DE4310776A1 - Mittel für die Sanierung organisch kontaminierter Böden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mittel für die Sanierung organisch kontaminierter Böden, das es ermöglicht, die aufgrund der Bil­ dung viskoser Emulsionen auftretenden Permeabilitätsprobleme zu vermeiden.

Das erfindungsmäßige Mittel kann insbesondere bei der hydrauli­ schen in-situ Sanierung, aber auch allgemein für physikochemi­ sche, biologische und kombinierte Verfahren, bei denen der Bodenkörper mit einer Tensidlösung durchströmt werden soll, ver­ wendet werden.

Der Einsatz von Tensiden bei der Bodensanierung ist seit längerem in der Diskussion, da diese potentiell die Möglichkeit bieten, Reinigungsprozesse effektiver zu gestalten. Durch die orientierte Adsorption an den Grenzflächen des Systems organi­ sche verunreinigung/Wasser/Boden/Luft werden die Grenzflächen­ spannung herabgesetzt und dadurch Be- und Umnetzungsprozesse be­ schleunigt. Durch die Aufnahme der hydrophoben Verbindungen in Mizellen erhöht sich ihre Konzentration in der Wasserphase um ein Vielfaches.

Dessen ungeachtet ist die praktische Nutzung dieser potentiellen Möglichkeiten bisher auf einige Teilbereiche der Bodensanierung beschränkt. So erfolgt ihr Einsatz bei einigen Bodenwaschverfah­ ren on- und off-site standardmäßig (vgl. B. Spei; Wasser, Luft, Boden 1991 7/8 77). Hierbei wird der kontaminierte Bodenaushub unter Eintrag von mechanischer Energie in Bodenwaschanlagen gereinigt. Versuche den Wirkungsgrad hydraulischer in-situ Ver­ fahren (ohne Bodenaushub) bei der Reinigung kontaminierter Böden durch den Einsatz von Tensidmischungen zu erhöhen, endeten mit Mißerfolgen [American Petroleum Institute; API Publication Nr. 4390 (1985); J. H Nash; EPA/600/2-87/110, PB-146808, Dez. 1987; J. H. Nash, R. P. Traver, "Petroleum contaminated soils" Vol. 1, Ed. P. T. Kostecki, E. J. Calabrese; S. 157ff., Lewis Publishers 1989]. Der Grund hierfür ist in der Vielfalt der Wechselwirkun­ gen im System organische Verunreinigung/Wasser/Boden/Luft zu se­ hen, die den erfolgreichen Tensideinsatz erschweren. Das haupt­ sächliche Problem, das bisher einer erfolgreichen Tensidanwen­ dung bei hydraulischen Sanierungsverfahren entgegensteht, ist eine starke Abnahme der Durchlaßfähigkeit des organisch kontami­ nierten Bodens infolge Bildung viskoser Emulsionen.

Es wurde nun gefunden, daß sich das Problem der Ausbildung vis­ koser Emulsionen umgehen läßt, wenn dem für die jeweiligen Schadstoffe effektiven Emulgator (nichtionisches Tensid mit nie­ drigem Ethoxylierungsgrad) ein zweites Tensid mit deutlich höherem Ethoxylierungsgrad oder mit anderem/n voluminösem/n po­ larem/n Molekülteil(en) zugesetzt wird. Das nichtionische Tensid (mit niedrigem Ethoxylierungsgrad), das eine gute Emulgierwir­ kung für die jeweiligen Schadstoffkomponenten besitzt, ist schlecht wasserlöslich und zeigt eine entsprechend hohe Sorp­ tionsneigung am Boden und gegenüber der Schadstoffphase. Im Boden bildet sich teilweise spontan, teilweise infolge der beim Durchströmen des Bodens ausgeübten Scherkräfte eine Emulsion, die erhebliche Mengen Tensid enthält. Die Grenzfläche der Emul­ sionströpfchen ist dann mit einer dichtgepackten Tensidadsorp­ tionsschicht belegt, die eine hohe Stabilität der Emulsionen, aber auch eine für die Bodenreinigung ungünstig hohe Viskosität bewirkt.

Die Zugabe von Tensiden mit voluminöser polarer Kopfgruppe, wie beispielsweise von Tensiden unterschiedlicher Grundstrukturen mit hohem Ethoxylierungsgrad, Zuckertensiden oder EO-PO-Block­ copolymeren, führt zur Auflockerung der Tensidsorptionsschichten sowohl an den Emulsionströpfchen, als auch an der Oberfläche der Bodenpartikel. Dadurch werden die Emulgierfähigkeit, die Visko­ sität der Emulsionen sowie deren Stabilität herabgesetzt. Die Durchlässigkeit der kontaminierten Bereiche für die Waschlösung wird demgegenüber auf ein Vielfaches erhöht. Die Tensidsorption am Boden läßt sich deutlich vermindern.

Bei Mischungen von auf Ethylenoxidbasis hergestellten Tensiden liegt das Verhältnis des Ethoxylierungsgrades der eingesetzten Tenside zwischen 1 : 2 und 1 : 50, vorzugsweise zwischen 1 : 3 und 1 : 10.

Die Bodenbestandteile weisen zumeist eine negative Oberflächen­ ladung auf, wie im Fall von Sanden und Tonen. Deshalb läßt sich durch den Zusatz von anionischen Tensiden eine Minderung der Tensidsorption erzielen.
Durch Zugabe von Lösungsvermittlern und Cotensiden läßt sich das Emulgier- und Solubilisationsvermögen gezielt erhöhen.

Beispiele

Zum Nachweis der Wirksamkeit des gefundenen Prinzips wurden Ver­ suchsreihen mit Bodensäulen durchgeführt. Dabei wurde der Boden kontaminiert und anschließend die Bodensäulen mit (1) Tensid­ lösung (10 g/dm³) und (2) Wasser gespült. Die Ergebnisse sind nachstehend aufgeführt.

1. Mineralölverunreinigung 30 g/kg Boden

Gespült wurde mit einer Tensidlösung (3 dm³/kg Boden) der Zusam­ mensetzung 8 g/dm³ Synperonic 91/4 (ICI), 4 g/dm³ APG 600 CS UP (Henkel).
Restkontamination 0,9 g/kg Boden

2. Mineralölverunreinigung 30 g/kg Boden

Gespült wurde mit einer Tensidlösung (3 dm³/kg Boden) der Zusam­ mensetzung 6 g/dm³ Synperonic NP-8 (ICI), 3 g/dm³ Genapol T 150 (Hoechst), 1 g/dm³ Hostapur SAS 93 (Hoechst).
Restkontamination 1,5 g/kg Boden

3. Mineralölverunreinigung 30 g/kg Boden

Gespült wurde mit einer Tensidlösung (3 dm³/kg Boden) der Zusam­ mensetzung 6 g/dm³ Emulan A (BASF), 3 g/dm³ Genapol O 230 (Hoechst), 20 g/dm³ n-Butanol.
Restkontamination 0,7 g/kg Boden

4. Mineralölverunreinigung 30 g/kg Boden

Gespült wurde mit einer Tensidlösung (3 dm³/kg Boden) der Zusam­ mensetzung 5 g/dm³ Genapol 0-050 (Hoechst), 4 g/dm³ Emulan EL (BASF), 4 g/dm³ Genapol LRO (Hoechst), 1 g/dm³ Dodekanol.
Restkontamination 0,5 g/kg Boden

5. Mineralölverunreinigung 30 g/kg Boden

Gespült wurde mit einer Tensidlösung (3 dm³/kg Boden) der Zusam­ mensetzung 6,5 g/dm³ Genapol 0-020 (Hoechst), 3 g/dm³ Lutensol GD 70 (BASF), 2 g/dm³ Marlinat DF 8 (Hüls), 5 g/dm³ Isopropanol.
Restkontamination 1,3 g/kg Boden

6. Mineralölverunreinigung 30 g/kg Boden

Gespült wurde mit einer Tensidlösung (3 dm³/kg Boden) der Zusam­ mensetzung 3,5 g/dm³ Lutensol TO 3 (BASF), 3,5 g/dm³ Emulan FM (BASF), 2 g/dm³ Lutensol AP 20 (BASF), 1 g/dm³ Natriumoleat.
Restkontamination 0,9 g/kg Boden

7. Verunreinigung von Tetrachlorethylen 25 g/kg Boden

Gespült wurde mit einer Tensidlösung (3 dm³/kg Boden) der Zusam­ mensetzung 8 g/dm³ Brÿ 30 (ICI), 2 g/dm³ Lutensol AT 25 (BASF), 2 g/dm³ Marlon A (Hüls).
Restkontamination 0,1 g/kg Boden

8. Mineralölverunreinigung 30 g/kg Boden

Gespült wurde mit einer Tensidlösung (3 dm³/kg Boden) der Zusam­ mensetzung 6 g/dm³ Lutensol FSA (BASF), 3 g/dm³ Pluronic PE 6800 (BASF), 2 g/dm³ Marlopon AT 50 (Hüls).
Restkontamination 1,1 g/kg Boden

9. Verunreinigung von Pyren 10 g/kg Boden

Gespült wurde mit einer Tensidlösung (3 dm³/kg Boden) der Zusam­ mensetzung 6 g/dm³ Emulan P (BASF), 4 g/dm³ p,tert.-Octylphenol- 90EO.
Restkontamination 3,5 g/kg Boden.

Claims (5)

1. Mittel für die Sanierung organisch kontaminierter Böden, da­ durch gekennzeichnet, daß es im Gemisch mindestens zwei nicht­ ionische Tenside, die sich deutlich in der Größe des polaren Molekülteils unterscheiden, und/oder weitere Komponenten ent­ hält, mit der Ausnahme, daß die Tensidmischung nicht ausschließ­ lich aus Fettalkoholethoxylaten besteht, die aus natürlichen Fetten hergestellten n-Alkanolen erhalten werden.

2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Mi­ schungen von auf Ethylenoxidbasis hergestellten Tensiden das Verhältnis des Ethoxylierungsgrades der eingesetzten Tenside zwischen 1 : 2 und 1 : 50, vorzugsweise zwischen 1 : 3 und 1 : 10 liegt.

3. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kom­ ponenten mit voluminösem polarem Molekülteil Verbindungen wie Zuckertenside und EO-PO-Blockcopolymere eingesetzt werden.

4. Mittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche Komponenten anionische Tenside zugesetzt werden.

5. Mittel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche Komponenten Lösungsvermittler und Cotenside zuge­ setzt werden.