DE19618458A1 - Partikuläre Sorbentien, Verfahren zu ihrer Herstellung und Anwendung - Google Patents
Partikuläre Sorbentien, Verfahren zu ihrer Herstellung und AnwendungInfo
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Description
Es werden neue partikuläre Sorbentien beschrieben, die in der Wasserreinigung in den
Einsatzgebieten der Grundwasser-, Grubenwasser-, Sickerwasser-, Brauchwasser-,
Badewasser- und Abwasserreinigung sowie sonstigen Wasseraufbereitungsverfahren
eingesetzt werden können. Es handelt sich um Sorbentien, die mindestens einen der Wirkstoffe
Huminstoff und Ocker enthalten.
Unter dem Synonym Sorbentien werden hier solche Wirkstoffe zusammengefaßt, die
Wasserinhaltsstoffe durch die verschiedenen möglichen Sorptionsvorgänge wie z. B.
Adsorption, Absorption, Chemiesorption, Flockung oder Fällung an sich binden können
und/oder durch chemische Reaktionen umwandeln können.
Unter dem Synonym Huminstoff werden hier solche Wirkstoffe zusammengefaßt, die im
Wasser aus wasserlöslichen Alkali- oder Ammoniumhuminaten durch Zugabe von Säuren oder
zu Säuren hydrolysierenden Salzen und vorzugsweise in der Gegenwart mehrfach geladener
Kationen unterhalb von pH 7 ausgefällt bzw. ausgeflockt werden können. Unter Huminstoffen
werden natürliche und synthetische Huminstoffe verstanden, wie sie beispielsweise durch
Extraktion von Braunkohle, oxidierter Steinkohle oder alkalisch oxidierten Phenolen oder
Phenole enthaltenden Komponenten erhalten werden können.
Unter dem Synonym Ocker werden hier die bei der Oxidation und/oder Hydrolyse von in
Wasser gelösten Eisen- und/oder Manganverbindungen ausfallenden oxidischen Verbindungen
des dreiwertigen Eisens und/oder vierwertigen Mangans bezeichnet.
Der Einsatz von Huminstoffen oder Ocker in der Wasserreinigung oder Wasseraufbereitung
als Flockmittel und oder Sorbens ist aus einer Reihe von Veröffentlichungen bekannt. Mit
Huminstoff können demnach eine Reihe von Schwermetallen und organischen Komponenten
sorbiert werden, mit Ocker kann Phosphat, Arsen und ebenfalls eine Anzahl von
Schwermetallen eliminiert werden.
Ocker und Huminstoff können dabei in der Form ausgefällter Flocken oder als Festbettreaktor
zum Einsatz gelangen. Hier soll das Festbettverfahren näher untersucht werden, weil dieses
Verfahren eine Reihe von Vorteilen hat. Nach dem Stand der Technik kann Huminstoff oder
Ocker durch Fällung und Fixierung auf festen Trägerstoffen, insbesondere Kies, Erdreich oder
sonstige Feststoffpartikel zur Abscheidung gebracht werden und kann dann in dieser Form als
Festbettsorptionsfilter eingesetzt werden.
Der Nachteil dieser Festbettfilter ist ihre durch die Ausfällung von Ocker und/oder Huminstoff
verminderte hydraulische Durchlässigkeit. Dadurch bedingt ist die Wirkstoffbelegung der
Feststoffpartikel limitiert. Entsprechend begrenzt ist die Sorptionskapazität dieser
Festbettfilter. Überdies ist die verminderte hydraulische Durchlässigkeit der Festbettfilter von
großem Nachteil, wenn diese in der Form von sog. Reaktionswänden im Grundwasseraquifer
zur Grundwasserreinigung eingesetzt werden, weil dies Reaktionswände dann eine Ablenkung
des Grundwasserstroms in nicht gewünschter Richtung bewirken können, nämlich durch
Umströmung der derart hergestellten Reaktionswand.
Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäßen Sorbentien gemäß den Ansprüchen 1 bis
3 und die entsprechend der Ansprüche 4 bis 7 hergestellt werden können und die gemäß den
Ansprüchen 8 bis 11 angewendet werden können, umgangen.
Die erfindungsgemäßen Sorbentien bestehen aus vorzugsweise porösen Trägerpartikeln,
wobei der Partikelbegriff hier auch den Begriff Fasern umfaßt, die die Wirkstoffkomponenten
Huminstoff und/oder Ocker als ausgefällte Beschichtung enthalten. Als Trägerpartikel werden
bevorzugt mechanisch stabile Partikel eingesetzt, wie z. B. Stahldrehspäne, gebrochenes
Gußeisenschrot, Bimskies, offenporige Glasschaumpartikel, Blähton, stückige oder geformte
Aktivkohlen oder Kokse, eisen- und aktivkohlehaltige Formstoffe, calciumsulfid- und
aktivkohlehaltige Formstoffe, eisensulfid- und/oder pyrithaltige und aktivkohlehaltige
Formstoffe und für ausgewählte Anwendungszwecke ungeordnete oder textile Gebilde aus
faserförmigem Material wie z. B. Stahlwolle, Aktivkohle-, oxidierte Siliciumcarbid- oder
Keramikfasern. Hierbei ist zu beachten, daß es sich bei den Trägern nicht notwendig um inerte
Stoffe handelt, auch die Träger können aktiv in die Sorptionsprozeß eingreifen. Das ist bei der
erfindungsgemäßen Anwendung vielfach erwünscht.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Sorbentien geschieht derart, daß die Trägerpartikel
zur Beschichtung mit Wirkstoff mit
- a) Huminatlösung getränkt werden, und anschließend ein Säure- und/oder mehrwertige Kationen enthaltendes Fluid darauf einwirken gelassen wird oder mit
- b) Eisen- und/oder Mangansalzlösung getränkt werden, und anschließend ein Lauge und/oder Oxidans enthaltendes Fluid darauf einwirken gelassen wird.
Es wurde überraschend gefunden, daß die derart ausgefällten Wirkstoffe zumindest an der
inneren Oberfläche der Träger so fest gebunden werden, daß sie selbst bei turbulenter
Strömung, wie sie z. B. bei dem sog. Rückspülen ggf. mit Belüftungsschritt bei der
Filterregeneration auftritt, nicht abgelöst werden.
Die Vorgänge der Ausfällung nach a) oder b) können mehrfach und/oder alternierend
wiederholt werden, bis die gewünschte Wirkstoffschichtstärke und/oder -zusammensetzung
erreicht ist.
Die Konzentration der Tränklösung liegt vorzugsweise zwischen 1 Gew.-% und 10 Gew-%
bezogen auf Eisen oder Huminstoff.
Das Anwendungsfeld der erfindungsgemäßen Sorbentien liegt in der Wasserreinigung und
zwar sowohl in der "Pump and Treat"-Technologie als auch für Reaktionswände, wie sie z. B.
in der "Funnel and Gate"-Technologie zur Anwendung kommen.
Unter Pump and Treat-Technologie wird hier die übliche Technologie der
verfahrenstechnischen Wasserreinigung mit Festbettfiltration verstanden. Unter
Festbettfiltration werden hier auch Systeme der kontinuierlichen Filtration verstanden, wie sie
z. B. nach dem System des Dyna-Sandfilters der Axel Johnsson AB ablaufen. Unter Filtration
werden hier auch die o.g. Sorptionsvorgänge verstanden.
Reaktionswände sind in den Grundwasseraquifer eingelassene Festbettfilter, die mit
unerwünschten Stoffen im Grundwasserstrom zur Reaktion gebracht werden, wobei die
natürliche Strömung des Grundwassers zum Wassertransport durch den Filter ausgenutzt
wird. Die Sorptions-Eigenschaften von Ocker und/oder Huminstoff in der Reaktionswand
konnten bislang nur eingeschränkt ausgenutzt werden, da ein wichtiges Kriterium der
Reaktionswand, nämlich ihre höhere Permeabilität für das Grundwasser als das umgebende
Gestein, bisher nicht realisiert werden konnte.
Überraschenderweise konnte diese wichtige Eigenschaft mit den erfindungsgemäßen
Sorbentien erreicht werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Sorbentien ist die Variationsbreite ihrer
Einsatzmöglichkeiten. In der Regel besteht das aus einem Wasserstrom abzutrennende
Stoffinventar aus einer Vielzahl von Stoffen. Beispiele dafür sind z. B.
- 1. Grundwasser-Schadenfälle, die von Holzimprägnieranlagenstandorten ausgehen. Diese
Grundwässer können enthalten
Teeröle,
Phenole,
Arsen,
Kupfer,
Quecksilber
Chrom,
Zink,
Halogenkohlenwasserstoffe. - 2. Schleif-, Bohr- und Frässtaubdeponie-Sickerwässer, diese können enthalten
Phenole,
Halogenorganika,
Antimon,
Blei,
Zink,
Kupfer,
Wolfram,
Eisen. - 3. Deponiesickerwässer unter Rückstandsschlamm-Deponien aus der Trinkwasserherstellung:
Aluminium,
Nickel,
Halogenorganika. - 4. Altdeponiesickerwässer der Rüstungsproduktion, diese können enthalten
Trinitrotoluol,
Nitrosamine,
Aminoaromaten. - 5. Nitrat- und paraquatbelastetes Grundwasser zur Trinkwassererzeugung.
Diese beispielhafte Aufzählung der aus dem Wasser abzutrennenden Stoffe verdeutlicht die
Problematik der jeweils für die Wasserreinigung auszuwählenden Prozeßtechnik. Die
erfindungsgemäßen Sorbentien können für die jeweilige Problemlösung maßgeschneidert
hergestellt werden.
Für die Abtrennung der unter 1. genannten Schadstoffe eignen sich folgende Sorbentien:
Trägerpartikel: Aktivkohle (Teeröle, Halogenkohlenwasserstoffe, Phenole),
Wirkstoff a): Huminstoff (Schwermetalle, Phenole, Teeröle, Halogenkohlenwasserstoffe),
Wirkstoff b): Ocker (Arsen, Schwermetalle).
Trägerpartikel: Aktivkohle (Teeröle, Halogenkohlenwasserstoffe, Phenole),
Wirkstoff a): Huminstoff (Schwermetalle, Phenole, Teeröle, Halogenkohlenwasserstoffe),
Wirkstoff b): Ocker (Arsen, Schwermetalle).
Für die Abtrennung der unter 2. genannten Schadstoffe eignen sich folgende Sorbentien:
Trägerpartikel: Aktivkohle (Halogenorganika),
Wirkstoff a): Huminstoff (Schwermetalle, Halogenorganika),
Wirkstoff b): Ocker (Antimon, Schwermetalle).
Trägerpartikel: Aktivkohle (Halogenorganika),
Wirkstoff a): Huminstoff (Schwermetalle, Halogenorganika),
Wirkstoff b): Ocker (Antimon, Schwermetalle).
Für die Abtrennung der unter 3. genannten Schadstoffe eignen sich folgende Sorbentien:
Trägerpartikel: Eisenformstoff (Halogenorganika),
Wirkstoff: Huminstoff (Aluminium, Nickel).
Trägerpartikel: Eisenformstoff (Halogenorganika),
Wirkstoff: Huminstoff (Aluminium, Nickel).
Für die Abtrennung der unter 4. genannten Schadstoffe eignen sich folgende Sorbentien:
Trägerpartikel: ölfreie Eisendrehspäne (Trinitrotoluol, Nitrosamine),
Wirkstoff: Huminstoff (Aminoaromaten).
Trägerpartikel: ölfreie Eisendrehspäne (Trinitrotoluol, Nitrosamine),
Wirkstoff: Huminstoff (Aminoaromaten).
Für die Abtrennung der unter 5. genannten Schadstoffe eignen sich die folgenden Sorbentien:
Trägerpartikel: calciumsulfid- und aktivkohlehaltiger Formstoff (Denitrifikation)
Wirkstoff: Huminstoff (Paraquat).
Trägerpartikel: calciumsulfid- und aktivkohlehaltiger Formstoff (Denitrifikation)
Wirkstoff: Huminstoff (Paraquat).
Die mit Ocker und/oder Huminstoff als Wirksubstanzen belegten erfindungsgemäßen
Sorbentien eignen sich ebenfalls hervorragend für die Anwendung elektrochemischer
Redoxprozesse, bei denen durch wechsel- oder gleichstrominduzierte Redoxprozesse
Trägerpartikel und/oder Wirksubstanzen aktiviert und/oder regeneriert werden.
Es kann auch vorteilhaft sein, die Sorbentien vor ihrem Einsatz, kontinuierlich und/oder in
Intervallen während ihres Einsatzes chemisch oder elektrochemisch zu reduzieren oder zu
oxidieren, um sie reaktiv zu machen oder um ihre Reaktivität zu steigern. Die Reduktion der
Sorbentien kann dabei vorteilhaft bis hin zur Eisenabscheidung und/oder
Wasserstoffentwicklung geführt werden, die Oxidation der Sorbentien kann dabei bis zur
Sauerstoff- und/oder Halogen- und/oder Kohlendioxidentwicklung geführt werden. Die aus
der Wasserchlorung gefürchteten dabei ggf. gebildeten Halogenorganika können dabei durch
nachgeschaltete reduzierte calciumsulfid-, eisensulfid-, pyrit- und/oder eisenhaltige Sorbentien
ohne weiteres eliminiert werden.
Wie aus anderen Verfahren bekannt ist, können sowohl bei den elektrochemischen als auch bei
den chemischen Prozessen katalytische wirkende Aktivstoffe als Zusätze vorteilhaft eingesetzt
werden. Beispiele hierfür sind Nickel oder Palladium, die die Reduktion von Halogenorganika
mit z. B. Metallen oder elektrolytisch an den Wirkstoffen entwickeltem Wasserstoff
beschleunigen.
Auch diese Beschichtungszusätze können einmalig, wiederholt und/oder kontinuierlich
während des Sorbentieneinsatzes vorgenommen werden.
Durch die Sorption tensidwirksamer Stoffe kann auch die Sorptionskapazität der Sorbentien
für lipophile Stoffe von Fall zu Fall verbessert werden.
In einigen Fällen ist es vorteilhaft, unterschiedlich aufgebaute Sorbentien zur Herstellung der
Sorbentien-Festbetten einzusetzen. Das geschieht entweder so, daß sie im Gemisch in einem
Festbett vorkommen und/oder daß zwei unterschiedlich zusammengesetzte
Sorbentien-Festbetten hintereinandergeschaltet sind.
Claims (11)
1. Partikuläre Sorbentien, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus inerten oder sorptionsaktiven
Trägerpartikeln bestehen, die eine aus einer eigens dafür hergestellten Huminatlösung oder
Eisensalzlösung gefälltem Huminstoff und/oder Ocker bestehende sorptionsaktive
Beschichtung enthalten.
2. Partikuläre Sorbentien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einmalig vor
ihrem Einsatz und/oder intervalweise oder kontinuierlich während ihres Einsatzes chemisch
und/oder elektrochemisch in einen reduzierten und/oder oxidierten Zustand versetzt werden.
3. Partikuläre Sorbentien nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie vor ihrem
Einsatz und/oder intervalweise und/oder kontinuierlich während ihres Einsatzes mit Stoffen
versetzt werden, die die Sorptionsvorgänge beschleunigen.
4. Verfahren zur Herstellung der partikulären Sorbentien nach Anspruch 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Trägerpartikel zur Beschichtung mit
- a) Huminatlösung getränkt werden, und anschließend ein Säure- und/oder mehrwertige Kationen enthaltendes Fluid darauf einwirken gelassen wird oder mit
- b) Eisen- und/oder Mangansalzlösung getränkt werden, und anschließend ein Lauge und/oder Oxidans enthaltendes Fluid darauf einwirken gelassen wird.
5. Verfahren zur Herstellung der partikulären Sorbentien nach Anspruch 1 bis 3 und
Verfahrensanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerpartikel mehrfach und/oder
alternierend beschichtet werden.
6. Verfahren zur Herstellung der partikulären Sorbentien nach Anspruch 1 bis 3 und
Verfahrensanspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung durch reduktive
und/oder oxidative Behandlung vor und/oder während des Einsatzes der Sorbentien ergänzt
wird.
7. Verfahren zur Herstellung der partikulären Sorbentien nach Anspruch 1 bis 3 und
Verfahrensanspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung durch katalytisch
aktive Zusätze einmalig vor dem Einsatz und/oder wiederholt oder kontinuierlich während des
Einsatzes ergänzt wird.
8. Anwendung der partikulären Sorbentien nach Anspruch 1 bis 3 und Verfahrensanspruch 4
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sorbentien als Festbett zur Wasserreinigung eingesetzt
werden.
9. Anwendung der partikulären Sorbentien nach Anspruch 1 bis 3 und Verfahrensanspruch 4
bis 7, und Anwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sorbentien zur
Wasserreinigung in Pump-and-Treat-Anlagen eingesetzt werden.
10. Anwendung der partikulären Sorbentien nach Anspruch 1 bis 3 und Verfahrensanspruch 4
bis 7, und Anwendung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sorbentien
zur Grundwasserreinigung in Reaktionswänden eingesetzt werden.
11. Anwendung der partikulären Sorbentien nach Anspruch 1 bis 3 und Verfahrensanspruch 4
bis 7, und Anwendung nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Sorbentien
unterschiedlicher Eigenschaften im Gemisch oder ungemischt in einem Festbett und/oder in
hintereinander geschalteten Festbetten eingesetzt werden.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996118458 DE19618458A1 (de) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | Partikuläre Sorbentien, Verfahren zu ihrer Herstellung und Anwendung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996118458 DE19618458A1 (de) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | Partikuläre Sorbentien, Verfahren zu ihrer Herstellung und Anwendung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19618458A1 true DE19618458A1 (de) | 1997-11-13 |
Family
ID=7793686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1996118458 Withdrawn DE19618458A1 (de) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | Partikuläre Sorbentien, Verfahren zu ihrer Herstellung und Anwendung |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19618458A1 (de) |
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| DE102021114736A1 (de) | 2021-06-08 | 2022-12-08 | Jassen - Kunststoffzentrum Gmbh - Apparatebau, Zuschnitte Und Formung | Sorptionspartikel, Herstellung eines Sorptionspartikels, Schadstoffsammler zur Sorption von Schadstoffen aus einer Flüssigkeit, Verfahren zur Entfernung von Schadstoffen und Vorrichtung zur Verwendung bei der Herstellung eines Düngers |
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- 1996-05-08 DE DE1996118458 patent/DE19618458A1/de not_active Withdrawn
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