributed in the aquifer, and after one by the retardation difference and the distance of the downstream aquifer Barriers target location from the injection well, acid and / or polyvalent metal cations over the or the injection wells are distributed in the aquifer. It comes it then in the target area to the precipitation of humic matter below Accessible education.

Durch den relativ geringen Unterschied der Retardationsverhältnisse zwischen gelöstem Huminstoff und Säure- bzw. Metallionen ergeben sich unerwünscht große Abweichungen der Barrierenposition von dem beabsichtigten Zielgebiet. Das kann eine Reihe von Nachteilen verursachen, darunter in erster Linie hoher Huminstoffbedarf und unzureichende Wirksamkeit. Überdies ist die spezifische Rückhaltekapazität lipophiler Schadstoffe bezogen auf die Sorptivmasse Huminstoff bei weitem nicht so hoch wie bei den Sorptivmassen der meisten dafür eingesetzten Tenside. Dagegen hat sie hohe Sorptionskapazität bezüglich Schwermetallen, wirkt als Redoxkatalysator schadstoffabbaufördernd und bildet ein gutes Aufwachssubstrat für die schadstoffabbauende Mikrobiologie.By the relatively small difference in the Retardationsverhältnisse between solved Humic substance and acid or metal ions give rise to undesirably large deviations of the barrier position of the intended destination. This can have a number of disadvantages of which primarily high demand for humic substances and insufficient effectiveness. moreover the specific retention capacity is more lipophilic Pollutants based on the sorbent mass humic matter far from as high as the sorptive masses of most used Surfactants. On the other hand, it has high sorption capacity with respect to heavy metals as redox catalyst harmful pollutant and forms a good Growth substrate for pollutant-degrading microbiology.

Huminstoffbarrieren entstehen z. B. auch in Anlagen zur Wasseraufbereitung. Dort werden Huminstoffe ebenfalls als sorptionsaktives, reaktives und flockenbildendes Mittel eingesetzt. Sie liegen dann als sorptionsaktive und reaktive Suspension im Wasser und/oder Beschichtung auf dem Filtermaterial, z. B. Kiese, Kokse, Formstoffe, Anthra zite, Vliese, oder textile Gebilde vor. Auch in dieser Form haben die Huminstoffbarrieren sorptionsaktive und reaktive Funktionen wie im Erdreich.Huminstoffbarrieren arise z. B. also in plants for water treatment. There humic substances are also used as sorption-active, reactive and flocculating agent. They are then as sorption-active and reactive suspension in the water and / or coating on the filter material, eg. B. Kiese, cokes, moldings, Anthra zite, nonwovens, or textile structures. Also in this form, the humic barrier have sorption-active and reactive functions as in the soil.

Neben Eisen und Huminstoff wird auch Aluminium in der Form von gefälltem Aluminiumhydroxid als sorptionsaktives, reaktives und flockenbildendes Mittel eingesetzt und ist in der Lage, entsprechend wirksame Barrieren zu bilden. Auch diese Barrieren liegen dann als sorptionsaktive und reaktive Suspension im Wasser und/oder Beschichtung auf dem Filtermaterial, z. B. Kiese, Kokse, Formstoffe, Anthrazite, Vliese, oder textile Gebilde vor. Auch in dieser Form haben die Aluminiumhydroxidbarrieren sorptionsaktive und reaktive Funktionen. Aluminiumhydroxid selbst wird zwar für die Herstellung von Dicht- oder Reaktionswänden im Erdreich bisher nicht beschrieben. Auf Grund seiner Eigenschaften kann es aber ohne weiteres auch für diesen Zweck eingesetzt werden. Aluminiumderivate in der Form von Ton werden allerdings für sich al-lein oder zusammen mit hydraulischen Bindemitteln für die Herstellung von Dichtwänden eingesetzt.Next Iron and humic matter will also be aluminum in the form of precipitated aluminum hydroxide sorptionsaktiv, reactive and flocculating agent used and is able to form correspondingly effective barriers. These barriers are then also sorption-active and reactive Suspension in the water and / or coating on the filter material, z. As gravel, cokes, moldings, anthracites, nonwovens, or textile Structures. Also in this form have the aluminum hydroxide barriers sorption-active and reactive functions. Aluminum hydroxide itself is indeed for the production of sealing or reaction walls in the soil not yet described. Because of its properties, it can easily also for be used for this purpose. Aluminum derivatives in the form of Sound, however, for Alone or used together with hydraulic binders for the production of sealing walls.

Aluminiumhydroxid ist z. B. wirksam zur Bindung von Fluorid und vermag auch eine Reihe von Schadstoffen sorptiv zu binden. Seine Kapazität zur sorptiven Bindung von organischen Schadstoffen ist aber sehr begrenzt.aluminum hydroxide is z. B. effective for the binding of fluoride and is also a number of sorptive binding of pollutants. Its capacity for sorptive Binding of organic pollutants is very limited.

Tensid-, Huminstoff-, Ocker- und Aluminiumhydroxidbarrieren gehören zur Gruppe der Reaktionswände, die Schadstoffe bei ihrer Passage sorptiv binden oder abbauen können. Sie können im Erdreich, also unter Tage, auch als hydraulisch wirksame Dichtwände hergestellt werden, die auch dabei ihre reaktiven Eigenschaften behalten. Insbesondere in der angelsächsischen Literatur wird die Kombination aus Dicht- und Reaktionswänden zur Grundwasserführung durch eine Reaktionswand mit dem Begriff "Funnel and Gate" umschrieben. Die in technischen Anlagen betriebene Wasserreinigung, die in der Regel über Tage vorgenommen wird, fällt unter das geflügelte Wort "Pump and Treat". Beide Begriffe haben im deutschen Sprachgebrauch Fuß gefasst.surfactant, Humic acid, ocher and aluminum hydroxide barriers belong to Group of reaction walls, the sorptive substances can bind or degrade during their passage. she can in the ground, ie underground, also produced as hydraulically effective sealing walls who retain their reactive properties while doing so. Especially in the Anglo-Saxon Literature is the combination of sealing and reaction walls to Groundwater management circumscribed by a reaction wall with the term "Funnel and Gate". The in technical systems operated water purification, which is usually done over days, falls down the winged one Word "pump and treat". Both terms have taken root in German usage.

Die Erfindung beruht auf der Aufgabe, eine Tensid-Barriere mit verbesserten Eigenschaften zu schaffen, deren Herstellung zu vereinfachen und damit neue Anwendungsmöglichkeiten zu schaffen.The Invention is based on the object, a surfactant barrier with improved To create properties, simplify their manufacture and thus new applications to accomplish.

Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung eine Tensid-Barriere gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zu ihrer Herstellung nach Anspruch 6 sowie Anwendungen nach den Ansprüchen 9 bis 11 vor.to solution The object of the invention is a surfactant barrier according to claim 1, a process for their preparation according to claim 6 and applications according to the claims 9 to 11 ago.

Dazu im Einzelnen: Durch die erfindungsgemäße zusammengesetzte Tensidbarriere gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 ist es möglich, die genannten Vorteile der einzelnen genannten Barrieretypen in sich zu vereinigen, ohne jedoch die genannten nachteiligen Eigenschaften jedes einzelnen der bekannten Barrierentypen aufzuweisen. Ihre erfindungsgemäße Herstellung entsprechend den Ansprüchen 6 bis 8 und ihre Anwendung gemäß den Ansprüchen 9 bis 11 wird nachfolgend beschrieben.To in detail: By the composite surfactant barrier according to the invention according to claims 1 to 5 is it possible the mentioned advantages of the individual types of barrier mentioned to unite, but without the mentioned disadvantageous properties to show each of the known barrier types. Your production according to the invention according to the claims 6 to 8 and their application according to claims 9 to 11 will be described below.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Barriere in der vorgesehenen Unter- und Über-Tage-Lokalität abwechselnd oder auch gleichzeitig durch Abscheidung von Tensid und einem oder mehreren der Stoffe Ocker, Huminstoff und Aluminiumhydroxid in beliebiger Reihenfolge zur Ausscheidung gebracht. Dabei bilden sich alternierend gestapelte dünne Schichten oder einander durchdringende Kompartimente dieser Stoffe auf den Partikeln.To the method according to the invention is the barrier alternately in the provided under and over-day locality or simultaneously by deposition of surfactant and one or more the substances ocher, humic substance and aluminum hydroxide in any Order brought to elimination. This forms alternately stacked thin Layers or interpenetrating compartments of these substances on the particles.

Die Lokalität der erfindungsgemäßen Barriere kann im Erdreich innerhalb oder außerhalb eines Aquifers, in einer technischen Filtereinrichtung oder auch in der Form einer Suspension in einer Wasseraufbereitungsanlage vorliegen.The location the barrier according to the invention may be in the soil inside or outside of an aquifer, in a technical filter device or in the form of a Suspension present in a water treatment plant.

Zur Abscheidung von Tensid werden Stoffe mit Tensidwirkung, im weiteren Tenside genannt, als wässrige Lösung durch die beabsichtigte Barrierenlokalität gespült. Im grundwassergesättigten Bereich, also unter Tage, kann entweder das Grundwasser selbst oder außerhalb des Grundwasserleiters ein Spülwasser als Spülmedium genutzt werden. In technischen Filteranlagen, hier mit dem Stichwort Über-Tage-Anlagen belegt, dient das zu behandelnde Wasser als Spülmedium. Dabei muss die Tensidmenge so bemessen sein, dass sich ein Tensidfilm auf den Partikeln, z. B. auf denen des gesamten Bodenvolumens zwischen der abstromseitigen beabsichtigten Barrierenposition und der Lokalität des Bodens, in der die Tensidinjektion in den Boden vorgenommen wird, bilden kann. Das Tensid reagiert mit der Oberfläche der Feststoffpartikel, bei denen es sich um eine oder mehrere der festen Phasen Gestein, Ocker, Aluminiumhydroxid oder Huminstoff handeln kann, unter Abscheidung eines Tensidfilmes.to Deposition of surfactant substances with surfactant effect, in the further Called surfactants, as aqueous solution flushed through the intended barrier locality. In the groundwater saturated Area, ie underground, can either be the groundwater itself or outside of the aquifer, a rinse water as flushing medium be used. In technical filter plants, here with the keyword over-day-plants occupied, serves the water to be treated as flushing medium. The amount of surfactant must be be sized so that a surfactant film on the particles, z. B. on those of the entire soil volume between the downstream side intended barrier position and locality of the soil in which the Tensidinjektion is made in the soil can form. The surfactant reacts with the surface the solid particles which are one or more of the solid phases rock, ocher, aluminum hydroxide or humic matter can, with deposition of a surfactant film.

Vorzugsweise werden solche Tenside verwendet, die gut von diesen Partikeln sorbiert werden. Dazu gehören die kationischen Tenside. Ein geeignetes Tensid ist z. B. das Hexadecyltrimethylammoniumchlorid.Preferably Such surfactants are used which sorb well from these particles become. This includes the cationic surfactants. A suitable surfactant is z. For example, the hexadecyltrimethylammonium chloride.

Bei den dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegenden Versuchen wurde nun überraschend festgestellt, dass Huminstoff in wässriger Lösung, z. B. in der Form von gelöstem Alkalihuminat, bei der Passage derart tensidbehandelter Partikel wie z. B. Erdreich in erheblichem Ausmaß infolge der sorptiven Wechselwirkung gegenüber der Wasserströmung retardiert wird, obwohl Huminat nicht zu den hydrophoben Stoffen gehört, da Huminat bis über 20 Gewichts% in Wasser löslich ist. Aufgrund dieser verstärkten Retardation, z. B. gegenüber dem Grundwasserfluss, lässt sich die Präzision der Vorausbestimmung der Barrierenlokalität wesentlich verbessern.In the experiments underlying the method according to the invention has now surprisingly found that humic substance in aqueous solution, eg. B. in the form of dissolved alkali humate, in the passage of such surfactant-treated particles such. Soil to a considerable extent due to the sorptive interaction with the water Although humate is not one of the hydrophobic substances, since huminate is more than 20% by weight soluble in water. Due to this increased retardation, z. As compared to the groundwater flow, the precision of the prediction of the barrier locality can be significantly improved.

Kationische Tenside eignen sich für diesen Zweck, weil sich die kationischen Tensidfunktionen besonders gut an den anionisch geladenen Oberflächenfunktionen der mineralischen und humosen Komponenten des natürlichen Erdreichs und besonders gut an den künstlich ausgefällten Ocker-, Aluminiumhydroxid- und/oder Huminstoffkomponenten in Filtern, suspendierten Partikeln und in den fluidphasenzugänglichen Gesteinsporen und -hohlräumen fixieren lassen.cationic Surfactants are suitable for this purpose because the cationic surfactant functions are particularly good at the anionically charged surface functions of the mineral and humorous components of the natural Soil and especially good on the artificially precipitated ocher, Aluminum hydroxide and / or humic acid components in filters, suspended Particles and in the fluid phase-accessible rock spores and -hohlräumen let fix.

Es ist aber auch möglich, anionische Tenside oder nichtionische Tenside zur Konditionierung des erfindungsgemäßen Verfahrens einzusetzen.It but it is also possible anionic surfactants or nonionic surfactants for conditioning the method according to the invention use.

Besonders wirksame Tenside zur Huminatretardation sind diejenigen, die saure Funktionen enthalten wie z. B. Carboxylsäure-, Sulfonsäure- oder Phosphonsäuregruppen. Wirksamer als rein aliphatische Tensidfunktionen sind solche, die einfache oder annelierte Aromaten enthalten. Darunter sind wiederum diejenigen besonders aktiv, die zum Elektronenaustausch geeignete Funktionen enthalten wie z. B. chinoide oder phenolische Gruppen. Es ist aber auch möglich, solche Tenside zu verwenden, die zur Polymerbildung fähig sind und die dadurch nach ihrer Abscheidung durch Polymerisation oder Polykondensation polymerisiert werden können.Especially Effective humic acid surfactants are those that are acidic Functions include such. B. carboxylic acid, sulfonic acid or phosphonic acid groups. More effective than purely aliphatic surfactant functions are those which contain simple or fanned aromatics. Below are again those particularly active which are suitable for electron exchange Functions include such. B. chinoids or phenolic groups. But it is also possible to use those surfactants which are capable of polymer formation and the resulting after their deposition by polymerization or Polycondensation can be polymerized.

Partikel, die mit kationischen Tensiden oder sauren Tensiden beladen sind, können zu einer vollständigen Fixierung der Huminstoffe führen. Anionische sonstige Tenside verursachen eine starke Retardation der Huminstoffe. Um eine absolute Fixierung der Huminstoffe herbeizuführen, kann bei vorzugsweise neutralen pH-Werten mit mehrwertigen Kationen, z. B. Erdalkalien, Aluminium oder Eisen behandelt werden. Es können aber auch Säuren, saure Tenside oder kationische Tenside zur Unter- und Übertage-Fixierung des Huminstoffs eingesetzt werden.Particle, which are loaded with cationic surfactants or acidic surfactants, can to a complete Fixation of humic substances cause. Anionic other surfactants cause a strong retardation humic substances. To bring about an absolute fixation of humic substances, can at preferably neutral pHs with polyvalent cations, z. As alkaline earths, aluminum or iron are treated. But it can also acids, Acid surfactants or cationic surfactants for under- and over-surface fixation of humic substance.

Vorzugsweise erst dann, nachdem Unter- oder Über-Tage-Partikel mit Tensid beladen sind, wird mit Huminstoff behandelt und anschließend ggf. noch mit den genannten Kationensalzen, Säuren und/oder Tensiden.Preferably only after under or over-day particles with surfactant are loaded with humic substance and then possibly still with the cations salts, acids and / or surfactants mentioned.

Eine Nachbehandlung von ausgefällten Huminstoffbarrierenpartikeln mit Tensiden, vorzugsweise kationischen Tensi den, hat den Vorteil, dass dadurch die Sorptionsaktivität der Huminstoffbarriere für hydrophobe Komponenten verbessert wird. Die Umwandlung von bereits ausgefällten herkömmlichen tensidfreien Aluminiumhydroxid-, Huminstoff-, Ockerbarrieren oder gemischten Barrieren durch Tensidbehandlung in die erfindungsgemäßen Barrieren und ggf. deren nachfolgende oder gleichzeitige Behandlung mit Aluminiumhydroxid-, Huminstoff- und/oder Ocker gelingt ebenfalls unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens-Ablaufschemas und zwar bezüglich der weiteren Huminstoffabscheidung ebenso mit höherer Präzision, wie nach der herkömmlichen Methode.A Aftercare of precipitated Humic barrier particles with surfactants, preferably cationic Tensi den, has the advantage that thereby the sorption of the humic barrier for hydrophobic Components is improved. The transformation of already precipitated conventional surfactant-free aluminum hydroxide, humic acid, Ockerbarrieren or mixed barriers by surfactant treatment in the barriers of the invention and optionally their subsequent or simultaneous treatment with aluminum hydroxide, Humic acid and / or ocher also succeeds using the inventive process flowcharts and although regarding the further Huminstoffabscheidung also with higher precision, as after the conventional Method.

Die erfindungsgemäßen Tensid enthaltenden Ocker und/oder Huminstoffbarrieren können durch wiederholtes Abscheiden oder Abscheiden aus konzentrierten Lösungen ohne weiteres die zusätzliche Funktion von Dichtwänden im Erdreich erhalten.The surfactant according to the invention containing ocher and / or Huminstoffbarrieren can by repeated deposition or deposition from concentrated solutions without further the additional Function of sealing walls preserved in the soil.

Die Abscheidung von Tensid durch Sorption, von Ocker durch Oxidation oder Hydrolyse, von Huminstoff durch Fällung und von Aluminiumhydroxid durch Hydrolyse kann ohne weiteres auch gleichzeitig geschehen. Dabei geschieht die Abscheidung von Tensid mit den jeweils gewählten Komponenten nicht schichtweise, sondern einander durchdringend.The Separation of surfactant by sorption, of ocher by oxidation or hydrolysis, of humic substance by precipitation and of aluminum hydroxide Hydrolysis can easily be done simultaneously. there the deposition of surfactant with the selected components takes place not in layers, but interpenetrating.

Die sich abscheidenden Tensidbarrierenkomponenten sind in dünner Schicht permeabel. Je nach Wahl der Anzahl von Abscheidezyklen oder Auswahl der Lösungskonzentration der Barrierenprecursor können dickschichtigere Ausfallungen erzeugt werden, die der Barriere die zusätzliche Eigenschaft eines hohen hydraulischen Widerstandes verleihen können. Es können Permeabilitätswerte erreicht werden, die die herkömmlicher Dichtwände auf Tonbasis erreichen oder überschreiten.The Depositing surfactant barrier components are in a thin layer permeable. Depending on the choice of the number of deposition cycles or selection the solution concentration the barrier precursor can thicker precipitates are generated, which the barrier additional Property of high hydraulic resistance. It can permeability be achieved, which are the conventional sealing walls reach or exceed on a clay basis.

Als Huminstoffkomponente einer erfindungsgemäßen zusammengesetzten Tensidbarriere können prinzipiell alle diejenigen bekannten Sorten eingesetzt werden, die als alkalische Lösung hergestellt werden können, die im neutralen bis sauren Medium schwerlöslich oder unlöslich sind und die sich im neutralen Bereich mittels mehrwertiger Metallkationen ausfällen lassen.When Humic substance component of a composite surfactant barrier according to the invention can in principle all those known varieties are used, as an alkaline solution can be produced which are sparingly soluble or insoluble in the neutral to acidic medium and which can be precipitated in the neutral region by means of polyvalent metal cations.

Vorzugsweise handelt es sich dabei um Huminstoffe, die direkt aus Naturstoffen wie Braunkohle ohne weitere Vorbehandlung alkalisch extrahiert werden können. Aus oxidierten Steinkohlen, Anthraziten, Graphiten oder Koksen lassen sich ebenfalls Huminstoffe mit dieser Extraktionsmethode gewinnen. Lignin, Ligninderivate oder Ligninabbauprodukte lassen sich ebenfalls durch gezielte Oxidation unter Polykondensation in solche Huminstoffe umwandeln. Nicht bevorzugt werden Huminstoffe, die unter Einsatz von teuren Chemikalien wie Hydrochinon und andere mehrwertigen Phenole, z. B. auch unter polykondensieren- der Oxidation, hergestellt sind.Preferably These are humic substances derived directly from natural substances like lignite are extracted alkaline without further pretreatment can. Made from oxidized coal, anthracites, graphites or cokes also win humic substances with this extraction method. Lignin, lignin derivatives or lignin degradation products are also possible by targeted oxidation under polycondensation in such humic substances convert. Not preferred are humic substances which are used of expensive chemicals like hydroquinone and other polyhydric phenols, z. B. also under polycondensation of the oxidation, are prepared.

Die Einbringung von Tensid und den anderen Barrierenprecursoren geschieht vorzugsweise unter guter Vermischung mit der wässrigen Phase, aus der die Komponenten gefällt werden sollen. Derartige Mischtechniken sind für die technischen Über-Tage-Verfahren Stand der Technik Die gleiche Mischtechnik kann für das Einspülen in die nicht mit Grundwasser gesättigten Untertagezonen angewendet werden.The Introduction of surfactant and the other barrier precursors happens preferably with good mixing with the aqueous phase from which the Components like should be. Such mixing techniques are for the technical over-the-day procedures PRIOR ART The same mixing technique can be used for flushing into the not saturated with groundwater Underground zones are applied.

Im nicht mit Grundwasser gesättigten Erdreich dienen die erfindungsgemäßen Barrieren zur Reinigung der fluiden Komponenten Bodenluft und Sickerwasser, aber auch zur Schadstofffixierung im Erdreich.in the not saturated with groundwater Soil serve the barriers of the invention for cleaning the fluid components soil air and leachate, but also to Pollutant fixation in the soil.

Durch flächenhaftes Berieseln der Erdreichoberfläche mit den Barrierenprecursor-haltigen Lösungen können flächenhafte Barrieren in dieser Zone errichtet werden, durch den Einsatz von Sickergräben oder Filterrohren können dort vertikale Barrieren hergestellt werden.By area-explanatory Sprinkling the soil surface With the barrier precursor-containing solutions areal barriers in this zone be built, through the use of septic tanks or filter tubes can there vertical barriers are made.

Die möglichst homogene Vermischung der Barrieren-Precursor-Wirkstoffe mit dem Grundwasser unter Tage geschieht vorzugsweise durch einen oder mehrere Injektionsbrunnen, die vorzugsweise galerieförmig vertikal die gesamte kontaminierte Wassersäule durchtäufen.The preferably homogeneous mixing of the barrier precursor active ingredients with the Groundwater underground is preferably done by one or more Injection wells, preferably vertically through the gallery, vertically through the entire contaminated water column.

Im Fall der in-situ-Behandlung des Grundwassers um die Gewinnungsbrunnen zur Trink- oder Brauchwasserförderung werden die Injektionsbrunnen ringförmig um die Gewinnungsbrunnen angeordnet.in the Case of in-situ treatment of groundwater around the extraction wells for drinking water or industrial water the injection wells are annular around the extraction wells arranged.

Die Injektionsbrunnenrohre sollten zumindest im unteren und oberen Bereich, vorzugsweise aber durchgehend wasserdurchlässig sein, um möglichst ungehinderten Wasserein- und -ausstrom zu gewährleisten. In der Wassersäule des Injektionsbrunnens wird z. B. durch mechanisches Pumpen eine vorzugsweise überwiegend vertikal gerichtete Strömung induziert. Dabei bildet sich um jeden Injektionsbrunnen im Grundwasserleiter eine annähernd toroidale Strömungswalze aus, in die die Wirkstofflösungen injiziert werden können. Vorzugsweise geschieht diese Injektion im unteren Injektionsbrunnenbereich.The Injection wells should be at least in the lower and upper area, but preferably be permeable to water throughout, as possible unhindered water inlet and outlet -ausstrom to ensure. In the water column the injection well is z. B. by mechanical pumping a preferably predominantly vertically directed flow induced. This forms around each injection well in the aquifer an almost toroidal one flow roller out into which the drug solutions can be injected. This injection preferably takes place in the lower injection well area.

Durch Überlappung der Strömungstori bei einer galerieartigen oder auch ringförmigen Injektionsbrunnenanordnung bildet sich dabei im Idealfall eine entsprechend geformte, über alle Injektionsbrunnen ausgedehnte Toroidalströmung aus, die für die gleichmäßige Verteilung der Barrieren-Precursor-Wirkstoffe im Grundwasserleiter sorgt.By overlapping the Strömstori in a gallery-like or annular Injektionsbrunnenanordnung Ideally, this forms a suitably shaped one, above all Injection well extended toroidal flow, responsible for even distribution the barrier precursor agents in the aquifer provides.

Unter Tage dienen die erfindungsgemäßen Barrieren überwiegend der Rückhaltung von Schadstoffen und damit zur Sicherung sogenannter Altlasten.Under Days serve the barriers according to the invention predominantly the retention of pollutants and thus to safeguard so-called contaminated sites.

Es ist aber auch möglich, mit dieser Methode eine kostensparende in-situ-Aufbereitung von Trink- oder Brauchwässern anstelle der üblichen Über-Tage-Aufbereitungstechnologie durchzuführen. Dazu werden die erfindungsgemäßen Barrieren im Grundwasseraquifer im lückenlosen Umschluss um einzelne oder mehrere, z. B. galerieförmig angelegte Gewinnungsbrunnen angelegt.It but it is also possible With this method a cost-saving in-situ preparation of Drinking or industrial water instead of the usual over-the-day processing technology perform. These are the barriers of the invention in groundwater aquifer in gapless Conversion to single or multiple, z. B. galerieförmig applied Recovery well created.

In der Über-Tage-Technologie können die Barrieren ohne weiteres in den bestehenden Filtern, wie z. B. Kiesfiltern, angelegt werden. Die Schadstoffrückhaltung kann dadurch soweit optimiert werden, dass andere Reinigungsstufen, z. B. die Aktivkohlebehandlung, wegfallen können.In the over-the-day technology can the barriers readily in the existing filters, such. B. Gravel filters are created. The pollutant retention can thus far be optimized that other purification levels, eg. B. the activated carbon treatment, can fall away.

In Einzelfällen können die erfindungsgemäßen Barrieren auch in der oder nach der Flockungsstufe von übertägigen Wasserreinigungsanlagen zu wirtschaftlichen Erfolgen beitragen, indem z. B. Sorptionsleistung der Flocken noch vor ihrer Sedimentation und/oder Filtration durch Umhüllung mit Tensid verbessert wird. Derartig konditionierte Flocken können auch zur Ausbildung eines aktiven Precoatfilters eingesetzt werden. In diesen Fällen erstreckt sich die Barriere von der fluiden Suspensionsphase lückenlos bis zum Precoat-Festbettfilter.In individual cases can the barriers according to the invention also in or after the flocculation stage of above-ground water purification plants contribute to economic success by B. sorption capacity the flakes before their sedimentation and / or filtration through wrapping is improved with surfactant. Such conditioned flakes can also be used to form an active Precoatfilters. In these cases the barrier extends seamlessly from the fluid suspension phase to Precoat fixed bed filter.

Die Tensidphase kann bei Über-Tage-Anlagen durch Extraktion des tensidhaltigen Filterschlamms zurückgewonnen und wiederverwendet werden.The Surfactant phase can be used at over-the-day facilities recovered by extraction of the surfactant-containing filter sludge and be reused.

Claims

Compound surfactant barriers underground inside and / or outside of groundwater aquifers and / or in technical water purification and / or in technical water treatment plants over days containing at least one of the elements iron, manganese and aluminum or at least one of the substances ocher and humic matter, these being considered Deposits in thin stacked layers or interpenetrating compartments available.

Composite surfactant barriers according to claim 1, characterized in that it comprises one or more surfactants the groups of cationic, anionic, nonionic, aromatic, anneals aromatic, phenolic, quinoid or acidic functions containing surfactants.

Composite surfactant barriers according to Claims 1 and 2, characterized in that they contain one or more of the humic substances precipitated from alkali huminate solutions from the groups described by al natural extraction of alkaline substances, alkaline extraction of oxidized carbonaceous substances, alkaline extraction of oxidized polyhydric phenols and alkaline extraction of oxidized lignins, lignin derivatives or lignin degradation products obtained humate solutions.

Composite surfactant barriers according to claim 1 to 3, characterized in that they contain precipitated ocher, the contains at least one of the elements iron and manganese.

Composite surfactant barriers according to claim 1 to 4, characterized in that they contain precipitated aluminum hydroxide.

Process for the preparation of composite surfactant barriers according to claim 1 to 5, characterized in that particle-containing phases alternately or simultaneously with an aqueous surfactant solution and aqueous Containing solutions at least one of the components iron salts, manganese salts, aluminum salts and humic substances flushed through become.

Process for the preparation of composite surfactant barriers according to claim 1 to 6, characterized in that the particles containing phases in at least one of the compartments groundwater-free or ground water flowed soil, Water purification filter and particle suspension before filtration or sedimentation in the water purification.

Process for the preparation of composite surfactant barriers according to claim 1 to 7, characterized in that the soil is rinsed with an aqueous surfactant solution before the humic substance treatment.

Application of composite surfactant barriers according to claim 1 to 8, characterized in that they are for underground in-situ groundwater purification and / or in-situ groundwater and / or remediation.

Application of composite surfactant barriers according to claims 1 to 8, characterized in that it is suitable for underground in-situ drinking water and / or industrial water production can be used.

Application of composite surfactant barriers according to claim 1 to 8, characterized in that they are for surface water purification be used.