DE19954069A1 - Verwendung von wässrigen Tensidformulierungen zum Abreichern von organischen Schadstoffen in festen Matrizes - Google Patents

Verwendung von wässrigen Tensidformulierungen zum Abreichern von organischen Schadstoffen in festen Matrizes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung wässriger Tensidformulierungen, enthaltend a) wenigstens ein anionisches Tensid, ausgewählt unter Alkylarylsulfonaten der Formel I und Sulfosuccinaten der Formel II, und b) wenigstens ein nichtionisches Tensid, ausgewählt unter alkoxylierten Alkoholen der Formel III, Carbonsäureamidalkoxylaten der Formel IV, Alkylglycosiden und Polyalkylenoxidblockcopolymeren, zum Abreichern von organischen Schadstoffen in einer festen Matrix sowie ein Verfahren zum Abreichern von organischen Kontaminanten in einer festen Matrix.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung wässriger Tensidformulie­ rungen zum Abreichern von organischen Schadstoffen in festen Ma­ trizes und ein Verfahren zum Abreichern organischer Schadstoffe in festen Matrizes unter Verwendung der Tensidformulierungen.
Als organische Schadstoffe werden vor allem Kohlenwasserstoffe, wie Alkane, Alkene, Cycloalkane, Mineralöle, und Mineralölderi­ vate, Halogenkohlenwasserstoffe, insbesondere Chlor- und Fluor­ kohlenwasserstoffe, aromatische Verbindungen, insbesondere Ben­ zol, Toluol, Xylol und andere Alkylaromaten (oft kurz zusammenge­ faßt als BTX), Phenole und Phenolderivate, aromatische Amine, insbesondere Anilin und Anilinderivate, sowie Benzofurane, Benzo­ dioxine, Biphenyle und halogenierte Biphenyle, bzw. PCBs, Naph­ thaline, Anthrazene, Phenanthrene, Pyrene und höhere kondensierte Aromaten (oft als polyaromatische Kohlenwasserstoffe, kurz PAK, zusammengefaßt), bezeichnet.
Die über Jahrzehnte angewachsene Kontaminierung von Böden, Gewäs­ sern und verwandten Matrizes mit organischen Schadstoffen aus der chemischen und insbesondere der petrochemischen Industrie, wie z. B. Raffinerien und Gaswerksstandorte, führt immer öfter zu öko­ logischen Problemen. Neben den Bestrebungen zur Vermeidung sol­ cher Kontaminationen rückt zunehmend die Sanierung von mit orga­ nischen Schadstoffen belasteten Lebensräumen ins Zentrum des In­ teresses.
Aufgrund der Vielzahl sanierungsbedürftiger Flächen werden ökologischere und ökonomischere Mittel und Verfahren zur Sanie­ rung belasteter Gebiete gesucht. Je leistungsfähiger die einge­ setzten Dekontaminationsverfahren und -mittel sind, umso geringer ist die Sanierungsdauer und die zurückbleibende Schadstoffkonzen­ tration.
Prinzipiell unterscheidet man ex-situ und in-situ-Verfahren zur Sanierung von Böden.
Bei Ex-situ-Verfahren werden die belasteten Bodenschichten abge­ tragen und in Reinigungsanlagen aufbereitet. Dies kann sowohl an Ort und Stelle (sog. On-site-Verfahren) oder auch unter Abtrans­ port des abgetragenen Bodens in speziellen Reinigungsanlagen (sog. Off-site-Verfahren) erfolgen. Nachteilig an diesem Verfah­ ren ist, dass einerseits die natürlichen Bodenformationen durch das Abtragen zerstört werden und andererseits dieses Verfahren nicht in jedem Fall durchführbar ist. Dafür kann hier die Reini­ gung auch mittels aufwendiger mechanischer Verfahrensschritte, gegebenenfalls unter Einsatz von umweltschädlichen organischen Lösungsmitteln und/oder erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck durchgeführt werden.
Bei In-situ-Verfahren werden in der Regel flüssige Dekontaminati­ onsmittel, z. B. Tensidlösungen, zusammen mit Wasser oder Luft, möglichst ohne Veränderungen der Bodenformation in die betreffen­ den Böden eingebracht und das mit dem Kontaminanten beladene Fluid durch geeignete Maßnahmen dem Boden möglichst weitgehend wieder entnommen.
Herkömmliche Extraktionsverfahren werden häufig unter Einsatz von organischen Lösungsmitteln gegebenenfalls in Kombination mit oberflächenaktiven Substanzen bzw. Tensiden als Lösevermittler durchgeführt. So offenbart die EP-A-04 79 258 ein Verfahren unter Verwendung von Hexan als bevorzugtem Lösemittel in Gegenwart ei­ ner Vielzahl geeigneter anionischer, kationischer oder nichtioni­ scher Tenside.
Die US-A-5,427,688 beschreibt ein zweistufiges Verfahren für die Extraktion von polychlorierten Biphenylen. Zunächst erfolgt eine Extraktion mittels wässriger Lösungen von ethoxilierten aliphati­ schen Alkoholen mit 3 bis 30 Ethylenoxideinheiten oder wässrigen Lösungen von ethoxilierten Sorbitanestern mit 5 bis 20 Ethyleno­ xideinheiten und anschließend eine flüssig-flüssig-Extraktion mit C6-C12-Alkanen und -Perfluoralkanen.
Nachteilig an diesen Verfahren ist, dass große Mengen flüchtiger organischer Lösungsmittel eingesetzt werden müssen und sie sich deshalb nur für ex-situ-Sanierungen eignen.
Die DE-A-41 29 624 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur ex-situ-Bearbeitung von kontaminierten Substanzen mittels Hochdruckwasserstrahlen, die eine Geschwindigkeit von größer als 200 m/sec aufweisen, in einer trommelförmigen Vorrichtung. Dabei kann die Trennung der Kontaminanten von der Bodensubstanz durch den Einsatz von chemischen Hilfsstoffen beschleunigt werden. Zum Beispiel wurden Ethylenoxid/Propylenoxid-Blockcopolymerisate als besonders geeignet für die Reinigung teerhaltiger Substrate be­ schrieben. Ebenfalls als besonders geeignet beschrieben wird der Einsatz eines anionischen oder eines nichtionischen Tensids in C1-C4-Alkohol/Wasser-Gemischen.
Die US-A-5,391,300 beschreibt die absorbierende Wirkung einer Vielzahl organischer polymerer Materialien, insbesondere natürli­ cher und synthetischer Gummis und Polyether/Polyamidblockcopoly­ meren, auf halogenierte organische Verbindungen. Dabei wird das mit halogenierten organischen Verbindungen kontaminierte Substrat mit wässrigen Tensidlösungen und den Blockcopolymerteilchen be­ handelt. Dies führt zu einer Abreicherung der organischen Schad­ stoffe im Substrat und in der wässrigen Lösung und zu einer An­ reicherung in den Blockcopolymeren. Diese können anschließend durch Filtration abgetrennt werden. Eine Vielzahl geeigneter Ten­ side aus allen Klassen ionischer und nichtionischer Tenside wer­ den genannt.
Ein Verfahren zur in-situ Sanierung beschreibt die US-A-4,997,313. Es werden nichtionische Tenside, insbesondere ethoxilierte Alkohole, oder anionische Tenside als besonders ge­ eignet beschrieben, da diese eine geringere Neigung zu Wechsel­ wirkungen mit den Ton-Teilchen des Bodens zeigen. Um die Wechsel­ wirkung mit den Böden zu minimieren werden die Tenside als stark verdünnte wässrige Lösungen eingesetzt. Dieses Verfahren erfor­ dert deswegen hohe Durchflußmengen und lange Sanierungszeiten.
Keines der genannten Verfahren beschreibt den Einsatz von Tensid­ gemischen oder Tensidformulierungen.
Die WO-A-94/19 479 beschreibt ein die biologische Verfügbarkeit von Kohlenwasserstoffen verbesserndes Agens zur biologischen Rei­ nigung von mit Kohlenwasserstoffen kontaminierten Böden, das ne­ ben Kohlenwasserstoff abbauenden Mikroben, Nährstoffträgern für die Mikroben und Komplexbildnern als Emulgator 0,2 bis 10 Gew.-% eines Nonylphenolethoxilats und als Tensid 0,2 bis 10 Gew.-% ei­ nes Alkylarylsulfonats enthält. Nachteilig an diesem Verfahren ist die Verwendung der aufgrund ihrer endokrinen Wirkung umstrit­ tenen Nonylphenolethoxilate.
Die EP-A-0 325 159 lehrt, dass insbesondere Mischungen von nich­ tionischen und kationischen Tensiden oder Mischungen von anioni­ schen und kationischen Tensiden als oberflächenaktive Substanzen in Verfahren zum kontinuierlichen Reinigen von Böden geeignet sind. Als Beispielgemische werden Tris-(oligooxiethyl)-alkylammo­ niumphosphat/Alkylpolyglycolether genannt.
Die DE-A-44 07 368 lehrt, dass sich zur Reinigung kontaminierter Böden in mehrstufigen Bodenwaschanlagen insbesondere wässrige Tensidlösungen eignen, die ein Gemisch aus mindestens einem am­ photeren und einem nichtionischen Tensid enthalten.
In der FR-A-2713 655 ist ein Verfahren zur Dekontamination ver­ schmutzter poröser Medien offenbart, bei dem eine Zusammensetzung aus wenigstens einem Glycolipid oder einem Glycolipid-Derivat und mindestens einer tensioaktiven anionischen oder nichtionischen Verbindung, wie z. B. einem Alkylarylsulfonat, Alkyl- oder Dial­ kylsulfosuccinat oder einem alkoxilierten Alkohol oder Alkylaryl­ phenol, eingesetzt wird. Die Glycolipide weisen eine oder zwei Monosaccharideinheiten als hydrophilen Teil und langkettige Car­ bonsäuren, Carbonsäureester oder Carbonsäurepolyester als lipo­ philen Teil auf, wobei der hydrophile Teil mit dem lipophilen Teil verestert ist. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass die in diesem Verfahren eingesetzten Glycolipide aufwendig und teuer in Fermentationsverfahren hergestellt werden müssen und zudem eine geringe Stabilität, insbesondere im alkalischen Milieu, auf­ weisen.
Tensidsysteme, die insbesondere für die in-situ-Anwendung geei­ gnet sind, sollen sich durch gute toxikologische und ökologische Verträglichkeit, hohe Solubilisierung bzw. Mobilisierung der Schadstoffe, geringe Wechselwirkung mit den Bestandteilen des Bo­ dens, wie Adsorption, sowie möglichst geringe Neigung zur Präzi­ pitatbildung, unabhängig von der Bodenbeschaffenheit und der Was­ serhärte, auszeichnen. Derartige Systeme stehen dem Fachmann bis­ her nicht zur Verfügung.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, lei­ stungsfähige Tensidsysteme für die Abreicherung von organischen Schadstoffen in festen Matrizes, wie z. B. kontaminierten Böden, bereitzustellen, die besonders gute Solubilisierungs- bzw. Mobi­ lisierungseigenschaften für organische Schadstoffe zeigen und sich insbesondere für die in-situ-Sanierung kontaminierter Böden eignen.
Überraschend wurde nun gefunden, dass spezielle wässrige Tensid­ formulierungen ein besonders günstiges Eigenschaftsprofil zum Ab­ reichern von organischen Schadstoffen in Böden aufweisen, die we­ nigstens ein anionisches Tensid, ausgewählt unter Alkylarylsulfo­ naten und Sulfosuccinaten, und wenigstens ein nichtionisches Ten­ sid, ausgewählt unter alkoxilierten Alkoholen, Carbonsäureamidal­ koxilaten, Alkylglycosiden und bestimmten Polyalkylenoxid-Block­ copolymeren, enthalten.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher die Verwendung von wäss­ rigen Tensidformulierungen, enthaltend
  • a) wenigstens ein anionisches Tensid, ausgewählt unter Alkylarylsulfonaten der Formel I,
    worin
    R1 für einen linearen oder verzweigten C6-C24-Alkyl­ rest steht,
    R2 für Na, K, Ca oder NR3 3 steht, worin die Reste R3 unabhängig voneinander für H oder C1-C8-Alkyl stehen, und
    m für 1, 2 oder 3 steht; und
    Sulfosuccinaten der Formel II,
    worin
    R2 die oben angegebenen Bedeutungen besitzt,
    R4 und R5 unabhängig voneinander für H oder einen li­ nearen oder verzweigten C2-C22-Alkylrest stehen mit der Maßgabe, daß R4 und R5 nicht gleichzeitig für H stehen; und
  • b) wenigstens ein nichtionisches Tensid, ausgewählt unter alkoxilierten Alkoholen der Formel III,
    worin
    R6 für einen linearen oder verzweigten C6-C32-Alkyl- oder Alkenylrest steht,
    die Reste R7 unabhängig voneinander ausgewählt sind unter linearen oder verzweigten C1-C6-Alkylenresten,
    n für einen Wert im Bereich von 1 bis 80 steht, und
    R8 für H, lineares oder verzweigtes C1-C6-Alkyl oder
    steht, wobei R13 für lineares oder verzweigtes C1-C6-Alkyl steht;
    Carbonsäureamidalkoxilaten der Formel IV,
    worin
    R9 für einen linearen oder verzweigten C5-C30-Alkyl- oder Alkenylrest steht,
    R10 für H oder einen linearen oder verzweigten C1-C6-Alkylrest steht,
    die Reste R11 unabhängig voneinander ausgewählt sind unter linearen oder verzweigten C1-C6-Alkylenresten,
    n für einen Wert im Bereich von 1 bis 50 steht, und
    R12 für H oder lineares oder verzweigtes C1-C6-Alkyl steht;
    Alkylglycosiden, worin wenigstens ein linearer oder ver­ zweigter C4-C30-Alkohol mit einem Mono-, Di-, Oligo- oder Polysaccharid über eine Etherbindung verknüpft ist; und
    Polyalkylenoxid-Blockcopolymeren mit mindestens einem endständigen Polyethylenoxidblock und mindestens einem Block aus Propylenoxid und/oder Butylenoxid, die ein mittleres Molekulargewicht im Bereich 500 bis 20000 auf­ weisen,
zum ex-situ-, in-situ- und insbesondere zum hydraulisch in-situ- Abreichern von organischen Schadstoffen in einer festen Matrix.
Bei der erfindungsgemäßen Verwendung dieser Tensidformulierungen, die wenigstens ein anionisches und wenigstens ein nichtionisches der genannten Tenside enthalten, zeigen sich überraschend deutli­ che synergistische Effekte. Zum einen zeigen die Tensidformulie­ rungen eine deutliche Erhöhung der Solubilisierung bzw. Mobili­ sierung von organischen Schadstoffen. Zum anderen erhöht sich die Löslichkeit der jeweiligen Tenside im Gemisch, so dass ein pra­ xisgerechter breiter Konzentrations- und Mischungsbereich resul­ tiert. Darüberhinaus sind die erfindungsgemäß zu verwendenden Tensidformulierungen schaumarm und/oder unempfindlich gegen wech­ selnde Wasserhärten und zeigen geringe Neigung zur Präzipitatbil­ dung in festen Matrizes.
Bei den Alkylarylsulfonaten der Formel I handelt es sich insbe­ sondere um Alkylbenzolsulfonate mit einer oder zwei, bevorzugt einer Sulfonatgruppe, die entweder als freie Säure (R2 = H) oder als Natrium-, Kalium- oder Calcium-Salz (R2 = Na, K, Ca) oder als Ammo­ niumsalz (R2 = NR3 3), bevorzugt als Natrium- oder Ammoniumsalz vor­ liegt. In den Alkylarylsulfonaten der Formel I steht der Rest R1 bevorzugt für lineare oder verzweigte C8-C18- und besonders bevor­ zugt C8-C14-Alkylreste, wie z. B. n-Octyl, iso-Octyl, tert.-Octyl, 2-Ethyl-hexyl, Nonyl bzw. Pelargonyl, Decyl bzw. Caprinyl, Unde­ cyl, Dodecyl bzw. Lauryl, Myristyl, Palmityl bzw. Hexadecyl, Stearyl. Besonders bevorzugt sind Natrium oder Ammoniumsalze von Dodecylbenzolsulfonaten.
Geeignet für die erfindungsgemäß zu verwendenden Tensidformulie­ rungen sind insbesondere solche Alkylarylsulfonate der oben be­ schriebenen Art, die eine O/W-Grenzflächenspannung von kleiner oder gleich 0,6 mN/m und insbesondere eine O/W-Grenzflächenspan­ nung im Bereich von 0,01 bis 0,6 mN/m aufweisen, gemessen als 0,5%ige wäßrige Lösung gegen Dieselöl. Geeignet für die erfin­ dungsgemäß zu verwendenden Tensidformulierungen sind somit Alky­ larylsulfonate der Formel I, die beispielsweise O/W-Grenzflächen­ spannungswerte im Bereich von 0,05 bis 0,5 mN/m, im Bereich von 0,1 bis 0,3 mN/m oder im Bereich von 0,15 bis 0,25 mN/m aufwei­ sen. Selbstverständlich sind auch technische Gemische der Alkyla­ rylsulfonate als anionische Bestandteile der erfindungsgemäß zu verwendenden Tensidformulierungen geeignet, insbesondere solche, die O/W-Grenzflächenspannungswerte im oben genannten Bereich auf­ weisen.
Wenn die Alkylarylsulfonate der Formel I als Salze eingesetzt werden, liegen sie in der Regel als Natrium-Salze (R2 = Na) oder als Amin- bzw. Ammonium-Salze vor (R2 = NR3 3). Geeignete Aminkomponenten sind z. B. Ammoniak, primäre Amine, sekundäre Amine, tertiäre Amine, Hydroxyalkylamine und Gemische davon.
Als Sulfosuccinate der Formel II sind insbesondere Mono- und Dialkylester der Sulfobernsteinsäure geeignet, die Alkylreste (R4 bzw. R5) mit 6 bis 14, bevorzugt mit 7 bis 12 und besonders bevor­ zugt mit 8, 9 oder 10 Kohlenstoffatomen aufweisen. Die Alkylreste können linear oder verzweigt sein. Als lineare Alkylreste geei­ gnet sind insbesondere n-Octyl, Nonyl bzw. Pelargonyl, Decyl bzw. Caprinyl, Undecyl, Dodecyl bzw. Lauryl, Tridecyl, Tetradecyl bzw. Myristyl oder Gemische davon. Als verzweigte Alkylreste geeignet sind 2-Hexyl, 2-Methylpentyl, 3-Methylpentyl, 4-Methylpentyl, 1,2-Dimethylbutyl, 1,3-Dimethylbutyl, 2,3-Dimethylbutyl, 1,1-Di­ methylbutyl, 2,2-Dimethylbutyl, 3,3-Dimethylbutyl, 1,1,2-Trime­ thylpropyl, 1,2,2-Trimethylpropyl, 1-Ethylbutyl, 2-Ethylbutyl, 1-Ethyl-2-methylpropyl, 2-Heptyl, 3-Heptyl, 2-Ethylpentyl, 1-Propylbutyl, 2-Octyl, 3-Octyl, 4-Octyl, iso-Octyl, 2-Methyl­ heptyl, 3-Methyl-heptyl, 4-Methyl-heptyl, 2-Ethylhexyl, 3-Ethyl­ hexyl, 4-Ethylhexyl, 5-Ethylhexyl, sowie Alkylreste, die sich von den sogenannten Oxoalkoholen ableiten, die nach dem Oxo-Verfahren zugänglich sind. Diese weisen in der Regel einen hohen Anteil an α-verzweigten Alkylresten auf. Ebenfalls geeignet sind Gemische der genannten linearen und Gemische der genannten verzweigten Al­ kylreste, sowie Gemische der genannten linearen und verzweigten Akylreste. Besonders bevorzugte Alkylreste sind n-Octyl, iso-Oc­ tyl, 2-Ethylhexyl, Pelargonyl und Caprinyl.
Wenn die Alkylsulfosuccinate der Formel II als Salze eingesetzt werden, liegen sie in der Regel als Na-Salze (R2 = Na) oder als Amin- bzw. Ammonium-Salze vor (R2 = NR3 3). Geeignete Aminkomponenten sind z. B. Ammoniak, primäre Amine, sekundäre Amine, tertiäre Amine, Hydroxyalkylamine und Gemische davon.
Geeignet für die erfindungsgemäß zu verwendenden Tensidformulie­ rungen sind insbesondere solche Alkylsulfosuccinate der Formel II, die eine O/W-Grenzflächenspannung von kleiner oder gleich 0,6 mN/m und insbesondere eine O/W-Grenzflächenspannung im Bereich von 0,01 bis 0,6 mN/m aufweisen, gemessen als 0,5%ige wäßrige Lö­ sung gegen Dieselöl. Geeignet für die erfindungsgemäß zu verwen­ denden Tensidformulierungen sind somit Alkylsulfosuccinate der Formel II, die beispielsweise O/W-Grenzflächenspannungswerte im Bereich von 0,1 bis 0,5 mN/m, im Bereich von 0,25 bis 0,5 mN/m oder im Bereich von 0,30 bis 0,45 mN/m aufweisen.
Selbstverständlich sind auch technische Gemische von Sulfosucci­ naten der Formel II für die erfindungsgemäß zu verwendenden Ten­ sidformulierungen geeignet. Dabei kann es sich um Gemische von Mono- und Dialkylsulfosuccinaten handeln, die gegebenenfalls noch geringe Mengen freier Sulfobernsteinsäure oder Sulfobernsteinsäu­ reanhydrid oder Bernsteinsäuremono- und -dialkylester enthalten. Beispielsweise weisen solche technischen Gemische einen mittleren Veresterungsgrad im Bereich von 0,8 bis 2 auf. Insbesondere sind solche technischen Gemische bevorzugt, die darüber hinaus einen O/W-Grenzflächenspannungswert im oben genannten Bereich aufwei­ sen. Ganz besonders bevorzugt sind die Natrium- und Ammoniumsalze von Di-n-octylsulfosuccinat und Di-2-ethylhexylsulfosuccinat. Die Sulfosuccinate der Formel II oder deren technische Gemische kön­ nen gegebenenfalls 0,1 bis 15 Gew.-% Lösungsvermittler, wie bei­ spielsweise Isopropanol oder Neopentylglycol, enthalten, die die Handhabungs- und Löslichkeitseigenschaften dieser Tenside verbes­ sern. Auch diese Gemische aus Tensid und Lösungsvermittler weisen vorzugsweise Grenzflächenspannungswerte in den oben für Alkylsul­ fosuccinate der Formel II genannten Bereichen auf, ebenfalls ge­ messen als 0,5%ige Lösung des Gemisches in Wasser gegen Dieselöl.
Die nichtionischen Tenside der erfindungsgemäß zu verwendenden Tensidformulierungen sind ausgewählt unter alkoxilierten Alkoho­ len der Formel III, Carbonsäureamidalkoxilaten der Formel IV, Al­ kylglycosiden und Polyalkylenoxid-Blockcopolymeren.
Geeignete Alkoholalkoxilate der Formel III weisen als Reste R6 li­ neare oder verzweigte Alkyl- oder Alkenylreste mit vorzugsweise 8 bis 18, und besonders bevorzugt 9 bis 15 Kohlenstoffatomen auf. Die Alkenylreste können eine oder mehrere ethylenisch ungesättig­ te Doppelbindungen aufweisen. Bevorzugt weisen sie eine, zwei oder drei und besonders bevorzugt eine oder zwei solcher Doppel­ bindungen auf. Beispiele für geeignete Alkylreste sind n-Octyl, iso-Octyl, tert.-Octyl, 2-Ethylhexyl, Nonyl bzw. Pelargonyl, De­ cyl bzw. Caprinyl, Undecyl, Dodecyl bzw. Lauryl, Cocoyl, Tride­ cyl, Tetradecyl bzw. Myristyl, Palmityl bzw. Hexadecyl, Stearyl, Palmitoleinyl, Oleyl, Linolyl, Linolenyl und Kohlenwasserstoff­ reste, die sich von den Oxoalkoholen ableiten, die nach dem sog. Oxo-Verfahren hergestellt werden und sich durch einen hohen An­ teil an α-verzweigten Alkylgruppen auszeichnen, z. B. auf Basis von Trimer- oder Tetramerpropen.
In den Alkoholalkoxilaten der Formel III stehen die Reste R7 vor­ zugsweise für lineare oder verzweigte C2-C4-Alkylenreste, wobei die Reste R7 in jeder der n Wiederholungseinheiten unabhängig aus­ gewählt sein kann. Geeignete Reste R7 sind somit 1,2-Ethylen, 1,2-Propylen, 1,3-Propylen, 1,2-Butylen, 1,3-Butylen und 1,4-Bu­ tylen. Bevorzugt sind 1,2-Ethylen, 1,2-Propylen, 1,2-Butylen, ganz besonders bevorzugt sind 1,2-Ethylen und 1,2-Propylen.
Alkoholalkoxilate im Sinne der Erfindung sind sowohl solche Ver­ bindungen der Formel III, die durch Alkoxilierung von Alkoholen mit Ethylenoxid, Propylenoxid, 1-Butylenoxid und/oder 2-Butyleno­ xid zugänglich sind, als auch alkylsubstituierte Oligo- oder Po­ lyether, die sich formal durch Polykondensation von 1,2-, 1,3-, 1,4- oder allgemein α,ω-Diolen oder -Chlorhydrinen ableiten lassen oder formal durch ringöffnende Oligo- oder Polyaddition von gege­ benenfalls alkylsubstituierten Oxetanen, Tetrahydrofuranen, Te­ trahydropyranen und Hexahydrooxepinen an Alkylanionen darstellbar sind.
Der Rest R8 steht in den Verbindungen der Formel III für H, Me­ thyl, Ethyl oder lineare oder verzweigte Propyl- oder Butylreste oder für
wobei R13 wiederum bevorzugt für Methyl, Ethyl oder lineare oder verzweigte Propyl- oder Butylreste steht. Be­ sonders bevorzugt steht R8 jedoch für H.
Bei den Alkoholalkoxilaten der Formel III kann es sich zum einen um eine Einzelverbindung mit definierter Zusammensetzung und de­ finiertem Molekulargewicht handeln. In diesem Fall steht n für die Anzahl der Alkoxieinheiten, die jedes Molekül enthält. Zum anderen kann es sich bei den Verbindungen der Formel III um Stoffgemische handeln, wie sie vorzugsweise bei der technischen Herstellung solcher Alkoxilate auftreten. In diesem Fall gibt n den mittleren Alkoxilierungsgrad, d. h. die Anzahl der Mole Alko­ xieinheiten, mit denen formal ein Mol Alkohol R6OH umgesetzt wird, bzw. den statistischen Mittelwert der Alkoxieinheiten pro Molekül an und kann auch nicht ganzzahlige Werte innerhalb der angegebe­ nen Bereiche annehmen. In der Regel steht n für einen Wert im Be­ reich von 1 bis 80.
Insbesondere sind solche Alkoholalkoxilate für die erfindungsge­ mäß zu verwendenden Tensidformulierungen geeignet, die einen O/W-Grenzflächenspannungswert von kleiner oder gleich 3,0 mN/m aufweisen. Ganz besonders sind Alkoholalkoxilate der Formel III geeignet, die einen O/W-Grenzflächenspannungswert im Bereich von 0,01 bis 2,8 mN/m aufweisen. Geeignete O/W-Grenzflächenspannungs­ werte liegen beispielsweise im Bereich von 0,1 bis 2,8 mN/m, im Bereich von 0,2 bis 2,0 mN/m und/oder im Bereich von 0,8 bis 2,6 mN/m.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäß zu ver­ wendenden Tensidformulierungen werden als Verbindungen der Formel III ethoxilierte Alkohole (R7 =CH2CH2) mit linearen oder verzweig­ ten Alkylresten R6 mit 8 bis 18, bevorzugt 9 bis 15 Kohlenstoffa­ tomen und einem Ethoxilierungsgrad n in Bereich von 3 bis 30, be­ vorzugt 5 bis 25. Dabei kann es sich hier sowohl um einzelne ethoxilierte Alkohole, als auch um technische Gemische von etho­ xilierten Alkoholen handeln. Vorteilhaft weisen die ethoxilierten Alkohole der Formel III eine O/W-Grenzflächenspannung im Bereich von 0,01 bis 2,0 mN/m, wie beispielsweise von 0,2 bis 1,8 mN/m, von 0,4 bis 1,6 mN/m oder von 0,5 bis 1,3 mN/m, auf, gemessen als 0,5 gew.-%ige Lösung gegen Dieselöl.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäß zu verwendenden Tensidformulierungen werden als Verbindungen der Formel III alkoxilierte Alkohole, ethoxilierte und propoxilierte Alkohole oder ethoxilierte und butoxilierte Alkohole (R7 ist unab­ hängig ausgewählt unter Ethylen und 1,2-Propylen oder unter Ethy­ len und 1,2-Butylen) mit linearen oder verzweigten Alkylresten R6 mit 8 bis 18, bevorzugt mit 10 bis 16 Kohlenstoffatomen und einem Gesamtalkoxilierungsgrad n im Bereich von 1 bis 40, bevorzugt von 3 bis 30 und besonders bevorzugt 10 bis 30 eingesetzt. In dieser Ausführungsform können die Verbindungen der Formel III auch ge­ mischt alkoxiliert sein, z. B. 10 bis 90% Butoxy- bzw. Propoxy- Einheiten und 90 bis 10% Ethoxy-Einheiten aufweisen. Diese können sowohl statistisch verteilt, als auch im Sinne von Blockpolye­ thern angeordnet sein. Typischerweise handelt es sich in dieser Ausführungsform bei den Verbindungen der Formel III um Gemische. Vorteilhafterweise weisen die propoxylierten/ethoxylierten oder butoxilierten/ethoxilierten Alkohole der Formel III O/W-Grenzflä­ chenspannungswerte von kleiner oder gleich 3,0 mN/m und insbeson­ dere O/W-Grenzflächenspannungswerte im Bereich von 0,01 bis 2,8 mN/m auf, gemessen als 0,5 gew.-%ige Lösung gegen Dieselöl. Geei­ gnete O/W-Grenzflächenspannungswerte der propoxylierten/ethoxy­ lierten oder butoxylierten/ethoxylierten Alkohole der Formel III liegen somit beispielsweise im Bereich von 0,1 bis 2,8 mN/m, im Bereich von 0,4 bis 2,8 mN/m, im Bereich von 0,6 bis 2,6 mN/m oder im Bereich von 1, 2 bis 2,4 mN/m.
In den Carbonsäureamidalkoxilaten der Formel IV steht der Rest R9 vorzugsweise für lineare oder verzweigte Alkyl- oder Alkenylgrup­ pen mit 5 bis 27 Kohlenstoffatomen, wie n-Pentyl, Isopentyl, Neo­ pentyl, n-Hexyl, 2-Hexyl, 2-Methylpentyl, 3-Methylpentyl, 4-Me­ thylpentyl, 1,2-Dimethylbutyl, 1,3-Dimethylbutyl, 2,3-Dimethylbu­ tyl, 1,1-Dimethylbutyl, 2,2-Dimethylbutyl, 1,1-Dimethylbutyl, 3,3-Dimethylbutyl, 1,1,2-Trimethylpropyl, 1,2,2-Trimethylpropyl, 1-Ethylbutyl, 2-Ethylbutyl, n-Heptyl, 2-Heptyl, 3-Heptyl, 2-Ethylpentyl, 1-Propylbutyl, n-Octyl, iso-Octyl, tert.-Octyl, 2-Ethyl-hexyl, Nonyl bzw. Pelargonyl, Decyl bzw. Caprinyl, Unde­ cyl, Dodecyl bzw. Lauryl, Tridecyl, Tetradecyl bzw. Myristyl, Palmityl bzw. Hexadecyl, Stearyl, Arachinyl, Behenyl, Lignoceryl, Cerotinyl oder Oleyl, Cocoyl und Erukayl.
Geeignete den Carbonsäureamidalkoxilaten der Formel IV zugrunde liegende Carbonsäuren sind z. B. 2-Ethyl-hexylcarbonsäure, Isooc­ tylcarbonsäure, Isononansäure, Capronsäure, Caprylsäure, Caprin­ säure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Arachinsäure, Behensäure, Ölsäure, Eicosansäure, Erucasäure, Li­ nolsäure, Linolensäure, Arachidonsäure, Myristolsäure sowie wei­ tere natürliche Fettsäuren und Fettsäuregemische wie z. B. Coco­ sölfettsäure, Talgfettsäuren, Tallölfettsäuren, Sojaölfettsäuren. R10 steht insbesondere für H oder lineare oder verzweigte C1- C4-Alkylreste, wie Methyl, Ethyl, Propyl, i-Propyl, n-Butyl, 2-Bu­ tyl, sec.- und tert.-Butyl. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zugrunde liegende Carbonsäure Ölsäure.
In den Carbonsäureamidalkoxilaten der Formel IV stehen die Reste R11 vorzugsweise für C2-C4-Alkylenreste, wobei die Reste R11 in je­ der der n Wiederholungseinheiten unabhängig ausgewählt sein kön­ nen. Geeignete Reste R11 sind somit 1,2-Ethylen, 1,2-Propylen, 1,3-Propylen, 1,2-Butylen, 1,3-Butylen und 1,4-Butylen. Bevorzugt sind 1,2-Ethylen, 1,2-Propylen, 1,2-Butylen, ganz besonders be­ vorzugt sind 1,2-Ethylen und 1,2-Propylen. Dabei liegt der Alko­ xilierungsgrad vorzugsweise im Bereich von 1 bis 30, insbesondere im Bereich von 2 bis 25, besonders bevorzugt im Bereich von 3 bis 20 und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 4 bis 18.
Die Verbindungen der Formel IV können auch gemischt alkoxiliert sein, z. B. 10 bis 90% Propoxi-Einheiten und 90 bis 10% Ethoxi- Einheiten aufweisen. Diese können sowohl statistisch oder alter­ nierend verteilt, als auch im Sinne von Blockpolyethern angeord­ net sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Verbindungen der Formel IV ausschließlich ethoxiliert. Der Ethoxilierungsgrad n liegt dann vorzugsweise im Bereich von 3 bis 20, insbesondere im Bereich von 5 bis 15 und besonders bevorzugt im Bereich von 8 bis 12.
Bei den Carbonsäureamidalkoxilaten der Formel IV kann es sich zum einen um Einzelverbindungen mit definierter Zusammensetzung und definiertem Molekulargewicht handeln. In diesem Fall steht n für die Anzahl der Alkoxieinheiten, die jedes Molekül enthält. Zum anderen kann es sich bei den Verbindungen der Formel IV um Stoff­ gemische handeln, wie sie bei der technischen Herstellung solcher Alkoxilate auftreten können. In diesem Fall gibt n den mittleren Alkoxilierungsgrad an, wie bereits bei den alkoxilierten Alkoho­ len der Formel III beschrieben.
Vorteilhafterweise weisen die Carbonsäureamidalkoxilate der Formel IV O/W-Grenzflächenspannungswerte von kleiner oder gleich 1,0 mN/­ m, vorzugsweise im Bereich 0,01 bis 0,9 mN/m, auf, gemessen als 0,5 gew.-%ige Lösung gegen Dieselöl. Geeignete O/W-Grenzflächen­ spannungswerte der Carbonsäureamidalkoxilate der Formel IV liegen somit beispielsweise im Bereich von 0,1 bis 0,9 mN/m, im Bereich von 0,2 bis 0,8 mN/m, im Bereich von 0,3 bis 0,7 mN/m oder im Be­ reich von 0,3 bis 0,6 mN/m.
Alkylglykoside im Sinne der Erfindung sind oberflächenaktive Ver­ bindungen, bestehend aus wenigstens einem linearen oder verzweig­ ten Alkylrest mit 4 bis 30, vorzugsweise 6 bis 26 und besonders bevorzugt 8 bis 18 Kohlenstoffatomen als lipophilen Teil, der über eine Etherbindung mit einem Mono-, Di-, Oligo- oder Polysaccharid als hydrophilen Teil verbunden ist. Bevorzugt weisen die Alkylgly­ koside nur einen solchen Alkylrest auf. Der lipophile Teil der er­ findungsgemäß zu verwendenden Alkylglycoside weist vorzugsweise keine weiteren funktionellen Gruppen auf. Insbesondere weist er bevorzugt keine Carbonsäure-, Carbonsäureester- oder Carbonsäure­ polyestergruppen auf. Der hydrophile Teil weist in der Regel 1 bis 20, vorzugsweise 1 bis 10 und besonders bevorzugt 1 bis 8 Monosac­ charideinheiten auf, die ebenfalls durch Etherbindungen, in der Regel glykosidisch, verbunden sind. Geeignete Monosaccharide sind Fructose, Glucose, Mannose, Galactose, Talose, Gulose, Allose, Al­ trose, Idose, Arabinose, Xylose, Lyxose und/oder Ribose. Bevorzugt sind Fructose, Glucose, Mannose und Galactose, besonders bevorzugt ist Glucose. Selbstverständlich können auch Gemische der genannten Monosaccharide vorliegen, wobei vorzugsweise auch in den Gemischen der Anteil der Glucose überwiegt. Als Alkylglykoside im Sinne der Erfindung sind sowohl Alkylglykoside mit definierter Struktur, Zu­ sammensetzung und Molekulargewicht, als auch Gemische von Alkyl­ glykosiden, die sich in Kohlenstoffanzahl, Art und Grad der Ver­ zweigung der Alkylreste, sowie der Art und Anzahl der Monosaccha­ rideinheiten unterscheiden können, wie dies üblicherweise bei der großtechnischen Herstellung der Fall ist. Bei Gemischen von Alkyl­ glykosiden ist es zweckmäßig, die Anzahl der Monosaccharideinhei­ ten als mittleren Glykosidierungsgrad anzugeben. Dieser kann auch nicht ganzzahlige Werte im Bereich von 1 bis 20, insbesondere im Bereich 1 bis 10, besonders bevorzugt im Bereich von 1,0 bis 3,5 und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1,0 bis 2,2 annehmen.
Die Hydroxylgruppen der Saccharideinheiten können gegebenenfalls chemisch modifiziert, z. B. verethert mit kurzkettigen Alkylre­ sten mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder alkoxyliert, insbeson­ dere ethoxyliert und/oder propoxyliert, mit 2 bis 15 Alkoxyein­ heiten oder mit einem mittleren Alkoxylierungsgrad von 2 bis 15 pro modifizierte Hydroxylgruppe, vorliegen. Bevorzugt sind die Hydroxylgruppen jedoch nicht chemisch modifiziert.
Insbesondere sind Alkylglykoside geeignet, die O/W-Grenzflächen­ spannungswerte von kleiner oder gleich 1,0 mN/m, bevorzugt im Be­ reich von 0,01 bis 0,9 mN/m, aufweisen, gemessen als 0,5 gew.-%ige Lösung gegen Dieselöl. Geeignete O/W-Grenzflächenspan­ nungswerte der Alkylglykoside liegen somit beispielsweise im Be­ reich von 0,1 bis 0,9 mN/m, im Bereich von 0,2 bis 0,8 mN/m oder im Bereich von 0,3 bis 0,6 mN/m.
Geeignete Polyalkylenoxid-Blockcopolymere sind insbesondere sol­ che mit mindestens einem endständigen Polyethylenoxidblock und mindestens einem Block aus Propylenoxid und/oder Butylenoxid, be­ vorzugt Propylenoxid, die ein mittleres Molekulargewicht im Be­ reich 500 bis 20000 aufweisen.
Der Aufbau der Polyalkylenoxid-Blockcopolymere ist vorzugsweise streng segmentiert, wobei die Polyethylenoxidblöcke 2 bis 250, bevorzugt 5 bis 150 und besonders bevorzugt 10 bis 100 Ethyleno­ xideinheiten und die Blöcke aus Propylenoxid und/oder Butylenoxid 2 bis 200 Alkylenoxideinheiten umfassen, wobei das mittlere Mole­ kulargewicht im Bereich von 500 bis 20000 und bevorzugt im Be­ reich von 1000 bis 12500 liegt. Ganz besonders sind solche Poly­ alkylenoxid-Blockcopolymere bevorzugt, die ein mittleres Moleku­ largewicht im Bereich von 2500 bis 11500 aufweisen. Die Polyalky­ lenoxid-Blockcopolymere weisen 2 bis 5 Blöcke, bevorzugt 2 oder 3 Blöcke, auf. Wenn die Polyalkylenoxid-Blockcopolymere 3 oder 5 Blöcke aufweisen, so sind solche bevorzugt, die beidseitig end­ ständige Polyethylenoxidblöcke tragen. Ganz besonders bevorzugt sind endständige Polyethylenoxidblöcke tragende Polyalkylenoxid- Blockcopolymere mit 3 Blöcken, die pro Polyethylenoxid-Block 5 bis 90, bevorzugt 8 bis 80 und besonders bevorzugt 10 bis 50 Ethylenoxideinheiten und einen Block mit 10 bis 90, bevorzugt 15 bis 80 und besonders bevorzugt 20 bis 70 Propylenoxid- und/oder Butylenoxideinheiten, insbesondere Propylenoxideinheiten, enthal­ ten.
Insbesondere sind solche Polyalkylenoxid-Blockcopolymere geei­ gnet, die O/W-Grenzflächenspannungswerte von kleiner oder gleich 6,0 mN/m, bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 5,8 mN/m, aufweisen, gemessen als 0,5 gew.-%ige Lösung gegen Dieselöl. Geeignete O/W-Grenzflächenspannungswerte der Polyalkylenoxid-Blockcopolyme­ re liegen somit beispielsweise im Bereich von 1,0 bis 5,8 mN/m, im Bereich von 2,0 bis 5,5 mN/m, im Bereich von 3,0 bis 4,9 mN/m oder im Bereich von 3,5 bis 4,6 mN/m.
Jede der sechs genannten Tensidkomponenten, namentlich die Alky­ larylsulfonate der Formel I, die Alkylsulfosuccinate der Formel II, die alkoxilierten Alkohole der Formel III, die Carbonsäurea­ midalkoxilate der Formel IV, die Alkylglycoside und die Polyalky­ lenoxid-Blockcopolymere, können selbstverständlich sowohl als Verbindungen mit definierter Zusammensetzung und definiertem Mo­ lekulargewicht wie auch als Gemische vorliegen, wie sie bei der technischen Herstellung solcher Tenside oder der Bestandteile solcher Tenside auftreten können.
Dabei können die erfindungsgemäß zu verwendenden Tensidformulie­ rungen jeweils ein einzelnes anionisches und ein einzelnes nich­ tionisches Tensid oder auch beliebige Mischungen der oben defi­ nierten anionischen und der oben definierten nichtionischen Ten­ side enthalten. In bevorzugten Ausführungsformen enthalten die erfindungsgemäß zu verwendenden Tensidformulierungen jeweils nur ein anionisches Tensid und ein nichtionisches Tensid.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen enthalten die Tensid­ formulierungen ein anionisches Tensid und ein Gemisch von zwei nichtionischen Tensiden. In diesen Ausführungsformen enthält die Tensidformulierung als nichtionische Tenside besonders bevorzugt ein Gemisch aus einem alkoxilierten Alkohol der Formel III und einem Carbonsäureamidalkoxilat der Formel IV oder ein Gemisch aus einem alkoxilierten Alkohol der Formel III und einem Polyalkyle­ noxid-Blockcopolymer.
Insbesondere sind solche Tensidformulierungen geeignet, die einen O/W-Grenzflächenspannungswert von kleiner oder gleich 0,5 mN/m, bevorzugt kleiner oder gleich 0,2 mN/m, wie z. B. 0,18 bis 0,15 mN/m oder 0,14 bis 0,11 mN/m, oder kleiner oder gleich 0,1 mN/m, wie z. B. 0,09 bis 0,03 mN/m, gemessen als 0,5 gew.-%ige Lösung gegen Dieselöl, aufweisen.
Bestimmt wurden die Öl/Wasser- oder kurz O/W-Grenzflächenspan­ nungswerte zwischen der wässrigen Lösung des jeweiligen Tensids bzw. der jeweiligen Tensidformulierung gegen die flüssige Phase einer organischen Bezugskomponente, hier Dieselöl, mittels eines Spinning-Drop-Tensiometers. Dabei wurden die Messungen einheit­ lich an 0,5 gew.-%igen wässrigen Lösungen der Tenside bzw. Ten­ sidformulierungen bei einer konstanten Temperatur von 10°C und einer Wasserhärte von 23° dH (Deutsche Härte, Calcium-Härte) durchgeführt und in Millinewton pro Meter (mN/m) angegeben.
In der Regel zeigen die erfindungsgemäß zu verwendenden wässrigen Tensidformulierungen hohe solubilierende bzw. mobilisierende Wir­ kung gegenüber einer Vielzahl von organischen Schadstoffen. Je­ doch zeigen spezielle Ausführungsformen der erfindungsgemäß zu verwendenden Tensidformulierungen besondere vorteilhafte Selekti­ vitäten gegenüber bestimmten Stoffgruppen, was für eine Reihe von speziellen Sanierungsproblemen besonders vorteilhaft sein kann. Im Folgenden sind beispielhaft eine Reihe bevorzugter Ausfüh­ rungsformen der Tensidformulierungen aufgeführt und im Hinblick auf potentielle Einsatzmöglichkeiten bewertet.
Tensidformulierungen, enthaltend ein Dialkylsulfosuccinat der Formel II und ein Carbonsäureamidalkoxilat der Formel IV, insbe­ sondere ein Carbonsäureamidethoxilat von gesättigten oder unge­ sättigten Fettsäureamiden mit C12-C18-Alkyl- bzw. C12-C22-Alkenyl­ rest (R9), einem Ethoxilierungsgrad n im Bereich von 8 bis 12 und einem O/W-Grenzflächenspannungswert im Bereich von 0,5 bis 0,7 mN/m, zeigen sehr gute solubilisierende Wirkung für eine Vielzahl von organischen Schadstoffen, wie z. B. Mineralöl und Mineralölde­ rivaten, Alkanen und Halogenalkanen, Aromaten und substituierten Aromaten, wie Alkylaromaten (BTX), Halogenaromaten, wie z. B. Po­ lychlorierten Biphenylen (PCB), Phenolen und aromatischen Aminen, und höher kondensierten Aromaten wie Biphenylen, Dibenzofuranen, Naphthalin, Phenanthren, Pyren und höheren Homologen (PAK). Ge­ genstand der Erfindung ist daher auch die Verwendung derartiger Tensidformulierungen zum Abreichern von an Mineralöl und Minera­ lölderivaten, Alkanen und Halogenalkanen, Aromaten und substi­ tuierten Aromaten, wie Alkylaromaten (BTX), Halogenaromaten, Phe­ nolen und aromatischen Aminen, und höher kondensierten Aromaten wie Biphenylen, Dibenzofuranen, Naphthalin, Phenanthren, Pyren und höheren Homologen (PAK) reichen Schadstoffgemischen.
Tensidformulierungen, enthaltend ein Dialkylsulfosuccinat der Formel II und ein Alkylglycosid, insbesondere ein Alkylglycosid mit einem linearen oder verzweigten C10-C14-Alkylrest, einem mitt­ leren Glycosidierungsgrad im Bereich von 1 bis 2 und mit einem O/W-Grenzflächenspannungswert im Bereich von 0,3 bis 0,5 mN/m, zeigen hohe Solubilisierungen für an polyaromatischen Kohlenwas­ serstoffen und BTX-Aromaten reiche Schadstoffgemische. Gegenstand der Erfindung ist daher auch die Verwendung derartiger Tensidfor­ mulierungen zum Abreichern von an polyaromatischen Kohlenwasser­ stoffen und BTX-Aromaten reichen Schadstoffgemischen.
Tensidformulierungen, enthaltend ein Dialkylsulfosuccinat der Formel II und Polyalkylenoxid-Blockcopolymere, insbesondere beid­ seitig endständige Polyethylenoxidblöcke tragende Polyethylen­ oxid-Polypropylenoxid-Blockcopolymere mit 3 Blöcken, die entweder pro Polyethylenoxidblock 10 bis 30 Ethylenoxideinheiten und im Polypropylenoxidblock 10 bis 50 Propylenoxideinheiten aufweisen, und darüber hinaus vorteilhaft Molekulargewichte im Bereich von 1500 bis 5500 und O/W-Grenzflächenspannungswerte im Bereich von 3,9 bis 4,6 mN/m besitzen oder pro Polyethylenoxidblock 20 bis 50 Ethylenoxideinheiten und im Polypropylenoxidblock 50 bis 70 Pro­ pylenoxideinheiten aufweisen, und darüber hinaus vorteilhaft Mo­ lekulargewichte im Bereich von 4500 bis 8500 und O/W-Grenzflä­ chenspannungswerte im Bereich von 3,5 bis 4,3 mN/m besitzen, eig­ nen sich besonders zur Mobilisierung von an BTX-Aromaten reichen Schadstoffgemischen. Gegenstand der Erfindung ist daher auch die Verwendung derartiger Tensidformulierungen zum Abreichern von an BTX-Aromaten reichen Schadstoffgemischen.
Tensidformulierungen, enthaltend ein Dialkylsulfosuccinat und als nichtionische Komponenten alkoxilierte Alkohole der Formel III, insbesondere C10-C16-Oxoalkohole mit einem mittleren Alkoxilie­ rungsgrad n von 25 und O/W-Grenzflächenspannungswerten im Bereich von 1,5 bis 2,5 mN/m und zusätzlich Polyalkylenoxid-Blockcopoly­ mere, insbesondere beidseitig endständige Polyethylenoxidblöcke tragende, Polyethylenoxid-Polypropylenoxid Blockcopolymere mit 3 Blöcken und entweder 20 bis 50 Ethylenoxideinheiten pro Polyethy­ lenoxidblock, 50 bis 70 Propylenoxideinheiten pro Polypropyleno­ xidblock, Molekulargewichten im Bereich von 4500 bis 8500 und O/W-Grenzflächenspannungswerten im Bereich von 3,5 bis 4,3 mN/m oder 10 bis 30 Ethylenoxideinheiten pro Polyethylenoxidblock, 10 bis 50 Propylenoxideinheiten pro Polypropylenoxidblock, Moleku­ largewichten im Bereich von 1500 bis 5500 und O/W-Grenzflächen­ spannungswerten im Bereich von 3,9 bis 4,6 mN/m, zeigen sehr gute Solubilisierungseigenschaften, insbesondere für an BTX-Aromaten und polyaromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) reiche Schadstoff­ gemische. Gegenstand der Erfindung ist daher auch die Verwendung derartiger Tensidformulierungen zum Abreichern von an BTX-Aroma­ ten und polyaromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) reichen Schad­ stoffgemischen.
Tensidformulierungen, enthaltend ein Dialkylsulfosuccinat der Formel II und als nichtionische Komponenten alkoxilierte Fettal­ kohole der Formel III und Carbonsäureamidalkoxilate der Formel IV, insbesondere die bereits oben beschriebenen, zeigen sehr gute Solubilisierungseigenschaften für an Kohlenwasserstoffen, BTX- Aromaten und polyaromatischen Kohlenwasserstoffen reiche Schad­ stoffgemische. Gegenstand der Erfindung ist daher auch die Ver­ wendung derartiger Tensidformulierungen zum Abreichern von an Kohlenwasserstoffen, BTX-Aromaten und polyaromatischen Kohlenwas­ serstoffen reichen Schadstoffgemischen.
Tensidformulierungen, enthaltend als anionische Komponente entwe­ der ein Dialkylsulfosuccinat der Formel II oder ein Alkylbenzol­ sulfonat der Formel I und als nichtionische Komponente ethoxi­ lierte Alkohole der Formel III, insbesondere ethoxilierte C10- C14-Fettalkohole oder C10-C15-Oxoalkohole mit einem Ethoxilierungs­ grad n im Bereich von 5 bis 15 und einem O/W-Grenzflächenspan­ nungswert im Bereich von 0,4 bis 1,0 mN/m, eignen sich insbeson­ dere für die Solubilisierung von an polyaromatischen Kohlenwas­ serstoffen (PAK) reichen Schadstoffgemischen. Gegenstand der Er­ findung ist daher auch die Verwendung derartiger Tensidformulie­ rungen zum Abreichern von an polyaromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) reichen Schadstoffgemischen.
Tensidformulierungen, enthaltend Di-(2-ethyl-hexyl)-sulfosucci­ nat, Natriumsalz, und ein Ölsäureamidalkoxilat mit einem Ethoxi­ lierungsgrad n von 10, zeigen sehr gute solubilisierende Wirkung für eine Vielzahl von organischen Schadstoffen, wie z. B. Minera­ löl und Mineralölderivaten, Alkanen und Halogenalkanen, Aromaten und substituierten Aromaten, wie Alkylaromaten (BTX), Halogenaro­ maten, wie z. B. Polychlorierten Biphenylen (PCB), Phenolen und aromatischen Aminen, und höher kondensierten Aromaten wie Biphe­ nylen, Dibenzofuranen, Naphthalin, Phenanthren, Pyren und höheren Homologen (PAK). Gegenstand der Erfindung ist daher auch die Ver­ wendung derartiger Tensidformulierungen zum Abreichern von an Mi­ neralöl und Mineralölderivaten, Alkanen und Halogenalkanen, Aro­ maten und substituierten Aromaten, wie Alkylaromaten (BTX), Halo­ genaromaten, Phenolen und aromatischen Aminen, und höher konden­ sierten Aromaten wie Biphenylen, Dibenzofuranen, Naphthalin, Phe­ nanthren, Pyren und höheren Homologen (PAK) reichen Schadstoffge­ mischen.
Die Tensidgesamtkonzentration in den erfindungsgemäß zu verwen­ denden wässrigen Tensidformulierungen liegt in der Regel im Be­ reich von 0,01 bis 20,0 Gew.-%, wie beispielsweise im Bereich von 0,1 bis 10,0 Gew.-%, im Bereich von 0,5 bis 7,5 Gew.-% oder im Bereich von 1,0 bis 5,0 Gew.-%.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden wässrigen Tensidformulierun­ gen enthalten anionische und nichtionische Tenside in der Regel im Mischungsverhältnis 200 : 1 bis 1 : 200. Geeignet sind beispiels­ weise Mischungsverhältnisse von anionischen und nichtionischen Tensiden im Bereich von 100 : 1 bis 1 : 100, 10 : 1 bis 1 : 10 oder 5 : 1 bis 1 : 5. In speziellen Ausführungsformen der erfindungsgemäß zu verwendenden Tensidformulierungen kann das Mischungsverhältnis im Bereich von 4 : 1 bis 1 : 4 liegen.
Wenn die erfindungsgemäß zu verwendenden Tensidformulierungen zwei nichtionische Tenside enthalten, sind diese beispielsweise im Mi­ schungsverhältnis von 100 : 1 bis 1 : 100, 10 : 1 bis 1 : 10 oder 5 : 1 bis 1 : 5 enthalten. In speziellen Ausführungsformen der erfindungsgemäß zu verwendenden Tensidformulierungen kann das Mischungsverhältnis der zwei nichtionischen Tenside im Bereich von 3 : 1 bis 1 : 3 oder sogar von 2 : 1 bis 1 : 2 liegen.
Wenn die erfindungsgemäß zu verwendenden Tensidformulierungen zwei anionische Tenside enthalten, sind diese beispielsweise im Mi­ schungsverhältnis von 100 : 1 bis 1 : 100, 10 : 1 bis 1 : 10 oder 5 : 1 bis 1 : 5 enthalten. In speziellen Ausführungsformen der erfindungsgemäß zu verwendenden Tensidformulierungen kann das Mischungsverhältnis der zwei anionischen Tenside im Bereich von 3 : 1 bis 1 : 3 oder sogar von 2 : 1 bis 1 : 2 liegen.
Vorzugsweise werden die Mischungsverhältnisse der Tenside so ge­ wählt, dass sich wasserlösliche bzw. in Wasser gelöste Tensidfor­ mulierungen ergeben.
Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäß zu verwendenden Tensid­ formulierungen Solubilisierungen, ausgedrückt durch den Vertei­ lungskoeffizienten K, von gleich oder größer als 2‰, insbesondere gleich oder größer als 3‰ und in einigen Fällen gleich oder grö­ ßer als 5‰ für die untersuchten Modellschadstoffe auf. Bestimmt wurde der Verteilungskoeffizient K mittels Gleichgewichtsmessung der Solubilisierung der Schadstoffe in der wässrigen Tensidlö­ sung. Der Verteilungskoeffizient, definiert als das Verhältnis des Molenbruchs einer Schadstoffkomponente in der wässrigen Gleichgewichtsphase Yi(W-Ph.) zum Molenbruch dieser Komponente in der Ölphase Xi(Ölphase), wurde durch die chromatographische Ana­ lyse bzw. die Bestimmung der Zusammensetzung der beiden Gleichge­ wichtsphasen ermittelt. Hierfür werden Proben den Gleichgewichts­ phasen entnommen und analysiert. Zur Gehaltbestimmung der Kohlen­ wasserstoffe in den Gleichgewichtsphasen wird die GC (Gaschroma­ tographie) eingesetzt, während die Tenside mit Hilfe der HPLC (Hochdruckflüssigkeitschromatographie) und/oder SFC (Supercriti­ cal Fluidchromatographie) analysiert werden.
Darüber hinaus können die erfindungsgemäß zu verwendenden wässri­ gen Tensidformulierungen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Ten­ sidformulierung, 0 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 30 Gew.-% und besonders bevorzugt 0 bis 20 Gew.-% weitere Hilfsmittel und Addi­ tive enthalten.
Hilfsstoffe und Additive in diesem Zusammenhang sind vor allem langkettige Alkohole als Cotenside, Wasserhärteregulatoren, pH- Wert-Regulatoren, Schauminhibitoren, Stabilisatoren, sowie biolo­ gische Hilfsmittel, die die Abreicherung der organischen Schad­ stoffe beschleunigen können, z. B. Enzyme, Mikroben und Nährstoffe für Mikroben.
Wasserhärteregulatoren sind z. B. Chelatbildner, wie Ethylendia­ mintetraessigsäure (EDTA), Nitrilotriessigsäure (NTA) und Poly­ phosphate und Salze, wie Natriumphosphat, sowie Silicate und Car­ bonate. Als pH-Regulatoren kommen insbesondere Puffersysteme in Betracht. Geeignete Puffersysteme sind dem Fachmann bekannt. Ge­ eignete Schauminhibitoren sind z. B. Seifen langkettiger Fettsäu­ ren, Silikone und Paraffine.
Gegebenenfalls können die erfindungsgemäß zu verwendenden Tensid­ formulierungen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tensidformulie­ rung bis zu 50 Gew.-% organische Lösungsmittel, wie z. B. Alkyle­ ster natürlicher Fettsäuren, enthalten. Vorzugsweise enthalten die Tensidformulierungen weniger als 10%, bevorzugt weniger als 1% und ganz besonders bevorzugt keine organischen Lösungsmittel.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Abreichern von organischen Schadstoffen in einer festen Ma­ trix, indem man die kontaminierte Matrix mit einer wässrigen Ten­ sidformulierung, gegebenenfalls unter Druck- und/oder Temperatu­ rerhöhung, in Kontakt bringt, vorzugsweise mit anschließendem we­ nigstens partiellem Wiedergewinnen der schadstoffbeladenen wäss­ rigen Tensidformulierung, dadurch gekennzeichnet, dass man eine wie vorstehend beschriebene wässrige Tensidformulierungen ein­ setzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem Temperaturbereich von 0°C bis 250°C, vorzugsweise 4 bis 150°C, und besonders bevor­ zugt 4 bis 80°C durchgeführt werden. Dabei können Drücke im Be­ reich von 0,1 bis 100 bar, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 10 bar und besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 zum Einsatz kommen.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Tensidformulierungen zeigen auf Grund ihres synergistischen Effekts eine deutlich erhöhte So­ lubilisierung bzw. Mobilisierung von organischen Schadstoffen im Vergleich zu Einzeltensiden und herkömmlichen Tensidformulierun­ gen. Zusätzlich steigt bei den erfindungsgemäß zu verwendenden Tensidformulierungen die Löslichkeit der jeweiligen Tenside im Gemisch stark an, so dass, wie beispielsweise am Tensid A2 zu se­ hen ist (vgl. Beispiel 2, Vergleichsbeispiele 9 und 10), prakti­ kablere Mischungsverhältnisse und Tensidgesamtkonzentrationen möglich werden. Zum Anderen vermeidet sowohl die hohe Leistungs­ fähigkeit als auch die gute Löslichkeit der Tenside in den erfin­ dungsgemäß zu verwendenden Tensidformulierungen Probleme, wie Ausfallen der Tenside im Boden, Präzipitatbildung mit den metal­ lischen und mineralischen Bodenbestandteilen etc. Insbesondere führen die synergistischen Wechselwirkungen dazu, dass bei dem Abreicherungsprozess, insbesondere bei In-situ-Sanierungen, keine viskosen Emulsionen, die die Mobilität und das Fließverhalten ne­ gativ beeinflussen, auftreten, so dass eine effiziente Sanierung erreicht werden kann. Vorteilhafterweise ist auch ein angenähert Newtonsches Fließverhalten (d. h. geringe Abhängigkeit der Visko­ sität von Scherkräften) für die eingesetzten Tensidformulierungen zu beobachten.
Die folgenden nicht limitierenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.
Beispiele 1. Solubilisierung der Schadstoffkomponenten durch die einzelnen Tenside beziehungsweise Tensidformulierungen
Als Maß für die Solubilisierung der Schadstoffkomponenten in der wäßrigen Tensidphase wurden die Verteilungskoeffizienten K be­ stimmt, das heißt Ki ist der Verteilungskoeffizient der i-ten Schadstoffkomponente in Abhängigkeit vom jeweiligen Tensid bezie­ hungsweise der jeweiligen Tensidformulierungen. Ki ist definiert durch
Ki = Yi (Wasserphase)/Xi (Ölphase)
wobei Yi (Wasserphase) der Molenbruch der Komponente i in der wässrigen Phase und Xi (Ölphase) der Molenbruch der Komponente i in der Ölphase ist. Ein hoher Verteilungskoeffizient Ki bedeutet hohe Solubilisierungskapazität des entsprechenden wässrigen Ten­ sidsystems für die Schadstoffkomponente i. Solubilisierung bedeu­ tet hier die Aufnahme der wasserunlöslichen Schadstoffkomponente durch die Mizellen des wässrigen Tensidsystems. Dazu wurden fünf­ zehn Gramm Tensidlösung mit einer Gesamttensidkonzentration von ca. 2% und die gleiche Menge an Modell-Schadstoffgemisch in eine 30 ml Probeflasche gebracht und über einen Zeitraum von minde­ stens 7 Tagen mit einer Intensität von 150 min-1 mit einem Schüt­ telgerät KL-2 der Firma Edmund Bühler geschüttelt. Damit wird der Gleichgewichtszustand erreicht. Anschließend wird der Inhalt der Probeflasche mit einer Zentrifuge 3K20 der Firma Sigma für minde­ stens zwei Stunden mit 20000 U/min (entsprechend ca. 40000 g) zentrifugiert und anschließend Proben von den Wasser- und Öl­ Gleichgewichtsphasen mittels einer Einwegspritze entnommen. Der Schadstoffgehalt in den beiden Gleichgewichtsphasen wird mit Hilfe der Gaschromatographie unter Verwendung einer Kapillarsäule der Fa. Machery-Nagel OPTIMA 5 FS (60 m Länge, 0,32 mm Innen­ durchmesser, 1 µm Beschichtung) bestimmt.
Folgende Tenside wurden beispielhaft einzeln oder in Gemischen untersucht:
das anionische Tensid A1, ein Dodecylbenzolsulfonat, Natrium salz, mit einem O/W-Grenzflächenspannungswert von 0,24 mN/m;
das anionische Tensid A2, ein Di-(2-ethyl-hexyl)-sulfosuccinat, Natriumsalz, mit einem O/W-Grenzflächenspannungswert von 0,38 mN/m;
das nichtionische Tensid N1, ein Alkylglycosid mit C12-Alkylrest und einem mittleren Glucosidierungsgrad von etwa 1,5 und einem O/W-Grenzflächenspannungswert von 0,42 mN/m;
das nichtionische Tensid N2, ein Oxoalkoholalkoxilat mit einem mittleren Alkoxilierungsgrad n von 25 und einem O/W-Grenzflächen­ spannungswert von 2,2 mN/m;
das nichtionische Tensid N3, ein Ölsäureamidalkoxilat mit einem Ethoxilierungsgrad n von 10 und einem O/W-Grenzflächenspannungs­ wert von 0,61 mN/m;
das nichtionische Tensid N4, ein Polyalkylenoxid-Blockcopolymer, mit beidseitig endständigen Polyethylenoxidblöcken, 3 Blöcken und ca. 15 Ethylenoxid-Einheiten pro Polyethylenoxid-Block und ca. 30 Propylenoxid-Einheiten im Polypropylenoxid-Block, einem Moleku­ largewicht von etwa 2900 und einem O/W-Grenzflächenspannungswert von 4,3 mN/m;
das nichtionische Tensid N5, ein Polyalkylenoxid-Blockcopolymer, mit beidseitig endständigen Polyethylenoxidblöcken, 3 Blöcken und ca. 35 Ethylenoxid-Einheiten pro Polyethylenoxid-Block und ca. 60 Propylenoxid-Einheiten im Polypropylenoxid-Block, einem Moleku­ largewicht von etwa 6500 und einem O/W-Grenzflächenspannungswert von 3,9 mN/m.
In den nachfolgenden Tabellen sind für eine Reihe Einzeltenside (Vergleichsbeispiele 1, 2, 4, 6, 8, und 9), Vergleichstensidfor­ mulierungen (Vergleichsbeispiele 3, 7 und 10) und die erfindungs­ gemäß zu verwendenden Tensidformulierungen (Beispiele 1 bis 6) die Verteilungskoeffizienten K der verschiedenen Schadstoffkompo­ nenten bestimmter Schadstoffgemische (bezeichnet als Schadstoff­ gemische 1, 2 oder 3) zusammengefasst. Bei den Schadstoffgemi­ schen 1 und 3 handelt es sich um Modellmischungen, die sich ins­ besondere im Gehalt an polyaromatischen Kohlenwasserstoffen (kurz PAK) unterscheiden. So weist das Schadstoffgemisch 1 einen PAK- Gehalt von etwa 50%, das Schadstoffgemisch 3 einen PAK-Gehalt von etwa 10% auf. Schadstoffgemisch 2 stellt eine spezielle Testmi­ schung aus niederen Aromaten, z. B. Benzol und Alkylaromaten, den sogenannten BTX-Aromaten (BTX steht für Benzol, Toluol, Xylol) dar. Allen Schadstoffgemischen ist das Alkan Dekan als Ver­ gleichssubstanz beigemengt, um die Leistungsfähigkeit relativ zur Solubilisierung von Alkanen, Paraffinen und Mineralölbestandtei­ len bewerten zu können. Die Bestimmung der Verteilungskoeffizien­ ten K wurde für die Vergleichsbeispiele 1, 2, 3, 4, 7, 8 und 10 und die erfindungsgemässen Beispiele 1 bis 6 bei einer Temperatur von T = 20°C, für die Vergleichsbeispiele 3, 4, 7 und 8 bei einer Temperatur von T = 10°C durchgeführt. Da der Verteilungskoeffizient K jedoch mit steigender Temperatur abnimmt (bei einer Temperatur­ zunahme von 10°C auf 20°C um ungefähr 10 bis 20%) ergeben sich hinsichtlich der Vergleichbarkeit von Beispielen und Vergleichs­ beispielen keine Probleme. Bei der Angabe der Verteilungskoeffi­ zienten K steht E-3 für den Faktor 10-3 E-4 für den Faktor 10-4 und E-5 für den Faktor 10-5.
Beispiel 1
Vergleichsbeispiel 1
Beispiel 2
Vergleichsbeispiel 2
Beispiel 3 und 4
Vergleichsbeispiel 3
Beispiel 5
Vergleichsbeispiel 4
Beispiel 6
Vergleichsbeispiele 5, 6 und 7
Vergleichsbeispiel 8
Vergleichsbeispiel 9
Aufgrund der schlechten Löslichkeit des anionischen Tensids A2 in Wasser (<0,4%) wurde keine Einzelmessung durchgeführt.
Vergleichsbeispiel 10
Die überraschend hohe Zunahme des Verteilungskoeffizienten bezie­ hungsweise der Solubilisierung belegt den synergistischen Effekt der erfindungsgemäß zu verwendenden Tensidformulierungen.
2. Quantifizierung der Leistungsfähigkeit der Tensidsysteme über Säulenversuche
Zur Überprüfung der Ergebnisse hinsichtlich des Zusammenhanges zwischen der Solubilisierungseffizienz eines Tensids bzw. einer Tensidformulierung und dem Mobilisierungsverhalten für organische Schadstoffe wurden lineare Verdrängungsversuche in mit Bentheimer Sand gepackten Säulen durchgeführt. Der Bentheimer Sand stammt aus einer verfügbaren Bentheimer Sandsteinprobe (aus Bentheim nahe der Deutsch-Niederländischen Grenze). Das Gestein wurde ge­ mahlen, gründlich mit Wasser gewaschen und bei 40°C getrocknet. Für die vorliegenden Säulenversuche wurde die Sandfraktion 0,16 bis 0,25 mm verwendet.
Die Säulen, mit einem Innendurchmesser von 2 cm und 60 cm Länge, wurden mit ca. 200 g Sandmaterial gepackt. Die Flüssigkeiten wur­ den mit Hilfe von Schrittmotor-gesteuerten Pumpen in die Säule gepumpt. Dabei konnte der Druckabfall über die Säule mit Hilfe mehrerer Differentialmanometer beobachtet und kontrolliert wer­ den.
Bei Versuchen mit Bentheimer Sand wurde die Säule zunächst in der Reihenfolge Modell-Wasser A (23°dH, im folgenden MWA genannt), Mo­ dell Schadstoffmischung (PAK-Gehalt: 35%, der Rest ist BTX und gesättigte Kohlenwasserstoffe) und anschließend mit MWA, und zwar jeweils mit mehreren Porenvolumina (PV), gespült. Damit wurde die Restölsättigung (Schadstoffgehalt) von ca. 60 bis 70 g/kg Sand in der Sandpackung eingestellt. Nach der Bestimmung der Wasserbela­ stung im Eluat wurde mit der Tensidbehandlung begonnen. Die An­ zahl der entnommenen Proben pro Tag richtete sich nach der zu er­ wartenden Konzentrationsänderung der Kontaminanten in dem Eluat und zwar so, daß der Verlauf der Mobilisierungskurve genau be­ stimmt werden konnte. Sobald die Schadstoffkonzentration im Eluat auf einen relativ niedrigen und nahezu konstanten Wert zurück­ ging, wurde auf MWA umgestellt. Die Wasserbelastung nach der Ten­ sidbehandlung konnte so ermittelt werden. Anschließend wurde die Restkontamination der Sandpackung mit Lösungsmittel, in der Regel THF, herausextrahiert und eine Massenbilanz aufgestellt. Die Was­ serbelastung, u. a. durch PAK, wurde nach der Lösungsmittelbehand­ lung durch eine Wiederaufnahme der MWA-Spülung ebenfalls ermit­ telt.
Zur Bestimmung der KW im Eluat, d. h. PAK, BTX und der gesättigten KW, wurden GC-Analysen durchgeführt. SFC- und HPLC-Analysen wur­ den an ausgewählten Eluatproben zur Bestimmung der Tensidkonzen­ tration durchgeführt.
Verschiedene binäre und ternäre Tensidformulierungen mit ver­ gleichbarer Solubilisierungseffizienz und verschiedenen Grenzflä­ chenspannungswerten wurden mit den folgenden Ergebnissen gete­ stet. Trotz hoher Schadstoffbelastung des Sediments (60 bis 70 g/­ kg-Sand) erfolgt die Mobilisierung der Schadstoffe vorwiegend durch Solubilisierung. Tensidformulierungen mit besonders niedri­ gen Grenzflächenspannungswerten (z. B. A2/N2, mit einem Grenzflä­ chenspannungswert gegen Dieselöl von 0,12 mN/m und einem Grenz­ flächenspannungswert gegen Schadstoffgemisch 4 von 0,04 mN/m) mo­ bilisieren anfänglich etwas schneller. Die maximal mögliche Mobi­ lisierung der Schadstoffe ist jedoch vergleichbar mit der Mobili­ sierung beim Einsatz anderer Formulierungen mit einer vergleich­ baren Solubilisierungseffizienz, jedoch mit deutlich höheren Grenzflächenspannungswerten (wie z. B. A2/N3, mit einem Grenzflä­ chenspannungswert gegen Dieselöl von 0,16 mN/m und einem Grenz­ flächenspannungswert gegen Schadstoffgemisch 4 von 1,2 mN/m). Bei Schadstoffgemisch 4 handelt es sich um ein Gemisch aus Dekalin (60%), Xylol (33%), Phenanthren (3,5%) und Pyren (3,5%).
In allen untersuchten Fällen war es möglich, mit 3 bis 5 Porenvo­ lumen mindestens 80%, in vielen Fällen bis zu 95%, der Schad­ stoffe zu mobilisieren. Das entspricht einer Restkontamination von kleiner oder gleich 1%, bezogen auf die Trockenmasse der Säu­ lenfüllung mit Bentheimer Sand. Die Leistungsfähigkeit der erfin­ dungsgemäß zu verwendenden Tensidformulierungen kann dadurch ver­ deutlicht werden, dass auch durch nachfolgendes Spülen der Säulen mit Tetrahydrofuran und Chloroform keine signifikante Abreiche­ rung mehr erreicht werden konnte.
So konnte mit der erfindungsgemäß verwendeten Tensidformulierung A2/N2 (0,84%/1,1%) aus Beispiel 2 nach 2,5 Porenvolumen eine Gesamtabreicherung von 88% und nach 6,1 Porenvolumen eine Gesamt­ abreicherung von 93% erreicht werden, die auch durch Spülen mit jeweils 2,5 Porenvolumen Tetrahydrofuran und Chloroform nur auf 96% Gesamtabreicherung gesteigert werden konnte. Das verwendete Schadstoffgemisch enthielt Toluol, Decalin, Tetralin, Methylnaph­ thalin, Dibenzofuran, Fluoren, Phenandren, Pyren und n-Decan mit einem Gesamtgehalt an polyaromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) von 35%.

Claims (10)

1. Verwendung von wässrigen Tensidformulierungen, enthaltend
  • a) wenigstens ein anionisches Tensid, ausgewählt unter Alkylarylsulfonaten der Formel I,
    worin
    R1 für einen linearen oder verzweigten C6-C24-Alkyl­ rest steht,
    R2 für Na, K, Ca oder NR3 3 steht, worin die Reste R3 unabhängig voneinander für H oder C1-C8-Alkyl stehen, und
    m für 1, 2 oder 3 steht; und
    Sulfosuccinaten der Formel II,
    worin
    R2 die oben angegebenen Bedeutungen besitzt,
    R4 und R5 unabhängig voneinander für H oder einen li­ nearen oder verzweigten C2-C22-Alkylrest stehen mit der Maßgabe, daß R4 und R5 nicht gleichzeitig für H stehen; und
  • b) wenigstens ein nichtionisches Tensid, ausgewählt unter alkoxilierten Alkoholen der Formel III,
    worin
    R6 für einen linearen oder verzweigten C6-C32-Alkyl- oder Alkenylrest steht,
    die Reste R7 unabhängig voneinander ausgewählt sind unter linearen oder verzweigten C1-C6-Alkylenresten,
    n für einen Wert im Bereich von 1 bis 80 steht, und
    R8 für H, lineares oder verzweigtes C1-C6-Alkyl oder
    steht, wobei R13 für lineares oder verzweigtes C1-C6-Alkyl steht;
    Carbonsäureamidalkoxilaten der Formel IV,
    worin
    R9 für einen linearen oder verzweigten C5-C30-Alkyl- oder Alkenylrest steht,
    R10 für H oder einen linearen oder verzweigten C1-C6-Alkylrest steht,
    die Reste R11 unabhängig voneinander ausgewählt sind unter linearen oder verzweigten C1-C6-Alkylenresten,
    n für einen Wert im Bereich von 1 bis 50 steht, und
    R12 für H oder lineares oder verzweigtes C1-C6-Alkyl steht;
    Alkylglycosiden, worin wenigstens ein linearer oder ver­ zweigter C4-C30-Alkohol mit einem Mono-, Di-, Oligo- oder Polysaccharid über eine Etherbindung verknüpft ist; und
    Polyalkylenoxid-Blockcopolymeren mit mindestens einem endständigen Polyethylenoxidblock und mindestens einem Block aus Propylenoxid und/oder Butylenoxid, die ein mittleres Molekulargewicht im Bereich 500 bis 20000 auf­ weisen,
zum ex-situ-, in-situ- und insbesondere zum hydraulisch in­ situ-Abreichern von organischen Schadstoffen in einer festen Matrix.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die alkoxilierten Alkohole der Formel III O/W-Grenzflächenspan­ nungswerte von kleiner oder gleich 3,0 mN/m aufweisen.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Carbonsäureamidalkoxilate der Formel IV und die Al­ kylglycoside unabhängig voneinander O/W-Grenzflächenspan­ nungswerte von kleiner oder gleich 1,0 mN/m aufweisen.
4. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyalkylenoxid-Blockcopolymere O/W-Grenzflächenspannungswerte von kleiner oder gleich 6,0 mN/m aufweisen.
5. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die anionischen Tenside O/W-Grenzflä­ chenspannungswerte von kleiner oder gleich 0,6 mN/m aufwei­ sen.
6. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tensidgesamtkonzentration im Bereich von 0,01 bis 20,0 Gew.-% liegt.
7. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solubilisierung organischer Schad­ stoffe in Bentheimer Sand, ausgedrückt durch den Verteilungs­ koeffizienten K, gleich oder größer als 2‰ ist.
8. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis der anionischen und nichtionischen Tenside im Bereich von 100 : 1 bis 1 : 100 liegt.
9. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formulierung eine O/W-Grenzflächen­ spannung kleiner oder gleich 0,5 mN/m, gemessen als 0,5%ige Lösung in Wasser, aufweist.
10. Verfahren zum Abreichern von organischen Schadstoffen in ei­ ner festen Matrix, indem man die Matrix mit einer wässrigen Tensidformulierung, gegebenenfalls unter Druck- und/oder Tem­ peraturerhöhung, in Kontakt bringt, dadurch gekennzeichnet, dass man eine wässrige Tensidformulierung gemäß der Defini­ tion in einem der Ansprüche 1 bis 9, einsetzt.
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