DE19844171A1

DE19844171A1 - Biosorptionsverfahren zur Entfernung von Metallen aus citronensaurer und gluconsaurer Lösung mit Schimmelpilzen

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Publication number: DE19844171A1
Application number: DE1998144171
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-09-25
Filing date: 1998-09-25
Publication date: 2000-03-30
Also published as: DE10022502A1

Abstract

Zur Eliminierung von Metallen aus Lösungen können u. a. der pH-Wert der Lösung mit Laugen derart erhöht werden, daß die Metalle als Salze ausfallen und der Lösung entzogen werden. Die Metalle können aber auch an der negativ geladenen Oberfläche von Biomasse (Pilze, Algen) adsorbiert und mit der Entfernung der Biomasse der Lösung entzogen werden. Beruht die Säurestärke der Lösung darauf, daß organische Säuren eingesetzt wurden, können beide Verfahren in einem Verfahrensschritt vollzogen werden.

Description

Die Eliminierung von Metallen aus Lösungen findet im Bereich der Umweltverfahrenstechnik statt und wird mittels Biosorption, Kationenaustauscherverfahren, Elektrokinetik u. a. durchgeführt. In herkömmlichen Biosorptionsverfahren werden Metalle an eine Biomasse (Pilze, Algen) sorbiert, ohne daß eine nennenswerte Beeinflussung des pH-Wertes stattfindet. Die adsorbierten Metalle werden dem Abwasser mit der Biomasse entzogen und einer Verbrennung oder Deponierung zugeführt.

Durch die Verwendung von Citronensäure oder andere organische Säuren lassen sich Metalle aus Komposten, Böden, Gläsern oder von Anlaufschichten von Schweißnähten entfernen. Die anfallenden Abwässer enthalten neben den Metallen auch die verwendeten Säuren und besitzen niedrige pH-Werte um ca. 2-4. Wird einer solchen Lösung der Schimmelpilz Aspergillus niger zugesetzt und die Lösung belüftet, dann nutzt der Pilz die Säure zum Aufbau von Biomasse. Hierbei kommt es ohne die Zugabe einer Lauge o. ä. zu einer Erhöhung des pH-Wertes und einer Adsorption der Metalle und Schwermetalle an der wachsenden Pilzbiomasse. Mit der Erhöhung des pH-Wertes kommt es ferner zu einer Fällung der Metalle als amorphe Salze an der Pilzbiomasse. Mit dem Einsatz des Schimmelpilzes kann daher eine Neutralisation saurer Abwässer und mit der Entfernung der Pilzbiomasse eine Entfernung von Metallen aus der Lösung in einem Verfahrensschritt vorgenommen werden.

Schimmelpilze der Beispielgattungen Aspergillus oder Penicillium sind in der Lage, organische Säuren wie z. B. Citronen-, Glucon- oder Oxalsäure als Kohlenstoffquelle für ihren Stoffwechsel zu benutzen. Impft man eine entsprechende saure Lösung mit Aspergillus niger an und belüftet diese, so wird die enthaltene Säure unter Sauerstoffverbrauch metabolisiert und Pilzbiomasse produziert. Der pH-Wert der Lösung steigt hierbei von pH 2-4 bis auf pH 7-9 an (Abb. 1).

Abb. 1

Metalle und speziell einige toxische Schwermetalle können auf diese Weise aus der Lösung eliminiert werden. Dies beruht auf dem Effekt, daß mit zunehmender Pilzbiomasse die Metalle von der Biomasse ad- bzw. absorbiert werden und das mit steigendem pH-Wert die Metalle als amorphe Salze ausgefällt werden (Abb. 2).

Abb. 2

Claims

Die Biosorption von Metallen aus Lösungen mit Algen oder Pilzen entspricht ebenso wie die Fällung von Metallen durch eine künstliche Anhebung des pH-Wertes durch Laugen (z. B. Natronlauge) dem Stand der Technik. Ebenso ist die Produktion von Citronensäure mit Schimmelpilzen ein etabliertes Verfahren.
Kennzeichnend für dieses Verfahren ist, daß
- 1. eine pH-Wert Erhöhung der sauren Lösung durch die Stoffwechselaktivität des Pilzes vollzogen wird und
- 2. die Biosorption an der wachsenden Pilzbiomasse unter Verbrauch der eingesetzten Säure stattfindet.