DE4100068C1

DE4100068C1 - Biological removal of heavy metals from water - using crushed white cabbage slurry acidified with acid to pH 6

Info

Publication number: DE4100068C1
Application number: DE19914100068
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. 3300 Braunschweig De Lietz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-01-04
Filing date: 1991-01-04
Publication date: 1992-02-13
Anticipated expiration: 2011-01-05

Abstract

Domestic and industrial waters are biologically treated to remove heavy metals e.g. Cd, Pb, Cu, using crushed white cabbage as hydrophilic plant from the class of angiosperms. A slurry is formed of pieces larger than 3mm and is preconditioned by a soln. of strong acid with a pH of about 6 to dissolve out ions. The cabbage can be used fresh or in dried form, as powder. ADVANTAGE - Cheap treatment process.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur biologischen Behand lung von Wasser sowie kommunalem oder industriellem Abwasser.The invention relates to a method for biological treatment treatment of water as well as municipal or industrial wastewater.

Schwermetalle wie Cadmium, Blei oder Kupfer sind insbesondere in industriellen Abwässern enthalten. Zum Schutz der Umwelt werden die Auflagen zur Reinigung von kontaminiertem Wasser weiter verschärft. Eine Wasserreinigung auf chemischem oder physikalischem Wege ist meist besonders kostenintensiv, so daß man bemüht ist, preiswertere biologische Reinigungsverfahren zu entwickeln.Heavy metals such as cadmium, lead or copper are special contained in industrial waste water. To protect the environment are the requirements for cleaning contaminated water further tightened. A water purification on chemical or physical way is usually particularly expensive, so that efforts are being made to use cheaper biological cleaning processes to develop.

Aus "Chemie in unserer Zeit", 23. Jahrg. 1989, Nr. 6 Seite 195 rechte Spalte, Absatz 2 ist es bekannt, daß ein kg frisches, cadmium-exponiertes Pflanzengewebe ca. 200 mg Produkt mit ei nem Cadmiumgehalt vom 15,6 Gew.% liefert. Als Pflanzengewebe wurden gemäß dieser Veröffentlichung für die Experimente Zell suspensionen von Rauvolfia serpentina verwendet, einer in den Subtropen und Tropen verbreiteten Gattung der Hundsgiftgewäch se.From "Chemistry in our time", 23rd year 1989, No. 6 page 195 right column, paragraph 2 it is known that a kg of fresh, Plant tissue exposed to cadmium approx. 200 mg product with egg supplies a cadmium content of 15.6% by weight. As plant tissue were made according to this publication for the experiments cell suspensions of Rauvolfia serpentina used, one in the Subtropics and tropics spread the genus of dog poisonous plants se.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur biologischen Behandlung von Wasser preiswertere Reinigungsverfahren zu ent wickeln.The invention has for its object to biological Treatment of water ent cheaper cleaning process wrap.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Dekontaminierung des Wassers von Schwermetallen zer kleinerter Weißkohl als hydrophile Pflanze aus dem Bereich der Angiospermen verwendet wird. According to the invention, this object is achieved by that zer to decontaminate the water of heavy metals smaller white cabbage as a hydrophilic plant from the field of Angiosperms is used.

Zur Vergrößerung der Filteroberfläche und zur Verwendung in Suspensionen ist es vorteilhaft, wenn ein Zellbrei mit Stück größen von < 3 mm verwendet wird.For enlarging the filter surface and for use in Suspensions, it is advantageous if a cell pulp with pieces sizes of <3 mm is used.

Zur Verbesserung der Dekontaminierung ist es vorteilhaft, wenn der Zellbrei vor seiner Verwendung durch Waschen mit einer Lösung einwertiger Rationen vorkonditioniert wird. Dabei kann zur Unterstützung des Adsorptionsprozesses als Lösung vor zugsweise eine starke Säure zum Herauslösen der Ionen verwen det werden, wobei eine optimale Wirkung dann erreicht wird, wenn die verwendete Lösung im pH-Bereich von 6 liegt.To improve decontamination, it is advantageous if the cell pulp before use by washing with a Solution of monovalent rations is preconditioned. It can to support the adsorption process as a solution preferably use a strong acid to dissolve the ions det, whereby an optimal effect is then achieved when the solution used is in the pH range of 6.

Die Dekontaminierung erfolgt durch passive Adsorption der Schwermetalle an den Zelloberflächen. Geeignet erscheinen grundsätzlich alle Pflanzen mit großem Wasseranteil und wenig hydrophoben Bestandteilen. Eine besonders hohe Reinigungs leistung hat sich jedoch bei Verwendung von Weißkohl ergeben. Das Pflanzenmaterial kann in frischem Zustand, aber auch getrocknet in Form von Pulver verwendet werden, das sich naturgemäß besser für Versand und Lagerung eignet.Decontamination is carried out by passive adsorption of the Heavy metals on the cell surfaces. Appear suitable basically all plants with a large proportion of water and little hydrophobic components. A particularly high cleaning However, performance has arisen when using white cabbage. The plant material can be fresh, but also dried in the form of powder that can be used naturally better for shipping and storage.

Stark verschmutztes Wasser sollte durch eine Vorreinigung von Feststoffen befreit werden. Dabei lassen sich sehr hohe Metallkonzentrationen mittels einfacher Ausfällung verringern. Durch das biologische Filtermaterial entfernt werden insbeson dere Zink, Cadmium, Blei und Kupfer sowie andere zweiwertige Ionen. Die Entsorgung der mit Schwermetallen angereicherten Biomasse kann erfolgen durch Trocknen, anschließendes Verbren nen und im letzten Arbeitsschritt durch Verarbeitung zu Mine ralienpulver bzw. durch Abgabe an Schwermetalle produzierende Betriebe.Heavily polluted water should be pre-cleaned from Solids are freed. It can be very high Reduce metal concentrations by simple precipitation. Be removed through the biological filter material in particular other zinc, cadmium, lead and copper as well as other divalent Ions. The disposal of those enriched with heavy metals Biomass can be made by drying, then burning and in the last step through processing to mine powder or by delivering it to heavy metals Farms.

In Laborversuchen wurde Weißkohl verwendet, der durch mecha nische Zerkleinerung auf eine durchschnittliche Partikelgröße von < 3 mm zerkleinert wurde. Dieses Material von 1,25 g Trockengewicht wurde in ein Glasröhrchen von 1 cm Durchmesser und 20 cm Länge bzw. 2 cm Durchmesser und 10 cm Länge gefüllt und mit 200 ml destillierten Wasser (pH 6,2) gewaschen. Dem destillierten Wasser wurden dann Cadmium, Zink und Kupfer in Form ihrer Chloridsalze zugefügt. Die Cadmium-Konzentrationen betrugen 37,5, 112,4, 337,2 und 1 114,0 ppm; die Konzentratio nen der Metalle Kupfer, Zink und Blei lagen bei 191, 197 und 622 ppm. Die Experimente wurden durchgeführt bei einem pH-Wert von 6,2 (für Blei bei pH = 5). Die Durchflußrate betrug 1 bis 4 ml pro Minute. Anschließend wurde die gesamte im Röhrchen vorhandene Masse 24 Stunden lang bei 105°C getrocknet; dann wurde das Trockengewicht gemessen. Zur Ermittlung der Schwer metallgehalte wurden die einzelnen Proben durch Hinzufügen von 70% HClO₄ (0,5 ml) aufgelöst und für 24 Stunden auf 200°C erhitzt. Ermittelt wurde ein Schwermetallgehalt von 48 000 ppm in dem organischen Material. Untersuchungen zeigten, daß die Adsorption an den Zelloberflächen der zerstörten Zellen erfolgte, wobei nicht nur die COOH- oder die SH-Gruppen zur Adsorption der Schwermetalle herangezogen wurden, sondern das vielmehr an dieser Adsorption die meisten negativ geladenen Gruppen des organischen Materials beteiligt sind.White cabbage was used in laboratory tests, which was ground to an average particle size of <3 mm by mechanical grinding. This 1.25 g dry weight material was placed in a glass tube 1 cm in diameter and 20 cm in length or 2 cm in diameter and 10 cm in length and washed with 200 ml of distilled water (pH 6.2). Cadmium, zinc and copper in the form of their chloride salts were then added to the distilled water. The cadmium concentrations were 37.5, 112.4, 337.2 and 1 114.0 ppm; the concentrations of the metals copper, zinc and lead were 191, 197 and 622 ppm. The experiments were carried out at pH 6.2 (for lead at pH = 5). The flow rate was 1 to 4 ml per minute. The entire mass present in the tube was then dried at 105 ° C. for 24 hours; then the dry weight was measured. To determine the heavy metal content, the individual samples were dissolved by adding 70% HClO ₄ (0.5 ml) and heated to 200 ° C. for 24 hours. A heavy metal content of 48,000 ppm was determined in the organic material. Investigations showed that the adsorption took place on the cell surfaces of the destroyed cells, whereby not only the COOH or the SH groups were used for the adsorption of the heavy metals, but rather that most negatively charged groups of the organic material are involved in this adsorption.

Erfindungsgemäß kann das vorstehend näher definierte Material entweder als Filter eingesetzt oder aber zu normalen schwer metallhaltigen Lösungen zugegeben und anschließend abgefiltert werden. Die Wirkung beruht jeweils auf einem Austausch von leicht desorbierbaren einwertigen Ionen gegen höherwertigere, insbesondere aber zweiwertige Kationen.According to the invention, the material defined in more detail above either used as a filter or too normal heavy added metal-containing solutions and then filtered will. The effect is based on an exchange of easily desorbable monovalent ions against higher-quality, but especially divalent cations.

Claims

1. Process for the biological treatment of water and municipal or industrial wastewater, characterized in that white cabbage crushed heavy metals is used as a hydrophilic plant from the field of angiosperms for the decontamination of the water.

2. The method according to claim 1, characterized in that a cell pulp with piece sizes of <3 mm is used.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized indicates that the cell pulp before Wash precondensed with a solution of monovalent cations is tioned.

4. The method according to claim 3, characterized in that as a solution a strong acid to extract the ions is used.

5. The method according to claim 3 or 4, characterized in net that the solution used in the pH range of 6 lies.