DE19918953A1

DE19918953A1 - Partikuläres Konstrukt mit Biomasse

Info

Publication number: DE19918953A1
Application number: DE1999118953
Authority: DE
Inventors: Andreas Wilke; Gerald Bunke; Peter Goetz; Rainer Buchholz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2000-11-02
Anticipated expiration: 2019-04-28
Also published as: DE19918953C2

Abstract

Die Erfindung lehrt ein partikuläres Konstrukt mit für Metallionen affiner Biomasse und einer die Biomasse immobilisierenden Matrix, welche herstellbar ist, indem a) die Biomasse in einer eine Matrixkomponente enthaltenden Lösung suspendiert wird, b) die in Stufe a) erhaltene Suspension auf eine Temperatur oberhalb von 30 DEG C erwärmt wird, c) die eine Temperatur von mehr als 30 DEG C aufweisende Suspension in ein Fällungsbad eingetropft wird, wobei durch tropfenoberflächennahe Solidifizierung der Matrixkomponente festwandige Hohlkugeln enthaltend die in Stufe a) erhaltene Suspension erzeugt werden oder wobei vollständig solidifizierte Vollkugeln erzeugt werden, und d) die in Stufe c) erhaltenen Kugeln aus dem Fällungsbad abgetrennt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein partikuläres Konstrukt mit für Metallionen affiner Biomasse und einer die Biomasse immo bilisierenden Matrix, welche herstellbar ist indem die Biomasse in einer eine Matrixkomponente enthaltenden Lösung suspendiert wird und wobei die erhaltene Suspension in ein Fällungsbad eingetropft bzw. eingedüst wird und so solidifizierte Kugeln erzeugt werden und die erhaltenen Kugeln aus dem Fällungsbad abgetrennt werden. Die Er findung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen partikulären Konstrukts sowie eine Ver wendung des partikulären Konstrukts.

Es ist bekannt, daß Mikroorganismen Metallionen, insbeson dere Schwermetallionen, mit hoher Kapazität sowie Selek tivität binden können. Die Bindung erfolgt hierbei durch Adsorption und/oder Komplexbildung und/oder Ionenaus tausch. Im Gegensatz zur Bioakkumulation, bei der die Met allionen im Zuge von beispielsweise zellulären Stoffwechselaktivitäten in den lebenden Organismus auf genommen werden, handelt es sich bei der vorstehend angesprochenen Biosorption um einen rein chemisch- physikalischen Anlagerungsprozeß an funktionelle Gruppen der Zellwandkomponenten bzw. Oberflächenstrukturen des Organismus. Daher kann eine Bindung von Metallionen im Wege der Biosorption auch mit totem Zellmaterial durchge führt werden.

Bislang wurden nur wenige Verfahren entwickelt, die eine technische Nutzung, beispielsweise im Rahmen der Abwasser reinigung, ermöglichen, obwohl die Biosorption gegenüber konventionellen Verfahren wie chemischer Fällung oder Ionenaustausch technisch sowie wirtschaftlich einige Vorteile verspricht. Insbesondere bei geringen Metall ionenkonzentrationen sind die genannten konventionellen Verfahren entweder ineffektiv oder aber mit hohen Kosten verbunden. Ein weiteres Anwendungsfeld der Biosorption ist die Rückgewinnung von Metallen bzw. Metallionen aus den verschiedensten metallverarbeitenden Industrien. Dies ist insbesondere im Fall von Metallen wie Platin oder Gold von besonderem Interesse. Neben diesen Metallen richtet sich das Interesse im Rahmen der Biosorption insbesondere auf Schwermetalle wie Cadmium, Blei, Nickel, Zink, Kupfer und Zinn bzw. deren Ionen aller in Frage kommender Wertig keiten. Mittels der Biosorption können zudem auch radioak tive Metallisotope bzw. deren Ionen erfaßt werden.

Beispiele hierfür sind Uran, Cäsium, Plutonium, und son sige Spaltprodukte aus nuklearen Reaktionen.

Ein partikuläres Konstrukt der eingangs genannten Art ist aus der Literaturstelle Biotec, 7, 1990, Seiten 59-63, bekannt. Die insofern bekannten partikulären Konstrukte sind erhältlich indem bakterielle Biomasse durch Eindüsen einer Suspension aus Biomasse und Natriumalginatlösung in ein Fällungsbad enthaltend CaCl₂ Gelkugeln gebildet werden. Die erhaltenen Gelkugeln enthalten ca. 5% Biotrocken masse. Dieser nur geringe Anteil an Biotrockenmasse ist wenig befriedigend, da die Biomasse im wesentlichen für die Biosorption der Metallionen wirksam ist bzw. sein sollte und somit für eine vorgegebene Beladungskapazität eine vergleichsweise große Menge an Gelkugeln bzw. große Säulen erforderlich sind. Dies ist aufwendig und unwirtschaftlich.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein partikuläres Konstrukt anzugeben, dessen Biomasse- Trockensubstanzanteil erhöht ist.

Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung ein partikuläres Konstrukt mit für metallionenaffiner Bio masse und einer die Biomasse irrmobilisierenden Matrix, welche herstellbar ist in dem a) die Biomasse in einer eine Matrixkomponente enthaltenden Lösung suspendiert wird, b) die in Stufe a) erhaltende Suspension auf eine Temperatur oberhalb von 30°C erwärmt wird, c) die eine Temperatur von mehr als 30°C aufweisende Suspension in ein Fällungsbad eingetropft wird, wobei durch tropfenober flächennahe Solidifizierung der Matrixkomponente fest wandige Hohlkugeln enthaltend die in Stufe a) erhaltene Suspension erzeugt werden, oder wobei vollständig solidi fizierte Vollkugeln erzeugt werden und d) die in Stufe c) erhaltenen Hohlkugeln oder Vollkugeln aus dem Fällungsbad abgetrennt werden. - Der Begriff der Lösung umfaßt zwar grundsätzlich wäßrige und organische Lösungen, in der Re gel wird jedoch mit wäßrigen Lösungen zu arbeiten sein. Erfindungswesentlich ist, daß die Suspension auch noch im Bereich einer Austrittsöffnung einer Vorrichtung zum Ein tropfen oder Eindüsen die besagte erhöhte Temperatur auf weist. Der Begriff der Festwandigkeit meint, daß die Festigkeit der Wandung ausreichend ist, um ein Kollabieren der Hohlkugel unter dem Schüttungsdruck in einer üblichen Reinigungskolonne zu verhindern. Ein Fällungsbad enthält, vorzugsweise in wäßriger Lösung, Substanzen, die eine So lidifizierung der Matrixkomponente bewirken, beispielsweise im Wege der Komplexierung oder Polymerisa tion. Es versteht sich, daß die Hohlkugeln aus der Stufe d) nach der Abtrennung nach wie vor die Suspension einhüllen.

Die Erfindung beruht auf einer Mehrzahl von Erkenntnissen. Zunächst wurde erkannt, daß eine Erhöhung des Biomasse- Trockensubstanzanteils nur über eine Erhöhung des Bio masseanteils in der Suspension aus Biomasse und Matrixkom ponente erreichbar ist. Die Erhöhung des Biomasse- Trockensubstanzanteils kann aber nicht ohne weiteres er folgen, wenn die üblichen Vorrichtungen zum Eintropfen bzw. Eindüsen der Suspension in ein Fällungsbad verwendet werden sollen, und zwar so daß im wesentlich unveränderte Partikelgrößen erhalten werden. Hieran anschließend beruht die Erfindung auf der weiteren Erkenntnis, daß insofern bekannte Vorrichtungen zum Eintropfen bzw. Eindüsen mit allenfalls geringen Modifikationen weiterhin genutzt wer den können, wenn die Temperatur der Suspension bis zum Austritt aus der Vorrichtung auf eine Temperatur oberhalb von 30°C gebracht und gehalten wird. Denn es hat sich gezeigt, daß durch diese Temperaturerhöhung die Viskosität der Suspension in ausreichendem Maße erniedrigt wird. Dies ist insofern überraschend, als daß das Viskositätsverhal ten als Funktion des Biomasse-Trockensubstanzanteils der Suspension und der Temperatur nicht-trivial ist.

Erfindungsgemäße partikuläre Konstrukte weisen eine Mehrzahl von Vorteilen auf. Der wichtigste Vorteil ist, daß das Verhältnis der Biomasse-Trockensubstanz zur Ma trix-Trockensubstanz der erhaltenden Hohlkugeln oberhalb von 0,1 ist (bezogen auf die Gewichte). Es können sogar Verhältniswerte von besser als 3,0 erzielt werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus dem besonderen Aufbau des erfindungsgemäßen partikulären Konstrukts. Durch die tropfenoberflächenahe Solidifizierung der Matrixkomponente in Stufe c) entstehen festwandige Hohlkugeln, welche in einer Schüttung beispielsweise in einer Kolonne ausreich end stabil sind und so auch im unteren Kolonnenbereich ein ausreichendes Porenvolumen zwischen den Konstrukten trotz beachtlichen Schüttungsgewichts erlauben. Dies ergibt sich im Falle der Vollkugeln gleichsam automatisch. Zudem wird eine praktisch vollständige Immobilisierung der Biomasse auch im Betrieb in einer Reinigungskolonne der der gleichen erreicht. Es versteht sich, daß die Wandung der Hohlkugeln porös ist und zumindest Diffusionspfade im beachtlichen Ausmaß für Metallionen offen läßt. Typische Ausschlußgrenzen liegen im Bereich von 2000 bis 10000 Dal ton, beispielsweise 5000 bis 6000 Dalton. Entsprechendes trifft im Falle der Vollkugeln zu; das Vollmaterial ist über das ganze Kugelvolumen porös. Schließlich können er findungsgemäße partikuläre Konstrukte mittels weitgehend unmodifizierter Apparaturen zum Eintropfen bzw. Eindüsen in ein Fällungsbad hergestellt werden, wobei die Größe der partikulären Konstrukte auf übliche Weise und in üblichen Bereichen gesteuert werden kann. Vorrichtungsmäßig sind allenfalls Modifikationen erforderlich, welche gewährleis ten, daß die Suspension im Austrittsbereich der Eintropf- bzw. Eindüsvorrichtung auf dem erfindungsgemäß angehobenen Temperaturniveau ist. Dies kann gegebenenfalls durch beispielsweise Heizmanschetten o. dgl. gewährleistet wer den. Im Ergebnis können mit einem erfindungsgemäßen par tikulären Konstrukt Reinigungskolonnen aufgebaut werden, deren spezifischer Anteil an affiner Biomasse (Gewicht Biomasse bezogen auf das Kolonnenvolumen) beachtlich erhöht ist bei gleichzeitig stabiler Kolonnenschüttung.

Daher lassen sich in erheblichem Maße verbesserte Ab scheidungskapazitäten für ein vorgegebenes Kolonnenvolumen erreichen.

Bevorzugt ist es, wenn die partikuläre Biomasse dadurch erhältlich ist, daß anschließend an die Stufe d) die ab getrennten Kugeln einer Trocknungsverfahrensstufe bei einer Trocknungstemperatur von zumindest 60°C für einer Trocknungsdauer von zumindest zehn Minuten unterworfen werden. Beispielsweise wird bei 100 bis 120°C für 1 bis 15 Stunden getrocknet. Mit dieser Trocknungsverfahrens stufe wird eine Erhöhung des Biomasse-Trockensubstanzan teils, bezogen auf das Kugelvolumen, erreicht. Bei Einsatz in einer Kolonne wird so, bezogen auf das Säulenvolumen, der Biomasse-Trockensubstanzanteil nochmals erhöht und so die Kolonnenkapazität verbessert.

Es kann sich empfehlen, die Erwärmung der Suspension in Stufe b) auf 40°C bis 80°C durchzuführen, insbesondere wenn mit einem sehr hohen Trockensubstanzanteil an Bio masse gearbeitet werden soll.

Bevorzugt ist es, wenn der Durchmesser der in Stufe c) erhaltenden Kugeln von 0,5 bis 5,0 mm, vorzugsweise 1,5 bis 3,5 mm, beträgt und/oder die Wandstärke solidi fizierter Matrixkomponente der in Stufe c) erhaltenen Hohlkugeln 30 bis 300 µm, vorzugsweise 80 bis 100 µm, beträgt.

Grundsätzlich kann als Biomasse beliebiges Material einge setzt werden, solange die Affinität für abzuscheidende Metallionen ausreichend hoch ist. So kommen als Biomasse beispielsweise die in der Literaturstelle Biotec, 7, 1990, Seiten 59 bis 63, genannten Mikroorganismen in Frage. Bevorzugt ist es, wenn die Biomasse durch eine Mikroalgen spezies oder eine Mischung von Mikroalgenspezies, insbe sondere durch marine Mikroalgen, gebildet ist. Lediglich beispielhaft für im Rahmen der Erfindung einsetzbare Mik roalgen sei die Gruppe bestehend aus "lyngbya taylorii, ateromonas gracies, chloreslla vulgaris, chlorella spe cies, spirulina platenses, tetraselmis species, microcys tis aeroginosa, microcystis species, navicula incerta, porphyridium cruentum und Mischungen von zumindest zwei dieser Arten" genannt. Als Biomasse können aber auch Mik roorganismen bzw. Bestandteile von Mikroorganismen verwen det werden, welche aus der industriellen Herstellung von mittels Mikroorganismen gebildeter Substanzen herrühren. Als Beispiel hierfür sei insbesondere Mikroorganismus- Abfall aus dem Bereich der Pharmaindustrie genannt. In sofern kann die eingesetzte Biomasse zu zumindest 10 Gew.-%, vorzugsweise zu zumindest 30 Gew.-%, höchst vorzug sweise zu zumindest 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtge wicht der Biomasse aus aufgeschlossenen Zellen bzw. Mikroorganismen bestehen. Der Begriff aufgeschlossen meint, daß Wandungen der Mikroorganismen zumindest teil weise zerstört bzw. geöffnet sind. Ein aufgeschlossener Mikroorganismus ist biologisch tot.

Die Matrixkomponente kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus "Cellulose, Cellulosederivaten, Natriumcel lulosesulfat, Sulfoethylcellulose, Calciumalginat, und Polyacrylamid sowie Mischungen von zumindest zwei dieser dieser Substanzen". Mit den vier erstgenannten Verbindun gen lassen sich Hohlkugeln herstellen, mit den beiden letztgenannten Verbindungen Vollkugeln. Wird in wäßriger Lösung gearbeitet, so sind die Cellulosederivate Verbindungen, welche aus einem Cellulosegerüst und zumind est einer Wasserlöslichkeit vermittelnde funktionelle Gruppe an diesem Gerüst bestehen. Bevorzugt ist das ionische Matrixsystem Natriumcellulosesulfat/Polyethy lenimin, wobei im Oberflächenbereich der Tropfen eine Sim plexmembran entsteht. Hierbei wird die Matrixkomponente Natriumcellulosesulfat beim Eintropfen in eine Polyethylenimin-Lösung (ggf. enthaltend NaCl, beispiel sweise 1%, bezogen auf das Gesamtgewicht) im Oberflächen bereich unter Komplexierung bzw. Vernetzung solidifiziert. Die Vernetzung erfolgt typischerweise aber nicht zwingend für 5 min. bis 5 h, vorzugsweise für 30-90 min., im Fäl lungsbad. Grundsätzlich kann im Rahmen der Erfindung al lerdings mit einer beliebigen Solidifizierung gearbeitet werden, solange die entstehende Kugelschale bzw. Vollkugel ausreichend permeabel für abzutrennende Metallionen ist. Insbesondere kann auch eine Polymerisationsreaktion ver wendet werden.

Bevorzugt ist es, wenn die in Stufe d) und/oder e) erhal tenen Kugeln eine Durchmesserverteilung aufweisen, bei welcher weniger als 20%, vorzugsweise weniger als 10%, der Hohlkugeln eine Durchmesser außerhalb eines Bereichs von minus 20%, vorzugsweise minus 10%, des mittleren Durchmessers bis plus 20%, vorzugsweise plus 10% des mittleren Durchmessers aufweisen. Hierdurch wird eine be sonders gleichmäßige Schüttung in einer Kolonne, insbeson dere einer Säule, erreicht. Es wird verhindert, daß der untere Säulenbereich hinsichtlich des Porenvolumens der Schüttung durch kleine Kugeln gleichsam verstopft wird. Die Erfindung lehrt weiterhin ein Verfahren zur Herstel lung von partikulären Konstrukten, wobei a) die Biomasse in einer eine Matrixkomponente enthaltenden Lösung sus pendiert wird, b) die in Stufe a) erhaltene Suspension auf eine Temperatur oberhalb von 30°C erwärmt wird, c) die eine Temperatur von mehr als 30°C aufweisende Suspension in ein Fällungsbad eingetropft wird, wobei durch tropfeno berflächenahe Solidifizierung der Matrixkomponente fest wandige Hohlkugeln enthaltend die in Stufe a) erhaltene Suspension erzeugt werden oder wobei vollständig solidi fizierte Vollkugeln erzeugt werden, und d) die in Stufen c) erhaltenen Hohlkugeln oder Vollkugeln aus dem Fäl lungsbad abgetrennt werden. Bevorzugt ist es, wenn anschließend die abgetrennten Kugeln einer Trocknungsver fahrensstufe bei einer Trocknungstemperatur von zumindest 60°C für eine Trocknungsdauer von zumindest zehn Minuten unterworfen werden. Bezüglich des erfindungsgemäßen Ver fahrens gelten die vorstehenden Erläuterungen zum er findungsgemäßen partikulären Konstrukt in entsprechender Weise.

Die Erfindung lehrt schließlich die Verwendung der par tikulären Konstrukte zur Reinigung von mit Metallen, ins besondere Schwermetallen kontaminierten Abwässern, insbesondere durch Einsatz als Schüttung (Festbett) in einer Reinigungskolonne. Reinigungskolonnen können beispielsweise im Rahmen der sogenannten Teilstromaufarbe itung eingesetzt werden. In der Regel werden zumindest zwei Reinigungskolonnen alternierend betrieben, d. h. während durch eine der beiden Reinigungskolonnen das zu reinigende Abwasser hindurchgeleitet wird findet bei der zweiten Reinigungskolonne ein Desorptionszyklus statt. Nach Erreichung der Beladungskapazität der einen Säule und ausreichender Desorption der anderen Säule erfolgt eine Umschaltung des Abwasserstroms und eines Desorptionsmittelstroms auf die jeweils andere Säule, so daß im Ergebnis die einzelnen Säulen zwar diskontinuier lich betrieben werden, das Abwasser jedoch praktisch kon tinuierlich einer Reinigung unterworfen werden kann. Als Desorptionsmittel eignet sich beispielsweise Wasser, ggf. aus dem Aufbereitungsprozeß, welches einen pH < 3, insbe sondere < 1, aufweist (Ansäuerung beispielsweise mittels HCl). Das aus dem Desorptionszyklus resultierende Eluat kann als Recyclingprodukt dem das Abwasser erzeugende Be trieb wieder zugeführt werden und/oder zur Rückgewinnung der abgeschiedenen Schwermetalle verwendet werden. Es ver steht sich, daß gereinigtes Wasser dem das Abwasser erzeugenden Betrieb wieder zugeführt werden kann, wodurch der Wasserverbrauch des Betriebes insgesamt beachtlich reduziert wird.

Letzendlich lehrt die Erfindung ein partikuläres Konstrukt gemäß Anspruch 13.

Folgend wird die Erfindung anhand von nicht beschränkenden Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Für Metallionen affine Mikroalgen können auf folgende Weise erhalten werden. Zunächst können in Frage kommende Organismen beispielsweise aus der Stammsammlung in Göttin gen, Deutschland (SAG) oder marine Mikroalgen von dem Research-Center of Ocean Industrial Development (RCOID) in Pusan/Südkorea bezogen werden. Diese Mikroalgen können dann auf ihre Fähigkeit zur effektiven Schwermetallsorp tion getestet werden. Mikroalgen mit für ein bestimmtes Ziel-Schwermetall ausreichend hoher Affinität können dann auf übliche Weise kultiviert und so in ausreichendem Maße vermehrt werden. Das Screening erfolgt mit üblichen Metho den, welche dem Fachmann bekannt sind und hier nicht näher erläutert werden brauchen. Für die folgenden Beispiele wurden für Pb²⁺ affine Mikroalgen ausgewählt, nämlich lyng bya taylorii.

Beispiel 2

Diese Mikroalgen werden dann in einer eine Matrixkompo nente enthaltenden Lösung suspendiert. Im Rahmen des Beispiels ist die Lösung eine wässrige Lösung von 3,0 bis 3,5 Gew.-% Natriumcellulosesulfat. Die Mikroalgen sind zuvor lyophilisiert worden. Das Mengenverhältnis an ly ophilisierter Mikroalgen zu Matrixkomponente wird dabei so gewählt, daß das Verhältnis Algen-Trockensubstanz zu Matrix-Trockensubstanz der fertigen partikulären Kon strukte ca. 3,2 beträgt. Nahezu gleiche Ausgangsverhält nisse sind meist geeignet. Die so erhaltene Suspension wird mittels einer Kapillaren in ein Fällungsbad eingetropft. Der Kapillarendurchmesser beträgt ca. 1,0 mm. Koaxial zur Austrittsöffnung der Kapillaren und unmittel bar hieran anschließend kann eine Blasdüse angeordnet sein, welche mit Luft oder einem inerten Trägergas aber auch mit einer Inertflüssigkeit betrieben werden kann. Typische Gasströme betragen 10-25 l/min. Ob der Betrieb der Blasdüse notwendig ist und, bejahendenfalls, mit welchen Gasaustrittsgeschwindigkeiten zu betreiben ist, hängt von dem angestrebten Kugeldurchmesser ab. Bei dem Fällungsbad handelt es sich um eine 2,5%-ige (bezogen auf die Gewichte) wäßrige Lösung eines Polyelektrolyten auf Basis Polyethylenimin, welches unter dem Handelsnamen Po lyurin P® vertrieben wird. Das Fällungsbad enthält weiterhin 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bades, NaCl. Die in das Fällungsbad eingebrachten Tropfen der Suspen sion verbleiben in dem Fällungsbad für eine Dauer von ca. 1 h. Danach werden die nunmehr festwandigen Hohlkugeln, enthaltend die Suspension aus Biomasse und Matrixkompo nente entnommen, zunächst in Bidest mehrfach gewaschen, optional in Bidest für 2 bis 20 min., beispielsweise 10 min. gequollen und schließlich einer Trocknungsver fahrensstufe bei einer Trocknungstemperatur von ca. 100 bis 120°C und eine Trocknungsdauer von ca. 10 bis 12 h unterworfen.

Von besonderer Bedeutung ist, daß die Suspension aus Bio masse und Matrixkomponente vor dem Eintropfen in das Fäl lungbad auf eine erhöhte Temperatur gebracht, beispielsweise auf ca. 60°C temperiert wird und diese Tem peratur bis zur Austrittsöffnung der Kapillaren auf rechterhalten wird. Je nach Aufbau der Vorrichtung zum Austropfen kann es sich daher empfehlen, diese Vorrichtung ebenfalls zu temperieren. Dies kann beispielsweise durch Umwickeln mittels Heizbändern und thermostatische Steuerung dieser Heizbänder erfolgen.

Beispiel 3

Die in Beispiel 2 erhaltenen partikulären Konstrukte wur den verschiedenen Versuchen unterworfen. Zunächst wurden Pb²⁺-Adsorptionsisothermen aufgenommen und verglichen mit Adsorptionsisothermen partikulärer Kontrukte, welche ein Verhältnis Biomasse-Trockensubstanz zu Matrix- Trockensubstanz von lediglich 1, 2 aufweisen (bei ansonsten entsprechender Herstellungsweise jedoch weniger erhöhter Temperatur). Die Messungen ergaben, daß sich max. Beladungen, bestimmt in mg Blei je g partikulärem Kon strukt, ergeben, welche um den Faktor 3 bis 4 höher liegen. Hierdurch wird deutlich, daß mit erfindungsgemäßen partikulären Konstrukten ganz beachtliche Verbesserungen der Kapazität erzielbar ist.

Eine vergleichende Messung der Dichten, gemessen in Gramm Biomasse-Trockensubstanz je Liter Kolonnenvolumen, ergab eine Erhöhung um einen Faktor von ca. 4-5 (verglichen wur den partikuläre Konstrukte wie vorstehend). Im Betrieb eines Festbettreaktors zeigte sich, daß erfindungsgemäße partikuläre Konstrukte den Betrieb eines Fettbettreaktors mit praktisch vollständiger Biomasserückhaltung und nur geringsten Druckverlusten erlauben. Durch Desorption mit 0,1 normaler Salzsäure ließe es sich das adsorptiv gebun dene Schwermetall Pb²⁺ in geringen Volumina aufkonzentri eren. Es wurde ein sehr scharfer Desorptionspeak erhalten.

Claims

1. Partikuläres Konstrukt mit für Metallionen affiner Biomasse und einer die Biomasse immobilisierenden Matrix, welche herstellbar ist indem

a) die Biomasse in einer eine Matrixkomponente en thaltenden Lösung suspendiert wird,
b) die in Stufe a) erhaltene Suspension auf eine Temperatur oberhalb von 30°C erwärmt wird,
c) die eine Temperatur von mehr als 30°C aufweis ende Suspension in ein Fällungsbad eingetropft wird, wobei durch tropfenoberflächennahe So lidifizierung der Matrixkomponente festwandige Hohlkugeln enthaltend die in Stufe a) erhaltene Suspension erzeugt werden oder wobei voll ständig solidifizierte Vollkugeln erzeugt wer den, und
d) die in Stufe c) erhaltenen Kugeln aus dem Fäl lungsbad abgetrennt werden.

2. Partikuläres Konstrukt nach Anspruch 1, welche erhältlich ist indem anschließend an die Stufe d)

a) die abgetrennten Kugeln einer Trocknungsver fahrensstufe bei einer Trocknungstemperatur von zumindest 60°C für eine Trocknungsdauer von zumindest 10 min. unterworfen werden.

3. Partikuläres Konstrukt nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verhältnis der Biomasse-Trockensubstanz zur Matrix-Trockensubstanz der in Stufe e) erhal tenen Kugeln zumindest 0,1, vorzugsweise mehr als 1,0, höchstvorzugsweise mehr als 2,0, beträgt (be zogen auf die Gewichte).

4. Partikuläres Konstrukt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Durchmesser der in Stufe c) erhal tenen Kugeln von 0,5 bis 5,0 mm, vorzugsweise 1,5 bis 3,5 mm, beträgt und/oder die Wandstärke solidi fizierter Matrixkomponente der in Stufe c) erhal tenen Hohlkugeln 30 bis 300 µm, vorzugsweise 80 bis 150 µm, beträgt.

5. Partikuläres Konstrukt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Biomasse durch eine Mikroalgenspe zies oder eine Mischung von Mikroalgenspezies, vor zugsweise durch marine Mikroalgen, gebildet ist.

6. Partikuläres Konstrukt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Biomasse zu zumindest 10 Gewichts vorzugsweise zu zumindest 30 Gewichts-%, höchstvorzugsweise zu zumindest 50 Gewichts-%, be zogen auf das Gesamtgewicht der Biomasse, aus auf geschlossenen Zellen besteht.

7. Partikuläres Konstrukt nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Matrixkomponente ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus "Cellulose, Cellulose derivaten, Natriumcellulosesulfat, Sulfoethylcellu lose, Calciumalginat und Polyacrylamid sowie Mischungen von zumindest zwei dieser Substanzen".

8. Partikuläres Konstrukt nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die in Stufe e) erhaltenen Kugeln eine Durchmesserverteilung aufweisen, bei welcher weni ger als 20%, vorzugsweise weniger als 10%, der Kugeln einen Durchmesser außerhalb eines Bereiches von -20%, vorzugsweise -10%, des mittleren Durch messers bis +20%, vorzugsweise +10%, des mittleren Durchmessers aufweisen.

9. Partikuläres Konstrukt nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Erwärmung in Stufe b) auf eine Temperatur von 40°C bis 80°C erfolgt.

10. Verfahren zur Herstellung von partikulären Kon strukten nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei

a) die Biomasse in einer eine Matrixkomponente enthaltenden Lösung suspendiert wird,
b) die in Stufe a) erhaltene Suspension auf eine Temperatur oberhalb von 30°C erwärmt wird,
c) die eine Temperatur von mehr als 30°C aufweis ende Suspension in ein Fällungsbad eingetropft wird, wobei durch tropfenoberflächennahe So lidifizierung der Matrixkomponente festwandige Hohlkugeln enthaltend die in Stufe a) erhaltene Suspension erzeugt werden oder wobei voll ständig solidifizierte Vollkugeln erzeugt wer den und
d) die in Stufe c) erhaltenen Hohlkugeln oder Vollkugeln aus dem Fällungsbad abgetrennt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei anschließend an die Stufe d)

12. Verwendung von partikulären Konstrukten nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Reinigung von mit Metal len, insbesondere Schwermetallen, kontaminierten Abwässern, insbesondere durch Einsatz als Schüt tung in einer Reinigungskolonne.

13. Partikuläres Konstrukt mit für Metallionen affiner Biomasse und einer die Biomasse irrmobilisierenden Matrix, welche herstellbar ist indem

a) die Biomasse in einer eine Matrixkomponente, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus "Cellulose, Cellulosederivate, Natriumcel lulosesulfat, Sulfoethylcellulose oder Mischun gen von zumindest zwei dieser Verbindungen", enthaltenden Lösung suspendiert wird,
b) die Suspension in ein Fällungsbad eingetropft wird, wobei durch tropfenoberflächennahe So lidifizierung der Matrixkomponente festwandige Hohlkugeln enthaltend die in Stufe a) erhaltene Suspension erzeugt werden, und
c) die in Stufe b) erhaltenen Kugeln aus dem Fäl lungsbad abgetrennt werden.