DE19654513A1 - Verfahren zur Entfernung von Quecksilber und Quecksilbersalzen aus Böden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von mit Quecksilber und/oder Queck­ silbersalzen verunreinigten Erdböden. Das Anwendungsgebiet dieses Verfahrens ist die Umwelttechnik, insbesondere die Technologie der chemischen Altlastenbeseitigung.

In der Umwelttechnik sind für die Sanierung von mit Schwermetallen, Nichtmetallen, cya­ niden, aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen, Pestiziden und anderen Kom­ ponenten kontaminierten Böden verschiedene Verfahren bekannt.

Nach Rulkens, W.R. und Assink, J. W.: Extraction as a method for cleaning contaminated soil; Possibilities, problems and research; in : International Activities, 1984, S. 576-583, eigenen sich zum Entfernen des Schwermetalls Quecksilber aus dem Erdboden Immobi­ lisierungen, Extraktionsverfahren, Bodenwaschverfahren, thechnische Verfahren, Wasser­ dampfdesorptions- und Destillationsverfahren
Eine Immobilisierung gelingt nach Neumaier, R. und Weber, R. R. in: Altlasten erkennen, bewerten, sanieren, Springer-Verlag 1996, durch Überführen des Quecksilbers in schwer lösliche Verbindungen oder durch Einkapselung mit geeigneten Betonen. Doch bereits durch Perlar, R. und Engerhöfer, D., in: Chemische Ökotoxikologie, Springer-Verlag 1991, sowie durch Merian, E. in: Metalle in der Umwelt, Verlag Chemie 1994, ist bekannt, daß das verfahrensgemäß gebildete Quecksilbersulfid unter bestimmten oxidativen Bedingungen wieder eine lösliche Quecksilber(II)-Verbindung eingeht. Vermutungen deuten an, daß bestimmte Mikroorganismen in der Lage sind, das Quecksilbersulfid und die Quecksilber(II)-Ionen zu Quecksilberorganylen umzuwandeln. Die Einkapselung der Quecksilberverbindungen mit Betonen kann nur als eine vorübergehende umweltfreund­ liche Aktivität betrachtet werden, da das Verfahrensergebnis nur eine Verlagerung des zu lösenden Umweltproblems auf eine spätere Menschengeneration darstellt.

Bei thermischen Verfahren wird der ausgekofferte belastete Boden einer Temperaturbe­ handlung unterzogen. Die Kontaminanten fallen in veränderter oder unveränderter Form im Abgasstrom an. Aus diesem Abgas müssen die Kontaminanten zum Teil mit erheblichem technischem Aufwand abgeschieden werden.

Das durch Schmitt, G. in: Entsorgungspraxis 4 (1995) 19 beschriebene Terrasteam- Bodensanierungsverfahren arbeitet mit überhitztem Wasserdampf. Fallen mehrere Kontaminanten an, bedarf es der nachträglichen Trennung dieser untereinander.

Die entscheidenden Nachteile aller thermischen Verfahren bestehen darin, daß der Boden ausgekoffert und stark erwärmt werden muß. Es entstehen beim Terrasteam-Sanierungsver­ fahren zusätzlich erhebliche Kosten für die Abgasreinigung.

Bei den bekannten Bodenwaschverfahren wird durch Energieeintrag der Schadstoff von der Grobkornfraktion auf die Feinkornfraktion übertragen. Die Feinkornfraktion wird durch aufwendige Klassierungsschritte abgetrennt, so daß eine gereinigte Grobkornfraktion und eine mit dem Schadstoff angereicherte Feinkorntraktion anfallen, wobei letztere wiederum in einem anschließenden Sanierungsvorgang gereinigt werden muß.

Die Extraktionsverfahren beruhen auf der Überführung von Schadstoffen aus den belasteten Böden in die flüssige Phase mit Hilfe von Lösungsmitteln. Allerdings verbleibt ein großer Teil feinkörnigen Materials im Extraktionsmittel. Nachreinigungsstufen wie Neutralisation bzw. Fällung sind notwendig.

In DE 44 14 701 A1 wird vorgeschlagen, daß bei der mobilen Reinigung von kontami­ nierten Böden, die verfahrensgemäß vorbereitend in geeignete Wannen verbracht worden sind, zur Minderung der Adhäsion der Schadstoffe an die einzelnen Bodenpartikel der Einsatz von Ultraschall von Vorteil ist.

Im Verfahren zum Reinigen von mit Schwermetallen, insbesondere Quecksilber, kontami­ niertem Material nach DE 39 28 427 A1 wird zur Erzielung einer zuverlässigen Reinigungs­ wirkung der Waschvorgang unter Einwirkung der Gravitations- und Zentrifugalkraft voll­ zogen.

Durch EP 0 319 740 ist bekannt, daß zur Beseitigung von elementaren Quecksilber aus industriellen Abwässern deren oxidierende Behandlung mit Wasserstoffdioxid in Gegenwart von Jodverbindungen eignet, wobei diese Verbindungen als Katalysatoren die Umsetzung des Quecksilbers mit Wasserstoffdioxid zu einer fällbaren Quecksilberverbindung innerhalb einer für die Praxis annehmbaren Zeitspanne ermöglichen.

In WO 94/09167 ist ein in situ-Extraktionsverfahren zum Entfernen von Quecksilber aus festen Böden, Sand und ähnlichen Materialien durch Waschen mittels einer wäßrigen Auslaugkomposition beschrieben. Dieses Auslaugmittel besteht aus einem Oxydations­ mittel, welches das elementare Quecksilber in ausreichender Menge in Quecksilberoxid überführt, und einem Komplexbildner, der geeignet ist, mit der Quecksilberverbindung eine wasserlösliche Zusammensetzung zu bilden. Als Auslaugmittel finden wasserlöslich machende Halogenide wie Jodide oder Chloride der Gruppe Kalium, Lithium, Natrium, Kalzium und Aminonium Anwendung. Als Oxydationsmittel ist besonders die Kaliumjodid/ Jod-Lösung geeignet. Es erfolgt eine Trennung des festen Materials von dem flüssigen Auszug, welches den Schadstoff Quecksilber beinhaltet. Nach dem Trennvorgang wird aus dem wäßrigen Auszug elektrochemisch das Quecksilber zurückgewonnen.

Der Nachteil dieses in situ - Extraktionsverfahrens besteht im sehr hohen Zeitaufwand für den Vollzug der Reinigungswirkung, obwohl bereits eine Auskofferung der konta­ minierten Bodens zur Sanierung nicht erforderlich ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in einem kostengünstigen, mit seinem Mitteln schnell wirksamen Verfahren zur in situ - Reinigung von mit Quecksilber kon­ taminierten Böden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zum Entfernen von metal­ lischem Quecksilber, Quecksilber in Amalgamen, ionischen Quecksilber in Salzen sowie ihren Kombinationen aus Böden durch Waschen mittels wäßrigen Kaliumjodid/ Jod-Lösung während und nach Einbringen dieser Lösung in den kontaminierten Boden ein Reaktionsbeschleuniger für das Jod und Quecksilber wirksam wird. Die Reak­ tionsbeschleunigung erfolgt durch zeitlich getaktete Beschallung des kontaminierten Bodens mit Ultraschallenergie in gestaffelten Bodentiefen. Durch die Einwirkung der Schallenergie wird erfindungsgemäß eine höhere reaktive Oberfläche der Jod- und Quecksilbermoleküle und somit eine schnellere Reaktion des Jods mit dem Quecksilber erzeugt.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll an Rand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Beispiel 1

In einen Sandboden, der mit elementarem Quecksilber in einer Größenordnung von 129000 mg/kg Trockensubstanz belastet ist, wird eine wäßrige Kaliumjodid/Jod- Lösung eingebracht. Dies geschieht in einer solchen Menge, daß die Jodmenge das 1,1-fache der festgestellten Quecksilbermenge beträgt. Die Konzentration der Lösung bezüglich des Kaliumjodids liegt dabei bei 37,5%. Das Volumen der Kaliumjodid/Jod-Lösung wird so gewählt, daß der zu behandelnde Boden gut durchfeuchtet ist. Während und nach dem Einbringen der Kaliumjodid/Jod-Lösung wird der zu behandelnde Boden in unterschiedlichen Tiefen intensiv für 5 Minuten mit Ultraschall behandelt.

Die mit Hg²⁺-Ionen beladene Kaliumjodid/Jod-Lösung wird über vorher angelegte Brunnen abgezogen. Diese Bodenwäsche wird solange durchgeführt, bis die Jodkon­ zentration in der abgepumpten Kaliumjodid/Jod-Lösung konstant bleibt. Anschließ­ end wird der Boden solange mit einer wäßrigen Kaliumjodid Lösung einer Konzen­ tration von 37,5% gespült, bis kein Jod und kein Quecksilber mehr nachgewiesen werden kann.

Ein Sandboden, der mit elementarem Quecksilber in einer Größenordnung von 129000 mg/kg Trockensubstanz belastet ist, wird in ein Becken eingebracht, in dem sich eine Kalium­ jodid/Jod-Lösung befindet. Die Konzentration der Lösung bezüglich des Kaliumjodids liegt dabei bei 37,5%. Der Jodgehalt der Lösung beträgt das 1,1-fache der festgestellten Quecksilbermenge. Das Volumen der Kaliumjodid/Jod-Lösung wird so gewählt, daß der zu behandelnde Boden gut durchfeuchtet ist. Während des Verbleibs des Bodens in diesem Becken wird der Boden und die Kaliumjodid/Jod-Lösung für 5 Minuten Ultraschall ausgesetzt. Die aus dem Boden austretende wäßrige Lösung wird abgezogen. Der Boden wird in einem weiteren Behälter, beispielsweise einem Becken, einer Wäsche mit einer 37,5%igen Kaliumjodid-Lösung unterzogen. Diese Wäsche wird durch eine 8 minütige Anwendung von Ultraschall unterstützt. Nach dem Entfernen der Kaliumjodid-Lösung wird der Boden in einem dritten Becken mit Wasser gewaschen, um Reste der Kaliumjodid- Lösung zu entfernen. Der Restgehalt des Bodens an Quecksilber beträgt 1,02 mg/kg Trockensubstanz.

Claims (4)

1. Verfahren zur Entfernung von Quecksilber und Quecksilbersalzen aus Böden, dadurch gekennzeichnet, daß während des Waschens des mit metallischem Quecksilber, Queck­ silber in Amalgamen, ionischem Quecksilber in Salzen sowie ihren Kombinationen belasteten Bodens mittels wäßriger Kaliumjodid/Jod-Lösung und weiteren anorganischen und/oder organischen Lösungsmitteln und/oder anorganischen Gasen und/oder organischen Gasen ein Reaktionsbeschleuniger im kontaminierten Boden eingesetzt wird.

2. Verfahren zur Entfernung von Quecksilber und Quecksilbersalzen aus Böden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Beschleuniger der Reaktion zwischen den Jod- und Quecksilbermolekülen eine Beschallung des kontaminierten Bodens mit Ultra­ schallenergie zum Einsatz kommt.

3. Verfahren zur Entfernung von Quecksilber und Quecksilbersalzen aus Böden nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallenergie in verschiedenen Höhen des kontaminierten Bodens eingebracht wird.

4. Verfahren zur Entfernung von Quecksilber und Quecksilbersalzen aus Böden nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Kaliumjodid/Iod-Lösung anorganische und/oder organische Stoffe und/oder Ionen enthält, die mit Quecksilber und/oder Quecksilberionen reagieren und/oder diese über Adsorbtions- oder Absorbti­ onsvorgänge binden.