DE4138544A1

DE4138544A1 - Mittel zur biosorption von schwermetallen sowie dessen herstellung und anwendung

Info

Publication number: DE4138544A1
Application number: DE19914138544
Authority: DE
Inventors: Winfried Prof Dr Ing Hartmeier
Original assignee: Individual
Current assignee: HARTMEIER, WINFRIED, PROF. DR.-ING., 5100 AACHEN,
Priority date: 1991-11-23
Filing date: 1991-11-23
Publication date: 1993-05-27

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Mittel zur Biosorption von Schwermetallen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung sowie ein Verfahren zur Anwendung dieses Biosorptionsmittels.

Die zur Zeit gängigen Verfahren der Schwermetallentfernung aus Trinkwasser, Abwasser oder anderen Lösungen basieren überwiegend auf dem Einsatz von Ionen austauschern. Die gängigen Austauscherharze ermöglichen aber nur eine Reduktion des Schwermetallgehaltes bis in die Größenordnung von einigen Milligramm pro Liter. Die Restschwermetallentfernung bis unter die z. B. für Trinkwasser zulässigen Grenzwerte ist mit dieser Methode nicht möglich. Diese Restschwermetalle werden heute meistens durch eine nachträgliche Fällung z. B. mit Schwefelverbindungen ent fernt. Diese Verfahren sind sehr aufwendig und etwa für die Trinkwasser- oder Getränkebehandlung zum Teil nicht anwendbar oder zumindest bedenklich.

Auch Physikalisch-chemische Verfahren versagen oder sie werden extrem kosten aufwendig, wenn die Schwermetalle in nur geringer Konzentration, z. B. um oder unter 1 mg/l, vorliegen. Membranverfahren haben u. a. den Nachteil, daß die Membranen für rauhe großtechnische Prozesse zu empfindlich sind. Die Selektivität der Membranen ist zudem in der Regel nicht ausreichend. In einer speziellen Ausführungsform der Membrananwendung, der Elektrodialyse, kommt ein hoher Kostenaufwand für Aufbau und Aufrechterhaltung eines genügend starken elektri schen Feldes hinzu. Reaktivextraktionen sind zur Trinkwasserbehandlung bedenklich. Es besteht dabei die Gefahr, daß das Wasser mit Lösungsmittel- und Reaktiv komponenten, z. B. Aminen, verunreinigt wird. Solche Extraktionsverfahren eignen sich deshalb eher für die Metallgewinnung aus konzentrierten Lösungen, wie sie z. B. beim bakteriellen Leaching anfallen.

Neben den beschriebenen Methoden wird neuerdings auch die Biosorption mit Mikroorganismen in Betracht gezogen (RÖHRICHT ET AL., 1990). Schwermetalle adsorbieren bekanntermaßen z. B. an Bestandteile der Zelloberfläche oder andere Strukturelemente und auch an Ausscheidungsprodukte von Zellen. Hierzu gibt es Untersuchungen verschiedener Arbeitsgruppen. Einen Überblick über die Bio sorption von Schwermetallen durch bakterielle Biomasse gibt z. B. MANN (1990). KUYUCAK & VOLESKY (1988) beschreiben die Cobalt-Biosorption an marinen Algen. LUEF ET AL. (1991) berichten über die Zinkbindung durch Pilzmycelien aus der Fermentationsindustrie. KUHN & PFISTER (1989) konnten mit dem Gram-negativen Bakterium Zoogloea ramigera Cadmium adsorbieren.

Viele der bisherigen Verfahren zur Biosorption sind schon deshalb bedenklich, weil die zum Teil lebend eingesetzten Organismen mit ihrem Stoffwechsel auch uner wünschte Veränderungen im behandelten Medium bewirken können. Ein entschei dender Nachteil aller bisher bekannten Methoden der Biosorption ist ihre pro Reaktorvolumen nur geringe Schwermetall-Bindungsfähigkeit. Es gelingt bisher nämlich allenfalls, einige Gramm Schwermetall pro Liter eines mit Biosorptionsmittel gefüllten Reaktors zu binden. Im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit der Biosorption wäre es aber wünschenswert, daß deutlich mehr als 10 Gramm Schwermetall pro Liter Reaktorvolumen gebunden werden können.

Es ist grundsätzlich bekannt, daß das häufig zur Immobilisierung von Organismen als Hüllsubstanz verwendete Alginat in beschränktem Umfang Schwermetalle sorbieren kann. Für Alginatgel mit Zellen von Bacillus subtilis fanden RÖHRICHT ET AL. (1990) z. B. eine Biosorptionsleistung von 0,115 Gramm Schwermetall pro Liter Reaktor volumen. Diese Schwermetallmenge wurde nach Aussage der Autoren aber nur zu 13% vom Alginatgel aufgenommen. Das heißt, durch Alginatgel wurden nur etwa 0,015 g Schwermetall pro Liter Reaktorvolumen gebunden. Die verwendeten Alginatgel kugeln wiesen dabei einen Trockensubstanzgehalt von 5% auf. Die Biosorptions leistung von Alginat muß aufgrund dieser Ergebnisse als hoffnungslos schlecht ange sehen werden.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe war es, ein immobilisier tes Präparat zur Biosorption von Schwermetallen herzustellen, das die oben ange führten Nachteile bisher bekannter Biosorbentien nicht aufweist. Die Schwermetall- Aufnahmekapazität des Biosorbens sollte mindestens 10 Gramm pro 100 g Biosor bens-Trockenmasse betragen. Bei Einsatz in einem Bettreaktor sollte mindestens eine Biosorption von 40 g Schwermetall pro Liter Reaktorvolumen erreicht werden. Des weiteren sollte ein Verfahren zur Herstellung sowie ein Verfahren zur wirt schaftlichen Anwendung des erfindungsgemäßen Präparates erarbeitet werden.

Das erfindungsgemäße Mittel besteht aus durch ionotrope Gelbildung und/oder durch andere, z. B. quervernetzende Maßnahmen, wasserunlöslich gemachtem Alginatgel, das im (wieder)befeuchteten Zustand einen Alginat-Trockensubstanz gehalt von mindestens 300 Gramm pro Liter Gelvolumen aufweist. Dabei ist mit Gelvolumen dasjenige Volumen des Präparates gemeint, das sich unter Anwendungsbedingungen in der zu behandelnden schwermetallhaltigen Lösung ein stellt. Vorzugsweise beträgt der Trockensubstanzgehalt des Gels gemäß der Erfin dung 400 bis 600 Gramm pro Liter Gelvolumen unter Anwendungsbedingungen.

Überraschend wurde gefunden, daß mit Alginatgel - entgegen der Literaturmeinung (vgl. RÖHRICHT ET AL., 1990) - nicht nur Bruchteile eines Gramm sondern über 10 Gramm Schwermetall pro 100 Gramm Trockensubstanz sorbiert werden können. Für Blei beträgt die Bindungskapazität sogar mehr als 20 Gramm pro 100 Gramm Trockensubstanz. Das Alginatgel muß dazu allerdings auf eine deutlich höhere als die übliche Dichte gebracht und dann zur Biosorption eingesetzt werden. Mit einem der artigen Präparat, das vorzugsweise 400 bis 600 Gramm Alginat-Trockensubstanz pro Liter Gelvolumen unter Anwendungsbedingungen aufweist, werden bei Einsatz in einem Bettreaktor mehr als 25 Gramm Kupfer bzw. sogar mehr als 100 g Blei pro Li ter Reaktorvolumen aufgenommen.

Eine weitere Verbesserung der Biosorptionskapazität des erfindungsgemaßen Mittels kann erzielt werden, wenn dem Alginat zusätzlich Carboxylgruppen angekoppelt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Alginat zunächst mit Bromcyan aktiviert, danach werden beispielsweise Asparaginsäure oder Glutaminsäure als billige Carboxylgruppen tragende Aminodicarbonsäuren ange koppelt. Grundsätzlich können aber auch andere Aktivierungs- und Kopplungs methoden und andere Carboxylgruppen-tragende Verbindungen angewandt werden. Das erfindungsgemaße Mittel erhält durch diese Maßnahmen einen gegenüber dem nativen Alginat erhöhten Carboxylgruppengehalt.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mittels sieht vor, daß dieses Mittel frei oder arm an Calcium ist. Ein Mittel dieser Art ist gegenüber mehr Metallen bindungsfähig als die calciumhaltige Form des Biosorptionsmittels. Diese calciumarme bis calciumfreie Form ist auch in besonderem Maße für die Restmetallentfernung im Sub-ppm-Bereich geeignet. Man erhält ein derartiges Mittel durch Behandlung des Alginatgels mit calciumentziehenden Mitteln, wie Ethylen diamintetraessigsäure (EDTA). Eine anschließende Spülung mit metallfreiem bi destilliertem Wasser führt zur Entfernung des calciumentziehenden Mittels vor der Anwendung des Biosorptionsmittels.

Das erfindungsgemäße Mittel ist regenerierbar, das heißt gebundenes Schwermetall kann durch geeignete Maßnahmen, wie z. B. die Spülung mit angesäuerter Calcium chloridlösung oder durch EDTA, wieder entfernt werden. Das auf diese oder eine andere Weise regenerierte Präparat kann erneut zur Schwermetallbiosorption einge setzt werden. Gewünschtenfalls kann das in der Waschlösung konzentriert vor liegende Schwermetall aus dieser Waschlösung gewonnen werden. Eine Metall gewinnung ist mit dem erfindungsgemäßen Biosorptionsmittel aber auch durch Ver brennung des metallbeladenen Mittels nach der Biosorption möglich. Das Schwer metall bleibt dann als unverbrennbarer Rückstand zurück.

Das erfindungsgemäße Mittel kann dadurch hergestellt werden, daß normalem Alginatgel Wasser entzogen wird. Dieser Wasserentzug aus dem immobilisierten Alginat kann auf verschiedene Weise, z. B. durch normale Trocknung, durch Vakuum trocknung oder durch Behandlung mit entwässernden Lösungsmitteln erfolgen. Durch den Wasserentzug soll der Restfeuchtegehalt des Präparates auf unter 20%, vorzugsweise auf weniger als 12 % abgesenkt werden. Der mehr oder weniger voll ständige Entzug des Wassers aus dem Alginatgel hat zur Folge, daß das Alginatgel auch bei Wiedereinbringung in wäßrige, z. B. schwermetallhaltige, Lösungen nicht wieder auf sein ursprüngliches Volumen anschwillt, sondern eine deutlich höhere Dichte als ein unbehandeltes Gel behält. Die Schwermetall-Aufnahmefähigkeit dieses verdichteten Gels ist beträchtlich gegenüber normalem Alginatgel gesteigert.

Durch zusätzliche metallentziehende Maßnahmen, z. B. die Behandlung des Alginat gels mit Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), kann die Wirksamkeit des Bio sorptionsmittels gesteigert werden. Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Mittels mit besonders hoher Metallbindungskapazität beinhaltet die Steigerung des Carboxylgruppengehaltes des Alginatgels über sein natürliches Maß hinaus. Eine alleinige oder zusätzliche Stabilisierung des Alginatgels kann auch durch Vernetzung mit bi- oder mehrfunktionellen Reagenzien erfolgen. Als vernetzende Reagenzien kommen Glutardialdehyd, Epichlorhydrin, Diisocyanate, Diisothiocyanate und andere in Betracht. Die Vernetzung kann vor, während oder nach den obener wähnten Wasserentziehungsmaßnahmen erfolgen.

Gewünschtenfalls kann das Alginatgel allein oder mit anderen, auch biologisch aktiven, Substanzen zusammen zur Anwendung gebracht werden. Das erfindungs gemäße Mittel kann in verschiedenen Formen, z. B. als Kugeln, Fäden, Folien o. ä., hergestellt werden. Als Reaktoren, in denen die Anwendung erfolgen kann, kommen insbesondere Pack- und Fließbettreaktoren, aber auch andere Reaktortypen in Betracht. Eine besondere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Prä parate in Kugelform vorliegen, die in Kartuschen gepackt werden. Diese Kartuschen können in geeignete Reaktoren leicht eingebracht und ausgetauscht werden. Beson ders hoch ist die Kapazität des eingesetzten Biosorptionsmittels wenn es in einem Reaktor eingesetzt und von der zu behandelnden metallhaltigen Lösung gleichmäßig, d. h. mit sogenanntem Plug-How-Verhalten, durchströmt wird.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu beschränken.

Beispiel 1 Herstellung des erfindungsgemäßen Mittels in der Grundform

52 g eines handelsüblichen Natriumalginates (Manugel, Typ DJX von der Firma Kelco International GmbH, Hamburg) werden in 2 Liter dest. Wasser eingerührt. Unter weiterem Rühren wird die Mischung auf etwa 80°C erwärmt bis das Alginat in Lösung gegangen ist. Die Lösung wird dann 20 Minuten bei 121°C in einem Autoklav sterilisiert. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wird die Alginatlösung durch Injektionsspritzen ohne Kanüle aus etwa 10 cm Höhe in 1molare Calciumchlorid lösung tropfen gelassen. Dabei wird die Calciumchloridlösung ständig schwach gerührt. Nach mindestens 1stündiger Aushärtung in der 1molaren Calciumchlorid lösung, werden die Kugeln entnommen, mit dest. Wasser abgespült und, ausgebreitet auf Filterpapier, im Trockenschrank 24 Stunden bei 80°C getrocknet. Durch die Trocknung schrumpfen die Alginatgelkugeln von einem Durchmesser von etwa 4 auf unter 1 mm. Diese getrockneten Kugeln sind das Ausgangsmaterial für die Versuche in den Beispielen 3 und 4. Bei Wiedereinbringung in Wasser schwellen die Alginat gelkugeln nicht wieder auf ihr ursprüngliches Feuchtvolumen an, sondern sie errei chen nur einen Durchmesser von etwa 1,2 mm und einen Trockensubstanzgehalt von etwa 50 g pro 100 ml Gelvolumen.

Beispiel 2 Herstellung des erfindungsgemäßen Mittels in der mit Carboxylgruppen angereicherten Form

52 g eines handelsüblichen Natriumalginates (Manugel, Typ DJX von der Firma Kelco International GmbH, Hamburg) werden in 2 Liter dest. Wasser eingerührt. Unter weiterem Rühren wird die Mischung auf etwa 80°C erwärmt bis das Alginat in Lösung gegangen ist. Die Lösung wird dann 20 Minuten bei 121°C in einem Autoklav sterilisiert. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wird die Alginatlösung durch Injektionsspritzen ohne Kanüle aus etwa 10 cm Höhe in 1molare Calciumchlorid lösung tropfen gelassen. Dabei wird die Calciumchloridlösung ständig schwach gerührt. Nach mindestens 1stündiger Aushärtung in der 1molaren Calciumchlorid lösung, werden die Kugeln entnommen, mit dest. Wasser abgespült und in 1 l dest. Wasser eingebracht. Unter Rühren wird der pH-Wert durch Zugabe von 1molarer NaOH auf pH 10 eingestellt und im weiteren durch einen Titrator konstant bei pH 10 gehalten. Unter äußerster Vorsicht werden innerhalb von 2 h 500 ml einer 5%igen wäßrigen Bromcyanlösung (äußerst giftig!) zulaufen gelassen. Nach weiterem 12 stündigem Rühren unter pH-Konstanthaltung werden die Alginatkugeln abgetrennt, mit jeweils 500 ml metallfreiem dest. Wasser zweimal 1 h lang gewaschen, dann in 1 l einer 10%igen Glutaminsäurelösung eingebracht, deren pH-Wert mit 1normaler NaOH zuvor auf pH 9 eingestellt wurde. In den folgenden 12 h wird der pH-Wert des Gemisches durch Zutitrieren von 1normaler HCl bei pH 9 gehalten. Schließlich werden die Alginatkugeln abgetrennt, dreimal mit jeweils 500 ml dest. Wasser jeweils 2 h lang gewaschen und dann 24 h lang bei 50°C im Vakuum-Trockenschrank getrocknet.

Beispiel 3 Herstellung des erfindungsgemäßen Mittels in der calciumarmen Form

Zunächst wird die Grundform des erfindungsgemäßen Biosorptionsmittels nach Beispiel 1 hergestellt. 50 g der trockenen Alginatkugeln werden in einen Säulen reaktor gefüllt und mit 1 1 einer 0,2molaren Lösung von Ethylendiamintetra essigsäure (EDTA) bei einer Pumprate von 200 ml/h behandelt. Dann werden 5 l dest. Wasser über die Säule mit einer Rate von 500 ml/h gepumpt. Schließlich werden die Alginatkugeln aus der Waschsäule entnommen und dann 24 h lang bei 50°C im Vakuum-Trockenschrank getrocknet.

Beispiel 4 Anwendung der erfindungsgemäßen Mittels in der Grundform zur Bio sorption von Kupfer

45 g der gemäß Beispiel 1 hergestellten getrockneten Alginatgelkugeln werden 30 Minuten lang durch Einbringen in Wasser rehydratisiert und dann in eine 100 ml Arbeitsvolumen aufweisende Säule mit 2 cm Innendurchmesser und 32 cm Länge eingefüllt. Die Säule wird am unteren und am oberen Ende mit einem Sieb von 0,2 mm Maschenweite begrenzt, so daß die Alginatgelperlen nicht austreten können. Durch die mit den Alginatgelkugeln beladene Säule wird mittels Schlauchpumpe eine wäßrige Kupfersulfatlösung von unten nach oben mit einer Pumprate von 100 ml/h durchgepumpt. Die wäßrige Kupfersulfatlösung ist auf einen Cu⁺⁺-Gehalt von genau 300 mg/l eingestellt. In Abständen wird der Kupfergehalt im Auslauf des Säulenreaktors geprüft. Tabelle 1 zeigt die durch Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) ermittelten Werte.

Zeit [h]
Kupfer im Auslauf [mg/l]
1
0,08
5	0,07
24	0,05
48	0,08
72	0,06
96	0,06
120	1,62
144	286

Die Ergebnisse von Beispiel 4 zeigen, daß unter den gewählten Bedingungen mehr als 3 g Kupfer durch das erfindungsgemäße Mittel in der 100 ml-Säule - also mehr als 30 Gramm pro Liter Reaktorvolumen - zurückgehalten werden. Das Beispiel belegt damit die hohe Biosorptionsleistung des erfindungsgemäßen Mittels. Weiterhin wird deutlich, daß der Schwermetallgehalt wäßriger Lösungen von dem hohen Ausgangs wert von 300 mg/l auf unter 0,1 mg/l in einem einzigen Durchlauf gesenkt werden kann.

Beispiel 5 Anwendung der erfindungsgemäßen Mittels in der Grundform zur Bio sorption von Blei

Es wird wie in Beispiel 4 vorgegangen. Anstelle von Kupfersulfatlösung wird jedoch Bleinitratlösung eingesetzt, die auf einen Bleigehalt von genau 300 mg/l eingestellt ist In Abständen wird der Bleigehalt im Auslauf des Säulenreaktors geprüft. Tabelle 2 zeigt die durch Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) ermittelten Werte.

Zeit [h]
Blei im Auslauf [mg/l]
24
0,08
120	0,09
240	0,08
360	0,16
480	1,20
496	186

Unter den gewählten Bedingungen wurden entsprechend Tabelle 2 etwa 15 g Blei durch das erfindungsgemäße Mittel in der 100 ml-Säule - das sind über 150 Gramm Blei pro Liter Reaktorvolumen - zurückgehalten.

Beispiel 5 Anwendung der erfindungsgemäßen Mittels in der Grundform zur Bio sorption von Cadmium

Es wird wie in Beispiel 4 vorgegangen. Anstelle von Kupfersulfatlösung wird jedoch Cadmiumchloridlösung eingesetzt, die auf einen Cadmiumgehalt von genau 100 mg/l eingestellt ist. In Abständen wird der Cadmiumgehalt im Auslauf des Säulenreaktors geprüft. Tabelle 3 zeigt die durch Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) ermittelten Werte.

Zeit [h]
Cadmium im Auslauf [mg/l]
24
0,08
120	0,07
240	0,10
360	0,12
384	1,14
408	7,80

Diese Ergebnisse zeigen, daß unter den gewählten Bedingungen mehr als 4 g Cadmium durch das erfindungsgemäße Mittel in der 100 ml-Säule - das sind über 40 Gramm Cadmium pro Liter Reaktorvolumen - zurückgehalten werden.

Beispiel 7 Anwendung der erfindungsgemäßen Mittel in der Grundform und den Formen gemäß Beispiel 2 und 3 zur Biosorption von Zink

Es wird wie in Beispiel 4 vorgegangen. Anstelle von Kupfersulfatlösung wird aber Zinksulfatlösung eingesetzt, die auf einen Zinkgehalt von 100 mg/l eingestellt ist. Parallel zu der mit 45 g des Mittels aus Beispiel 1 gefüllten Säule wird eine weitere Säule mit 45 g des Mittels aus Beispiel 2 und eine dritte Säule mit 45 g des Mittels aus Beispiel 3 betrieben. Über alle drei Säulen wird die Zinksulfatlösung mit einer Rate von 100 ml/h gepumpt. In Abständen wird der Zinkgehalt im Auslauf der drei Säulenreaktoren geprüft. Tabelle 4 zeigt die durch Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) ermittelten Werte.

Tabelle 4

Diese Ergebnisse zeigen für das Beispiel Zink, daß die mit Carboxylgruppen ange reicherte Form des erfindungsgemäßen Mittels (in Säule 2) eine höhere Beladungs kapazität hat als die Grundform (in Säule 1). Die calciumarme Form des erfindungs gemäßen Mittels (Säule 3) führt zu einer besonders starken Reduzierung des Zinkge haltes.

Beispiel 8 Regenerierung und erneuter Einsatz des erfindungsgemäßen Bio sorptionsmittels

Regenerierung. Aus dem Anwendungsversuch gemäß Beispiel 4 wird durch die nach 144 h Gebrauch kupferbeladene Gelfüllung mit 600 ml Waschlösung mit einer Fließ rate vom 200 ml/h durchgespült. Die Waschlösung besteht aus 2molarer mit HCl auf pH 1,5 angesäuerter Calciumchloridlösung. Die gesammelte Waschlösung weist einen Kupfergehalt von 4 g/l auf. Dann werden die Alginatgelkugeln aus dem Reaktor ent nommen, in 600 ml frischer Waschlösung suspendiert. Nach 60 Minuten werden die Gelkugeln mit dest. Wasser abgespült und wieder in den Reaktor eingebracht. Ab schließend erfolgt eine weitere Spülung mit 300 ml Waschlösung und 300 ml Wasser.

Erneuter Einsatz. Durch die mit den regenerierten Alginatgelkugeln beladene Säule wird mittels Schlauchpumpe eine wäßrige Kupfersulfatlösung von unten nach oben mit einer Pumprate von 500 ml/h durchgepumpt. Die wäßrige Kupfersulfatlösung ist auf einen Cu⁺⁺-Gehalt von 3 mg/l eingestellt. In Abständen wird der Kupfergehalt im Auslauf des Säulenreaktors geprüft. Tabelle 5 zeigt die durch Atomabsorptions spektrometrie (AAS) ermittelten Werte.

Zeit [h]
Kupfer im Auslauf [mg/l]
24
0,03
48	0,04
72	0,02
96	0,06
120	0,03
144	0,04

Neben der Regenerierbarkeit zeigt das Beispiel 8 auch die Möglichkeit des Einsatzes des erfindungsgemäßen Mittels für stark verdünnte Schwermetallösungen.

Zitierte Literatur

KUHN, S., PFISTER, R. (1989): Adsorption of mixed metals and cadmium by calcium alginate immobilized Zoogloea ramigera. - Appl. Microbiol. Biotechnol. 31: 613-618.
KUYUCAK, N., VOLESKY, B. (1988) The mechanism of Cobalt-biosorption. - Biotechnol. Bioeng. 33: 823-831.
LUEF, F., PREY, T., KUBICEK, C. P. (1991): Biosorption of zink by fungal mycelial wastes. - Appl. Microbiol. Biotechnol. 34: 688-692.
MANN, H. (1990): Biosorption of heavy metals by bacterial biomass. - In: B. Volesky (Hrsg.) Biosorption of heavy metals. CRC-Press, Boca Raton; S. 93-137.
RÖHRICHT, M.: DAGINNUS, K., FAHR, C., PRALLE, K., WEPPEN, P., DECKWER, W.-D. (1990): Biosorber zur Entfernung von giftigen Schwermetallen. - BioTec, Juli 1990: 59-63.

Claims

1. Mittel zur Biosorption von Schwermetallen, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus in Wasser unlöslichem Alginatgel besteht, das unter Anwendungs bedingungen mindestens 300 g Alginat-Trockensubstanzgehalt pro Liter Gelvolumen aufweist.

2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen höheren Gehalt an Carboxylgruppen aufweist als natives Alginat.

3. Mittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es calciumarm oder calciumfrei ist.

4. Mittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es unter Anwendungsbedingungen einen Alginat-Trockensubstanzgehalt zwischen 400 und 600 Gramm pro Liter Gelvolumen aufweist.

5. Mittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es Kugelform mit 0,2 bis 3 mm Durchmesser unter Anwendungsbedingungen hat.

6. Verfahren zur Herstellung eines Mittels zur Biosorption von Schwermetallen, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise hergestelltes Alginatgel einer Trocknung unterworfen wird, die den Feuchtegehalt des Präparates auf unter 20%, vorzugsweise auf weniger als 10 % absenkt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an das Alginatgerüst zusätzliche Carboxylgruppen-tragende Verbindungen angekoppelt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den zusätzliche Carboxylgruppen-tragenden Verbindungen um Asparaginsäure oder Glutaminsäure handelt.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß das Präparat zusätzlich quervernetzenden Maßnahmen mit bi- oder mehrfunktionellen Reagenzien unterworfen wird.

10. Verfahren zur Biosorption von Schwermetallen, dadurch gekennzeichnet, daß dazu ein Mittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwermetall biosorption in einem mit Plug-Flow-Verhalten durchströmten Reaktor vorgenommen wird, der ein Präparat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 in einer Packungsdichte von mindestens 300 Gramm Trockensubstanz pro Liter enthält.

12. Verfahren nach Anspruch 10 und/oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Biosorptionsmittel in einer austauschbaren Kartusche in einem zur Aufnahme dieser Kartusche geeigneten Reaktor angewandt wird.