DE3823957A1 - Verfahren zur abtrennung von schwermetallionen aus waessrigen loesungen - Google Patents

Verfahren zur abtrennung von schwermetallionen aus waessrigen loesungen

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Description

Das erfindungsgemäße Verfahren dient vorzugsweise zur Abtren­ nung von Schwermetallen wie Blei, Cadmium, Kupfer, Zink, Chrom, Uran, Thorium, Radium, Lanthaniden, Quecksilber, Kobalt, Nickel und weiteren giftigen bzw. umweltbelastenden Kationen aus wäß­ rigen Lösungen,wie sie als Abwässer bei den verschiedenen industriellen Verfahren anfallen.
Es ist bekannt, daß z.B. die Nordsee jährlich mit mehreren 100 Tonnen Quecksilber, mehreren tausend Tonnen Blei, Cadium, Chrom usw. belastet wird, die ihren Ursprung nur in einer begrenzten Anzahl Herstellungsbetriebe haben.
Zur Entfernung von Schwermetallionen werden bei höheren Gehalten auch Ionenaustauscher benutzt.
Bei niedrigen Gehalten erfolgt meist eine Fällung mit Calcium­ hydroxid bzw. eine Sulfidfällung bei einem pH-Wert von 8. In einigen Fällen erfolgt eine Kopräzetation mit Aluminium- oder Eisenphosphat. Hierzu sind jedoch verfahrenstechnisch aufwen­ dige Absetzbehälter und/oder Filtrationen bzw. Zentrifugieren erforderlich.
Abwässer von Elektrolyten, Metallbeizen, Elektroplattierungs­ anlagen usw. zeichnen sich durch das Vorliegen der genannten Schwermetallkationen in relativ großen Volumina Wasser aus. Ein Einengen zur Trockene ist wirtschaftlich nicht durchzufüh­ ren, entsprechend selektiv wirkende Ionenaustauscher sind nicht wirtschaftlich.
Insbesondere ist auf dem einschlägigen Gebiet ein Verfahren zur Reinigung des Kühlwassers von Kernreaktoren bekannt geworden (US-PS 46 42 193). Es handelt sich hier um das Entfernen von Kobaltionen aus dem Kühlkreislauf, die aus den Legierungsbe­ standteilen der Rohre im Laufe der Zeit herausgelöst werden, wobei bei einer Arbeitstemperatur von 100 bis 300°C vorzugs­ weise eine gekörnte Hydrotalcitverbindung angewandt wird.
Die mit dem Stand der Technik verbundenen Nachteile sind also beachtlich, und der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art zu schaffen, das es er­ möglicht, praktisch alle toxischen Schwermetallionen auch aus stark verdünnten wäßrigen Lösungen, insbesondere Industrieab­ wässern, in einfacher, wirksamer und wirtschaftlicher Weise zu entfernen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Ad­ sorbens ein amorphes Calciumphosphat bei pH-Werten unter 8 an­ gewandt wird. Weitere zweckmäßige Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Amorphes Calciumphosphat entsteht beim Fällen von Calciumphosphat im neutralen bis basischen Medium bei erheblichen Übersättigungen. Es wird hierbei eine metastabile röntgenamorphe Phase gebildet.
Einer der Vorteile des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß auch bei hohen Neutralsalzfrachten, wo herkömmliche Ionenaus­ tauscher versagen, ein einwandfreies Arbeiten festgestellt wer­ den kann. Es gibt zwar Spezialionenaustauscher für Schwermetalle auf organischer Basis in Form vernetzter Chelate, die jedoch sehr teuer sind und bei denen ein Arbeiten bei erhöhten Temperaturen nicht möglich ist.
Ein weiteres Anwendungsgebiet des Erfindungsgegenstandes besteht z.B. in dem Zusatz des amorphen Calciumphosphates zu Versatzma­ terialien und Sohlenabdichtungen von Deponien. Mit dem Verfahren können z.B. auch bei der Sanierung von Altlastböden anfallende Waschwässer von Schwermetallen befreit werden.
Der Erfindungsgegenstand wird nachfolgend anhand von Ausführungs­ beispielen weiter erläutert.
Beispiel 1
Es wird Silicagel einer Korngröße von 2-3 mm mit einer Porösität von 400 m2/g mit einer 0.02 molaren Ca(OH)2-Lösung getränkt und getrocknet. Die Trockenmasse wird mit einer 0.02 molaren Lösung von NaH2PO4 behandelt. Nach dem Waschen mit dem doppelten Volumen Wasser ist der Adsorber betriebsbereit. Die Sättigungskapazität bis zum Durchbruch des zu adsorbierenden Schwermetallions durch das Adsorberbett hängt etwas von der Fließgeschwindigkeit und der Neutralsalzfracht des Abwassers ab; typisch sind Werte von etwa 0.03 Mol Schwermetall pro Liter Adsorber bzw. 0.06 Mol Schwer­ metallionen pro kg Trockenmaterial.
Beispiel 2
Ein zylinderförmiges Glasrohr mit einem Durchmesser von 30 mm und 900 mm Länge wird mit 0,3 kg des Adsorbers nach Beispiel 1 beschickt.
Nach Durchlauf von 500 ml einer Lösung von Bleinitrat mit einem Gehalt von 100 ppm bei einer Fließgeschwindigkeit von 20 cm/h wird in der ablaufenden Lösung nur noch ein Bleigehalt von kleiner als 0.1 ppm gefunden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Abtrennung von Schwermetallionen aus wäß­ rigen Lösungen, dadurch gekennzeichnet, daß als Adsorbens ein amorphes Calciumphosphat bei pH-Werten unter 8 angewandt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kationenabtrennung bei pH-Werten von 4 bis 7 durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das amorphe Calciumphosphat durch Umsetzung einer calciumreichen Lösung mit einer schwachsauren bis alkalischen Lösung eines Phosphats hergestellt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Calciumphosphat auf einen porösen, säurebeständigen und rieselfähigen Träger aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen des amorphen Calciumphosphats so erfolgt, daß der Träger mit einer Suspen­ sion von Ca(OH)2 getränkt und sodann getrocknet wird, an­ schließend eine Tränkung mit einer Alkaliphosphatlösung erfolgt und wiederum getrocknet wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermaterial eine säu­ rebeständige Substanz mit größtmöglicher Oberfläche, vorzugs­ weise Kieselgel, verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das amorphe Calcium­ phosphat gebundenen Schwermetallionen durch Behandeln mit Mineralsäuren eluiert werden.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Eluierung bevorzugt 1/20 normale Salpetersäure und/oder Salzsäure angewandt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Uranylionen gebunden an das amorphe Calciumphosphat selektiv durch verdünnte Alkali­ hydrogenkarbonat-Lösungen eluiert werden und so das Uran von anderen gebundenen Schwermetallionen getrennt wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015178064A (ja) * 2014-03-19 2015-10-08 富士シリシア化学株式会社 リン酸含有廃水の処理剤、及びリン酸含有廃水の処理方法

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US4256587A (en) * 1979-11-27 1981-03-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior Siliceous adsorbent for heavy metals
DE3722102A1 (de) * 1986-07-05 1988-01-14 Asahi Optical Co Ltd Saeulenfuellmaterial

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