DE19715729A1

DE19715729A1 - Soil stabiliser, consolidator and heavy metal immobiliser easily mixed and uniformly distributed in soil

Info

Publication number: DE19715729A1
Application number: DE1997115729
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Chem Zwick
Original assignee: MAERKER UMWELTTECHNIK GmbH
Current assignee: MAERKER UMWELTTECHNIK GmbH
Priority date: 1997-04-15
Filing date: 1997-04-15
Publication date: 1998-10-22

Abstract

An agent for stabilising, increasing the bearing strength and immobilising soil contaminated with heavy metals contains (a) quicklime (CaO) and/or slaked lime and (b) nitrogen-carbon-thio (N-C-SH) compound(s) (I) or its water-soluble thio salt, which binds mono- or/and di-valent heavy metals. Also claimed are methods of (a) producing the agent and (b) treating contaminated soil.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mittel, ein Verfahren sowie die Verwendung eines Mittels zur Stabilisierung, Tragfähigkeitsverbesserung und Immobilisierung von mit Schwermetallen verunreinigten Böden.The invention relates to an agent, a method and the Use of a stabilizing agent, Improved load capacity and immobilization with Heavy metals contaminated soils.

Böden können sich aus unterschiedlichen Bestandteilen zusammensetzen und entsprechend unterschiedliche Eigenschaften bezüglich der Wasserrückhaltekapazität oder Festigkeit aufweisen.Soils can consist of different components put together and different properties accordingly in terms of water retention capacity or strength exhibit.

Bei bestimmten baulichen Maßnahmen, wie beispielsweise der Überbauung mit Straßen oder Flugzeuglandebahnen, die hohen Druckbelastungen standhalten müssen, kann es nötig sein, vor der Überbauung eine Bodenstabilisierung herbeizuführen. Dies kann durch Kompression des Bodens mit geeigneten Maschinen, wie beispielsweise Planierraupen, erfolgen. Unter Umständen kann dadurch jedoch nicht die erforderliche Bodenstabilität hergestellt werden.For certain structural measures, such as the Buildings with roads or airstrips that are high Withstand pressure loads, it may be necessary to bring about soil stabilization in the development. This can be done by compressing the soil with suitable machines, such as bulldozers. In certain circumstances however, this does not provide the required soil stability getting produced.

In diesem Fall ist es nötig, Mittel zur Bodenstabilisierung zu verwenden. Gebräuchliche Mittel zur Stabilisierung sind beispielsweise Natriumsilikate oder Silikone. Ein weiterer, preiswert und in großen Mengen verfügbarer Stoff, der zur Bodenstabilisierung verwendet wird, ist Calciumoxid (CaO). Calciumoxid wird auch als Branntkalk bezeichnet, in gemahlener Form auch als Weißfeinkalk.In this case, it is necessary to use means for soil stabilization use. Common stabilization means are for example sodium silicates or silicones. Another, inexpensive and in large quantities available substance for Soil stabilization is used is calcium oxide (CaO). Calcium oxide is also known as quicklime, in ground Form also as fine white lime.

Ein Problem, das in den letzten Jahren verstärkte Beachtung fand, ist die Auswaschung von das Grundwasser belastenden Stoffen, wie beispielsweise Schwermetalle. Dies steht damit im Zusammenhang, daß heute die Belastung von Böden und des Grundwassers mit derartigen Stoffen aufgrund von verschärften Bestimmungen vermehrt kontrolliert wird und die entsprechenden Normen eingehalten werden müssen. Andererseits bestehen in vielen Bereichen Altlasten, die erst in jüngster Zeit erkannt wurden. Deshalb ist die Entwicklung von Verfahren erforderlich, um bestehende Umweltbelastungen zu reduzieren oder zu beseitigen.A problem that has received increased attention in recent years found, is the leaching of the groundwater polluting Substances such as heavy metals. This is in the Context that today the pollution of soils and Groundwater with such substances due to aggravated Provisions are increasingly checked and the corresponding ones Standards must be observed. On the other hand, in many areas contaminated sites that have only recently been recognized were. That is why the development of procedures required to reduce existing environmental pollution or eliminate.

Mit Schwermetallen belastete Böden stellen dabei ein großes Problem dar, da es vielfach nicht möglich ist, die gesamten schwermetallbelasteten Böden abzutragen und wie nötig zu entsorgen.Soils contaminated with heavy metals represent a major factor Problem because it is often not possible to use the entire remove heavy metal contaminated floors and as necessary to dispose.

Deshalb wird versucht, die Auswaschung von Schwermetallen aus Böden zu verhindern, um die Grundwasser- und damit die Trinkwasserbelastung mit Schwermetallen zu reduzieren.Therefore, an attempt is made to wash out heavy metals To prevent soils to the groundwater and thus the Reduce drinking water pollution with heavy metals.

Hierzu sind bereits Mittel entwickelt worden, die in die Böden eingebracht werden können und dort die Schwermetalle binden und somit ihre Auswaschung verhindern.For this purpose, means have already been developed that go into the soil can be introduced and bind the heavy metals there and thus prevent their washing out.

Ein bekanntes Mittel dieser Art ist das von der Degussa AG hergestellte und vertriebene ImmoMet, welches eine ca. 25%ige wäßrige Na-Trithiocyanuratlösung (Tricyanursäure = Trimercaptotriazin) darstellt und normalerweise auf die zu behandelnden Böden aufgesprüht wird. Ein Problem bei dieser Applikation stellt einerseits die Tatsache dar, daß nur sehr geringe Mengen dieses Mittels nötig sind und daher eine gleichmäßige Verteilung in den Böden nicht gewährleistet ist. Andererseits ist mit der Art der Aufbringung in wäßriger Form der Nachteil verbunden, daß Böden, die zur Überbauung bestimmt sind und daher wie dargestellt eine bestimmte Stabilität aufweisen müssen, durch das Einbringen der zusätzlichen Flüssigkeit noch stärker aufgeweicht werden.A well-known agent of this type is that from Degussa AG manufactured and distributed ImmoMet, which is an approx. 25% aqueous Na trithiocyanurate solution (tricyanuric acid = Trimercaptotriazine) and usually towards the treating floors is sprayed on. A problem with this On the one hand, application represents the fact that only very small amounts of this agent are necessary and therefore one Even distribution in the soil is not guaranteed. On the other hand, with the type of application in aqueous form the disadvantage connected that floors that are used for building are determined and therefore a certain as shown Must have stability by introducing the additional liquid can be softened even more.

Es bestand daher das Bedürfnis, ein Mittel zu entwickeln, das Schwermetalle in verunreinigten Böden immobilisieren kann, gut dosierbar ist und gleichzeitig der Bodenstabilisierung dient. There was therefore a need to develop a means that Can immobilize heavy metals in contaminated soils, well can be metered and at the same time serves to stabilize the soil.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Mittel zur Stabilisierung, Tragfähigkeitsverbesserung und Immobilisierung von mit Schwermetallen verunreinigten Böden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Mittel Branntkalk (CaO) (Weißfeinkalk) oder/und gelöschten Branntkalk und mindestens eine N-C-SH-Verbindung oder ein wasserlösliches Thiosalz davon, die/das ein- oder/und zweiwertige Schwermetalle bindet, enthält oder daraus besteht.This problem is solved by means of stabilization, Improved load capacity and immobilization with Heavy metals contaminated soils because of this is characterized that the agent quicklime (CaO) (White fine lime) or / and slaked quicklime and at least an N-C-SH compound or a water-soluble thiosalt of which bind the mono- and / or divalent heavy metals, contains or consists of.

Das Mittel bietet den Vorteil, daß es dem Boden in einfacher Weise untergemischt werden kann und aufgrund der eingesetzten Mengen gleichmäßig in diesem verteilbar ist. Dies bietet den Vorteil, daß nicht nur die Komponente zur Stabilisierung und Tragfähigkeitsverbesserung gleichmäßig in den Boden eingebracht wird, sondern daß gleichzeitig auch die zur Immobilisierung dienende N-C-SH-Verbindung gleichmäßig in den zu behandelnden Boden eingebracht werden kann. Es wurde überraschenderweise herausgefunden, daß der Branntkalk oder/und der gelöschte Branntkalk nicht nur zur Bodenstabilisierung dient, sondern gleichzeitig als Trägersubstanz für die N-C-SH-Verbindung wirksam ist und deren gleichmäßige Verteilung in dem Boden gewährleistet. Dadurch wird die Wirksamkeit der N-C-SH-Verbindung erhöht. Auf diese Weise ist es möglich, die gleichzeitige Immobilisierung und Stabilisierung sowie Tragfähigkeitsverbesserung des behandelten Bodens zu erreichen. Es wurde dabei überraschenderweise auch herausgefunden, daß der Branntkalk oder/und der gelöschte Branntkalk die Funktion der N-C-SH- Verbindung zur Immobilisierung der Schwermetalle nicht beeinträchtigt. Darüber hinaus war nicht zu erwarten gewesen, daß die N-C-SH-Verbindung eine unterstützende und stabilisierende Wirkung auf die Bodenstabilisierung durch den Branntkalk oder/und gelöschten Branntkalk aufweisen würde.The agent has the advantage that it makes the floor easier Way can be mixed and due to the used Amounts evenly distributable in this. This offers the Advantage that not only the component for stabilization and Load capacity improvement evenly in the ground is introduced, but that at the same time that for Immobilizing N-C-SH compound evenly in the soil to be treated can be introduced. It was surprisingly found that the quicklime and / or the slaked quicklime not only for Soil stabilization serves, but at the same time as Carrier substance for the N-C-SH compound is effective and its ensures even distribution in the soil. Thereby the effectiveness of the N-C-SH compound is increased. To this It is possible to simultaneously immobilize and Stabilization and improvement of load capacity of the to reach treated soil. It was there surprisingly also found that the quicklime or / and the slaked quicklime the function of the N-C-SH- No connection to the immobilization of heavy metals impaired. In addition, it was not expected that the N-C-SH connection is supportive and stabilizing effect on soil stabilization by the Quicklime or / and extinguished quicklime would have.

Gleichzeitig unterstützt die Bodenstabilisierung durch den Branntkalk oder/und den gelöschten Branntkalk die Wirkung der N-C-SH-Verbindung und verbessert die Wirksamkeit der Immobilisierung der Schwermetalle durch die N-C-SH-Verbindung. Das Mittel zeichnet sich durch die synergistische Wirkung seiner Einzelkomponenten aus.At the same time, soil stabilization is supported by the Quicklime or / and the quicklime the effect of N-C-SH connection and improves the effectiveness of Immobilization of the heavy metals through the N-C-SH compound. The agent is characterized by the synergistic effect of its individual components.

Für das Mittel kann jeder übliche Branntkalk oder/und gelöschte Branntkalk verwendet werden, wobei keine besonderen Qualitätsanforderungen bestehen. Die N-C-SH-Verbindung kann jede Schwermetalle bindende Verbindung sein, welche die essenzielle N-C-SH-Gruppierung enthält. Dazu gehören auch die wasserlöslichen Thiosalze, insbesondere Alkali, Erdalkali und Ammonium- bzw. Aminsalze. Diese Verbindung kann auch mit einem Trägermittel verbunden vorliegen. Die bindende N-C-SH- Verbindung kann auch in polymerer Form vorliegen, z. B. durch Kondensation des Triazingerüsts mit Formaldehyd. Wesentlich ist, daß die polymere Form genügend SH-Gruppen für die Schwermetallfixierung enthält. Das Schwermetall bindende Mittel ist in einem weiten pH-Bereich wirksam, der für die verschiedenen zu immobilisierenden Schwermetallionen variiert und in einem pH-Bereich von 1-14 liegt. Vorzugsweise wird als N-C-SH-Verbindung ein Trimercaptotriazin oder ein Dimethyldithiocarbamat verwendet. Der Anteil des Branntkalks oder/und gelöschten Branntkalks in dem Mittel wird in angemessener Weise gewählt. Er beträgt vorzugsweise 80 und bis 99%, bezogen auf die Summe der Wirkkomponenten im Mittel.Any common quicklime or / and Deleted quicklime can be used, with no special Quality requirements exist. The N-C-SH connection can any heavy metal binding compound that the contains essential N-C-SH grouping. This also includes the water soluble thio salts, especially alkali, alkaline earth and Ammonium or amine salts. This connection can also be made with a Carriers are connected. The binding N-C-SH- Compound may also be in polymeric form, e.g. B. by Condensation of the triazine structure with formaldehyde. Essential is that the polymeric form has enough SH groups for the Contains heavy metal fixation. The heavy metal binding Agent is effective in a wide pH range, which for the different heavy metal ions to be immobilized and is in a pH range of 1-14. Preferably, as N-C-SH compound a trimercaptotriazine or a Dimethyldithiocarbamate used. The percentage of quicklime or / and slaked quicklime in the agent is in appropriately chosen. It is preferably 80 and up 99%, based on the sum of the active components on average.

Der Anteil der N-C-SH-Verbindung wird je nach dem Belastungsgrad des mit Schwermetallen verunreinigten Bodens in geeigneter Weise gewählt. Er beträgt vorzugsweise 1 bis 20% des Mittels. Außer den essenziellen Komponenten Branntkalk oder/und gelöschtem Branntkalk und der N-C-SH-Verbindung oder dem Thiosalz davon können weitere Bestandteile, welche keine nachteilige Wirkung auf die Schwermetallimmobilisierung und Bodenstabilisierung haben, vorhanden sein, wie z. B. Verdünnungszuschläge, Farbstoffe, oberflächenaktive Mittel und dergleichen. The proportion of the N-C-SH compound depends on the Degree of pollution of the soil contaminated with heavy metals in appropriately chosen. It is preferably 1 to 20% of the agent. In addition to the essential components of quicklime or / and slaked quicklime and the N-C-SH connection or the thio salt thereof may contain other components which are not adverse effect on heavy metal immobilization and Have soil stabilization, be present, such as B. Dilution surcharges, dyes, surfactants and the like.

In einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Mittels zur Stabilisierung, Tragfähigkeitsverbesserung und Immobilisierung von mit Schwermetallen verunreinigten Böden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Branntkalk oder/und gelöschter Branntkalk mit mindestens einer N-C-SH-Verbindung oder einem Thiosalz davon, die/das ein- oder/und zweiwertige Schwermetalle bindet, gemischt und gegebenenfalls vermahlen wird.In a further embodiment, the invention relates to a Process for the preparation of a stabilizing agent, Improved load capacity and immobilization with Heavy metals contaminated soils because of this is marked that quicklime or / and slaked Quicklime with at least one N-C-SH compound or one Thio salt thereof, the / the mono- and / or divalent Heavy metals bind, mixed and optionally ground becomes.

Es war überraschend, daß das Mischen der N-C-SH-Verbindung oder eines wasserlöslichen Thiosalzes davon mit dem Branntkalk oder/und dem gelöschten Branntkalk ihre/seine Bindefähigkeit für Schwermetalle nicht beeinträchtigt.It was surprising that the mixing of the N-C-SH compound or a water-soluble thio salt thereof with the quicklime or / and the slaked quicklime their binding ability not affected for heavy metals.

Zum Mischen und gegebenenfalls Vermahlen der Komponenten können die dem Fachmann bekannten Geräte verwendet werden. Liegt der Branntkalk schon gemahlen vor, so wird er normalerweise direkt mit der N-C-SH-Verbindung oder dem wasserlöslichen Thiosalz davon gemischt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit des Vermahlens der N-C-SH-Verbindung oder dem wasserlöslichen Thiosalz davon mit dem noch stückigen Branntkalk, wie es im Rahmen der normalen Weißfeinkalkherstellung üblich ist.For mixing and optionally grinding the components the devices known to the person skilled in the art can be used. If the quicklime is already ground, it becomes usually directly with the N-C-SH connection or the mixed water-soluble thio salt thereof. However, it does exist also the possibility of grinding the N-C-SH compound or the water-soluble thiosalt thereof with the still lumpy Quicklime, as is normal White fine lime production is common.

Die N-C-SH-Verbindung oder das wasserlösliche Thiosalz davon kann in gelöster oder fester Form eingesetzt werden.The N-C-SH compound or the water-soluble thiosalt thereof can be used in dissolved or solid form.

Wird die N-C-SH-Verbindung oder das wasserlösliche Thiosalz davon in Form einer wäßrigen Lösung verwendet und mit dem Branntkalk im Mischer versetzt, so wird bei dem Mischvorgang zwar bereits ein Teil des Branntkalks in sein Hydroxid überführt. Dies vermindert die Fähigkeit des Mittels zur Wasseraufnahme aus dem Boden, jedoch ist die Hydroxidbildung begrenzt und vermindert die Wirksamkeit des Mittels nicht merklich. Will the N-C-SH compound or the water soluble thiosalt thereof used in the form of an aqueous solution and with the Quicklime added to the mixer, so during the mixing process part of the quicklime already in its hydroxide transferred. This reduces the ability of the agent to Water absorption from the soil, however, is the formation of hydroxide does not limit and reduce the effectiveness of the agent noticeably.

In einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Stabilisierung, Tragfähigkeitsverbesserung und Immobilisierung von mit Schwermetallen verunreinigten Böden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein erfindungsgemäßes Mittel in einem Anteil von 1 bis 20%, bezogen auf die Trockensubstanz des Bodens und die Menge der essenziellen Bestandteile des Mittels, dem Boden untermischt.In a further embodiment, the invention relates to a Stabilization, load capacity improvement and Immobilization of soils contaminated with heavy metals, which is characterized in that one according to the invention Means in a proportion of 1 to 20%, based on the Dry matter of the soil and the amount of essential Components of the agent, mixed into the soil.

Das erfindungsgemäße Mittel kann in dem Verfahren auch in größeren oder kleineren Anteilen eingesetzt werden. Für dieses Verfahren können die dem Fachmann bekannten Maschinen verwendet werden. Das Mittel wird in geeigneter Form untergemischt, vorzugsweise in gelöster oder fester Form.The agent according to the invention can also be used in the process larger or smaller proportions can be used. For this The machines known to the person skilled in the art can process this be used. The remedy is in an appropriate form mixed in, preferably in dissolved or solid form.

In einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung die Verwendung eines Mittels zur Stabilisierung, Tragfähigkeitsverbesserung und Immobilisierung von mit Schwermetallen verunreinigten Böden.In a further embodiment, the invention relates to Use of a stabilizing agent, Improved load capacity and immobilization with Heavy metals contaminated soils.

In den nachstehenden Beispielen wird eine Bodenprobe verwendet, die als eluierbares Schwermetall Quecksilber enthält. Diese Probe wird mit zwei verschiedenen Mitteln gemäß der Erfindung behandelt. Die Eluatwerte werden verglichen.A soil sample is used in the examples below used as the elutable heavy metal mercury contains. This sample is prepared using two different means treated the invention. The eluate values are compared.

example 1 Production of an agent according to the invention and the samples for the investigation

1. Soil sample: soil, sieved to <10 mm
2. Soil sample + white fine lime (CaO): soil sample + 5% by mass White fine lime (related on dry matter Ground)
3. Soil sample + agent according to the invention 95% fine white lime + 5% trimercaptotriazine (TMT 55, Degussa AG).

Die Komponenten werden gemahlen und gemischt. Es erfolgt die Zugabe von 4% des erfindungsgemäßen Mittels (bezogen auf Trockensubstanz Boden) . Dies bedeutet eine Zugabe von 3,8% Weißfeinkalk und 0,2% Trimercaptotriazin.The components are ground and mixed. It takes place Add 4% of the agent according to the invention (based on Dry matter soil). This means an addition of 3.8% White fine lime and 0.2% trimercaptotriazine.

Example 2

Es werden 95 g Weißfeinkalk mit 24 g einer 25%igen wäßrigen Trimercaptotriazin-Na-Salzlösung gemischt. Das erhaltene Mittel besteht aus folgenden Komponenten:
5% Trimercaptotriazinsalz
+ 65% Weißkalkhydrat
+ 33% Weißfeinkalk.95 g of white fine lime are mixed with 24 g of a 25% aqueous trimercaptotriazine sodium salt solution. The agent obtained consists of the following components:
5% trimercaptotriazine salt
+ 65% white lime hydrate
+ 33% fine white lime.

Es werden 6,2% dieses Mittels (bezogen auf Trockensubstanz Boden) der Bodenprobe untergemischt. Das bedeutet eine Zugabe von 0,3% Trimercaptotriazinsalz.6.2% of this agent (based on dry matter Soil) of the soil sample. That means an encore of 0.3% trimercaptotriazine salt.

Example 3

Die nach den Beispielen 1 und 2 hergestellten behandelten Bodenproben werden nach den standardisierten Verfahren nach DEV-S4 eluiert und auf den Quecksilbergehalt hin anschließend nach DIN 38406 E12 untersucht.
The treated soil samples prepared according to Examples 1 and 2 are eluted according to the standardized procedures according to DEV-S4 and then examined for the mercury content according to DIN 38406 E12.

Die Ergebnisse zeigen, daß die Zugabe von Weißfeinkalk nicht ausreicht, um das Quecksilber zu binden. Erst die Zugabe der erfindungsgemäßen Mittel ermöglicht es, das Quecksilber sicher zu binden, so daß ein Auswaschen verhindert wird und das Schwermetall im Eluat nicht mehr nachweisbar ist. The results show that the addition of fine white lime does not is sufficient to bind the mercury. First the addition of the Agents according to the invention make it possible to safely remove the mercury to bind so that washing is prevented and that Heavy metal is no longer detectable in the eluate.

Die Werte zeigen, daß nur die erfindungsgemäßen Mittel die Grenzwerte der Trinkwasserverordnung (1,0 µg Hg/l) der LAGA (Anforderungen an die stoffliche Verwertung von mineralischen Abfällen) erreichen sowie die Einbauklasse "Z0 Uneingeschränkter Einbau" (< 0,2 µg Hg/l).The values show that only the agents of the invention Limits of the drinking water ordinance (1.0 µg Hg / l) of the LAGA (Requirements for the recycling of mineral Waste) and the installation class "Z0 Unrestricted installation "(<0.2 µg Hg / l).

Claims

1. Means for stabilizing, improving load capacity and immobilization of soils contaminated with heavy metals, characterized in that the agent

a) quicklime (CaO) and / or slaked quicklime and
b) at least one NC-SH compound or a water-soluble thiosalt thereof, which binds, contains or consists of mono- and / or divalent heavy metals.

2. Composition according to claim 1, characterized, that the N-C-SH compound trimercaptotriazine or a Salt of it is.

3. Means according to claim 1, characterized, that the N-C-SH compound is a dithiocarbamate.

4. Composition according to claim 1, 2 or 3, characterized, that there is quicklime or / and quicklime in a share of 80 to 99%, based on the sum of the Active components on average.

5. Agent according to one of the preceding claims, characterized, that it is the N-C-SH compound in a proportion of 1 to Contains 20%.

6. A process for the preparation of an agent according to any one of claims 1 to 5, characterized in that

a) quicklime (CaO) and / or slaked quicklime with
b) at least one NC-SH compound or a water-soluble thiosalt thereof, which binds the mono- and / or divalent heavy metals, is mixed and optionally ground.

7. The method according to claim 6, characterized, that the N-C-SH compound or a water soluble Thiosalt thereof used in dissolved or solid form becomes.

8. Method of stabilization, improvement of load capacity and immobilization of contaminated with heavy metals Floors, characterized, that an agent according to one of claims 1 to 5 in a share of 1 to 20%, based on the Dry matter of the soil and the amount of essential Components of the agent, mixed into the soil.

9. The method according to claim 8, characterized, that the agent according to one of claims 1 to 5 in dissolved or solid form mixed in.

10. Use of an agent according to one of claims 1 to 5 for stabilization, load capacity improvement and Immobilization of contaminated with heavy metals Floors.