DE69422527T2

DE69422527T2 - Photooxidierte oxidation von materalien in lösung

Info

Publication number: DE69422527T2
Application number: DE69422527T
Authority: DE
Inventors: Therese Emett; Hauw Khoe; G. Robins
Original assignee: CRC for Waste Management and Pollution Control Ltd
Current assignee: CRC for Waste Management and Pollution Control Ltd
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1994-10-24
Publication date: 2000-07-27
Anticipated expiration: 2014-10-25
Also published as: EP0729436A1; EP0729436B1; CA2174239C; EP0729436A4; ATE188452T1; CA2174239A1; US5688378A; ES2141265T3; WO1995011195A1; DK0729436T3; DE69422527D1; GR3033058T3; PT729436E

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Prozesse für die photounterstützte Oxidation von gelösten Arten einschließlich Arsen, Eisen, Phosphor und Schwefel. Insbesondere, wenngleich nicht ausschließlich, betrifft die Erfindung die Behandlung von Prozeßflüssigkeiten, Wässern und Abwässern, wie zum Beispiel Flüssigkeiten, die durch Industrien erzeugt werden, wie zum Beispiel durch die mineralstoffverarbeitende Industrie und die chemische Industrie, und solche, die im Grundwasser, in geothermischen Wässern, in Auswaschungslösungen von Kohleflugaschehäufen und in sauren Drainagen vorkommen, die aus Kieshäufen entstammen, die aufgrund vergangener Praktiken entstanden sind, welche beim Abbau von Metallerzen verwendet werden, usw.

STAND DER TECHNIK

In den oben erwähnten Industriebereichen gibt es zahlreiche wäßrige Ströme, die Verunreinigungen mit sich führen: so finden sich dort zum Beispiel Ströme, die Arsen in dreiwertigem (+3) Oxidationszustand enthalten. Bekannte Methoden der Arsenentfernung aus arsenhaltigen Wässern umfassen Adsorptionsprozesse, welche Metallhydroxid-Mitfällung oder Ionenaustauschmedien verwenden, und Arsenausfällung als Eisen- oder Kalziumverbindungen. Wenn sich Arsen in gelöstem Zustand befindet, wird es aus wäßrigen Lösungen am wirkungsvollsten durch die obigen Methoden entfernt, wenn es in fünfwertiger (arsensaurer) Form vorhanden ist. Daraus ergibt sich, daß ein Bedarf vorhanden ist, Arsen(III) in Arsen(V) umzuwandeln, um eine wirkungsvolle Entfernung von Arsen aus Lösungen zu ermöglichen. Des weiteren weiß man von dreiwertigen (arsenigsauren) Verbindungen, daß sie fünfzig Mal giftiger sind als die entsprechenden fünfwertigen arsensauren Formen. (In dieser Beschreibung und gemäß der IUPAC-Konvention umfassen die Begriffe "Arsen(III)" oder "As(III)" alle Arsenarten, in denen Arsen in dem dreiwertigen Oxidationszustand vorhanden ist, und die Begriffe "Arsen(V)" oder As(V)" umfassen alle Arsenarten, in denen Arsen in dem fünfwertigen Oxidationszustand vorhanden ist. Ähnliches gilt für die Oxidationszustände aller anderen offenbarten Arten.)
Arsen(III)-Verbindungen in Lösung können durch gelösten Sauerstoff bei Umgebungsbedingungen nur extrem langsam zu Arsen(V) oxidiert werden. Daher werden für gewöhnlich stärkere Oxidationsmittel, wie Chlor, Wasserstoffperoxid und Ozon, verwendet, um Arsen(III) als Teil des Arsenentfernungsprozesses in Arsen(V) umzuwandeln. In vielen Fällen stellen diese Oxidationsmittel den größten Kostenanteil im Wasserbehandlungsprozeß dar.
Des weiteren sind viele der veröffentlichten Verfahren für die Oxidation von Arsen(III) zu Arsen(V) komplex, kostspielig oder für die Anwendung in großem Maßstab oder in Industriebereichen ungeeignet. Viele der bei der Oxidationsbehandlung verwendeten Reagenzmittel sind teuer, so wie auch einige der Quellen für die Ionisationsbestrahlung. Alternativ dazu war die Umwandlung von Arsen(III) in Arsen(V) nicht ausreichend schnell. Andere Komplikationspunkte umfassen den Bedarf an Spezialgeräten aufgrund von Betriebsparametern, wie hohem Druck und erhöhter Temperatur, die Anwendung von Elektrolysetechniken, usw. Offensichtlich wäre es vorteilhaft, wenn ein kostengünstigeres Mittel für die Oxidation von Arsen unter Verwendung eines Verfahrens verfügbar wäre, das bei Raumtemperatur und geringem Druck sowie ohne Bedarf an Spezialgeräten und komplexer Bedienung anwendbar wäre.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

In einem ersten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren für die Oxidation von As(III) in Lösung, umfassend die folgenden Schritte:
(a) das Zuführen von Sauerstoff zur Lösung, und eines Photoabsorptionsmittels, das in der Lage ist, die Geschwindigkeit der As(III)-Oxidation zu erhöhen, wenn es einer UV-Strahlung ausgesetzt wird; und
(b) das Bestrahlen der aus (a) entstehenden Lösung mit einer UV-Strahlung.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Photoabsorptionsmittel um eine metallhaltige gelöste oder feste Art, bei der es sich in einer Form der Erfindung um eine gelöste kationische Art handeln kann.
Die Wellenlänge(n) der UV-Strahlung werden typischerweise so ausgewählt, daß das Photoabsorptionsmittel während der Bestrahlung eine chemische Reaktion verursacht, welche die Geschwindigkeit der Oxidation von As(III) durch das Oxidationsmittel relativ zu einer Geschwindigkeit erhöht, bei welcher das Photoabsorptionsmittel in der Lösung nicht vorhanden ist. Als Quelle für die UV-Strahlung können z. B. alle Arten von Quecksilberdampflampen sowie Sonnenlicht verwendet werden.
Vorzugsweise wird bei der Oxidation eine Umwandlung von As(III) nach As(V) durchgeführt.
Zumindest bevorzugte Ausführungsformen des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung können einen photochemisch unterstützten (oder lichtverstärkten) Oxidationsprozeß ermöglichen, der es erlaubt, die teureren Oxidationsprozesse durch einen einfachen Vorgang zu ersetzen, der bei Umgebungsbedingungen ausgeführt werden kann. Somit sind teure Chemikalien, wie zum Beispiel Wasserstoffperoxid, Chlor und Ozon, nicht mehr erforderlich, und der Prozeß kann zum Beispiel dazu verwendet werden, Arsen(III)-Arten in Industrieabwässern, Prozeßflüssigkeiten, Auswaschungslösungen, gelöstem Arsentrioxid aus Flugasche und arsenhältigem Grundwasser, das für die städtische Wasserversorgung gedacht ist, zu oxidieren. Der Prozeß kann auch für die Behandlung von geothermischen bzw. Quellwässern verwendet werden, die oft Arsen(III)-Arten in Lösung enthalten.
Bei dem Photoabsorptionsmittel kann es sich um einen Photokatalysator handeln, wie zum Beispiel eine gelöste Art oder eine feste Art, welche Licht absorbiert.
Änderungen im Oxidationszustand des Photoabsorptionsmittels können in manchen Anwendungen akzeptabel sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Photoabsorptionsmittel um Eisen(II)- und/oder Eisen(III)- Arten, doch zusätzlich dazu oder unabhängig davon kann es sich auch um Cu(II) handeln. Der Sauerstoff kann in Form von reinem Sauerstoff oder in Form von Luft zugeführt werden. Beide können bei Drücken von mehr als 1 Atmosphäre verwendet werden.
Wie oben erwähnt, ist es, wenn Arsen(III) zu Arsen(V) oxidiert wird, erheblich einfacher, das Arsen aus der Lösung zu entfernen. Als bevorzugte Verfahren gelten die Ausfällungs- und die Adsorptionsprozesse.
In einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung einen Prozeß zum Entfernen von As(III) aus der Lösung, wobei der Prozeß die folgenden Schritte umfaßt:
(a) das Zuführen eines Oxidationsmittels zur Lösung, sowie eines Photoabsorptionsmittels, das in der Lage ist, sowohl die Geschwindigkeit der As(III)-Oxidation bei Kontakt mit elektromagnetischer Strahlung zu erhöhen, als auch eine Ausfällung bzw. Mitfällung an dem nachfolgend oxidierten As(III) auszuführen;
(b) das Bestrahlen der sich aus (a) ergebenden Lösung mit elektromagnetischer Strahlung; und
(c) das Erlauben eines Ausfällens bzw. Mitfällens des nachfolgend oxidierten As(III) und des Photoabsorptionsmittels, falls erforderlich, durch Einstellen des pH-Wertes der Lösung aus (b), um die Ausfällung bzw. Mitfällung zu verursachen.
Typischerweise werden die Wellenlänge(n) der elektromagnetischen Bestrahlung so ausgewählt, daß das Photoabsorptionsmittel während der Bestrahlung eine chemische Reaktion verursacht, welche die Geschwindigkeit der Oxidation von As(III) durch das Oxidationsmittel im Vergleich zu einer Geschwindigkeit, bei der kein Photoabsorptionsmittel in der Lösung vorhanden ist, erhöht.
Vorzugsweise wird in Schritt (c) sowie bei Vorhandensein von entsprechendem Bedarf der pH-Wert so eingestellt, daß er größer ist als etwa 3.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Photoabsorptionsmittel entweder um Fe(II) oder um Fe(III) oder um beide.
Vorzugsweise wird in Schritt (c) sowie bei Vorhandensein von entsprechendem Bedarf der pH-Wert durch Zugabe von Kalk, Natriumhydroxid oder anderen basischen Mitteln zur Lösung eingestellt.
Die elektromagnetische Strahlung von Wellenlängen im UV- Lichtbandbereich und/oder im sichtbaren Lichtbandbereich wird vorzugsweise im zweiten Aspekt verwendet, wenngleich die Verwendung von UV-Strahlung bevorzugt wird. Sowohl im ersten als auch im zweiten Aspekt kann eine Quecksilberdampflampe mit niedrigem, mittlerem oder hohem Druck als Quelle für die UV-Strahlung verwendet werden. Als Alternative kann die UV-Strahlung von einer Laserquelle verwendet werden. Der Prozeß des zweiten Aspekts ermöglicht auch die Verwendung von Sonnenlicht als Quelle elektromagnetischer Strahlung.
Im zweiten Aspekt wird bevorzugt, daß es sich bei dem Oxidationsmittel um Sauerstoff handelt, der als reiner Sauerstoff oder Luft zugeführt werden kann.
Beim Bestrahlen von Arsen(III) in Gegenwart von z. B. gelöstem Sauerstoff und Fe(II)/Fe(III) wird vorzugsweise eine Strahlung einschließlich einer spezifischen Strahlungsenergie bei Wellenlängen von etwa 254 nm und/oder 190 nm verwendet, wenngleich für den zweiten Aspekt auch andere Wellenlängen verwendet werden können, die in den sichtbaren Bereich des Sonnenlichtspektrums reichen.
Die elektromagnetische Strahlung kann kontinuierlich oder in Impulsen zugeführt werden. In manchen Ausführungsformen sollte eine kontinuierliche Zufuhr verwendet werden, da die Oxidationsreaktion stoppt oder verlangsamt wird, wenn die elektromagnetische Bestrahlung gestoppt wird, während eine impulsförmige Zufuhr vorzugsweise dann verwendet wird, wenn die Oxidationsreaktion für eine Zeitdauer nach dem Stoppen der elektromagnetischen Bestrahlung fortdauert oder an Geschwindigkeit zunimmt.
Wenn gelöste Eisenarten als Photoabsorptionsmittel verwendet werden, handelt es sich bei einem bevorzugten pH-Wert für die Arsenoxidation im ersten und zweiten Aspekt um einen pH-Wert von weniger als 4. Bei einem niedrigen pH-Wert kann das Eisen in seinen zwei- und dreiwertigen Zuständen in Lösung vorhanden sein.
Wenn der pH-Wert bei der Oxidationsreaktion mehr als 4 beträgt, ist das Fe(II) instabil und wird selbst zu unlöslichem Eisenhydrit oxidiert. Die Oxidation von As(III) wird zwar fortgesetzt, doch auf eine weniger effiziente Weise.
Alternativ dazu können andere Eisenhydroxyoxid- Verbindungen, Eisenoxid oder mit einer katalytischen Verbindung beschichtetes magnetisches Eisenoxid als Photoabsorptionsmittel bei unterschiedlichen pH-Werten verwendet werden.
Eisen(III) wird oft als Oxidationsmittel in hydrometallurgischen Prozessen, wie zum Beispiel der Haufenlaugung von Pyriterzen und der Säurelaugung von Uranerzen verwendet. Da die Oxidationsgeschwindigkeit von Eisen(II) zu Eisen(III) zum Beispiel durch gelösten Sauerstoff in einer Lösung mit niedrigem pH-Wert (saure Lösung) sehr langsam ist, wurden Oxidationsmittel wie zum Beispiel Peroxid, Hypochlorit und andere Oxidchloridarten verwendet. Diese Arten verursachen jedoch Probleme im Zusammenhang mit ihrer Handhabung sowie Probleme im Zusammenhang mit der Umwelt (z. B. bei der Entsorgung, Lagerung usw.) und sind oft kostspielig.
In einem dritten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Oxidieren von Fe(II) zu Fe(III) in einer Lösung mit einem sauren pH-Wert, welches die folgenden Schritte umfaßt:
(a) das Zuführen eines Oxidationsmittels zur Lösung, sowie einer Substanz, die sich von Fe(II) unterscheidet und die sowohl in der Lage ist, oxidiert zu werden als auch die Reaktionsgeschwindigkeit von Fe(II) zu Fe(III) zu erhöhen, wenn sie einer UV-Strahlung ausgesetzt wird, wobei die Geschwindigkeit relativ zu einer Geschwindigkeit erhöht wird, die erzielt wird, wenn die Substanz in der Lösung nicht vorhanden ist; und
(b) das Bestrahlen der sich aus (a) ergebenden Lösung mit UV-Strahlung;
wobei es sich bei der Substanz um As(III) oder P(III) handelt.
Bevorzugt wird, wenn der pH-Wert der Lösung etwa 3,5 oder weniger beträgt.
Durch Verwendung einer solchen Substanz ist die Oxidation von Fe(II) zu Fe(III) billiger als bestehende Techniken. Die Wellenlängen der verwendeten UV-Strahlung können so gewählt werden, daß sie für die zugeführte Substanz am besten geeignet sind.
Wenn es sich bei der Substanz um P(III) handelt, wird bevorzugt, daß P(III) zu P(V) oxidiert wird, so daß das Fe(III) danach als Eisenphosphat ausgefällt wird.
Es wird bevorzugt, daß das Oxidationsmittel Sauerstoff enthält, der in Form von reinem Sauerstoff oder in Form von Luft zugeführt werden kann.
Wie oben erwähnt, umfaßt das Verfahren des ersten Aspekts die Schritte der Arsen(III)-Oxidation im Beisein von Sauerstoff, eines Photoabsorptionsmittels und UV- Strahlung.
Ebenfalls offenbart wird hierin ein Verfahren für die Oxidation einer Phosphor(III)-Lösung, welches die folgenden Schritte umfaßt:
(a) das Zuführen von Sauerstoff zur Lösung, sowie eines Photoabsorptionsmittels, das in der Lage ist, die Geschwindigkeit der Oxidation zu erhöhen; und
(b) das Bestrahlen der sich aus (a) ergebenden Lösung mit einer UV-Strahlung.
Dieses Verfahren besitzt zahlreiche Vorteile, welche mit dem ersten Aspekt der Erfindung im Zusammenhang stehen.
Die Wellenlänge(n) der UV-Strahlung werden typischerweise so ausgewählt, daß das Photoabsorptionsmittel während der Bestrahlung eine chemische Reaktion verursacht, welche die Geschwindigkeit der Oxidation durch Sauerstoff relativ zu einer Geschwindigkeit erhöht, bei der kein Photoabsorptionsmittel in der Lösung vorhanden ist.
Bei dem Photoabsorptionsmittel kann es sich um Eisen(II), Eisen(III) oder Cu(II) oder eine Kombination aus diesen, wie geeignet, handeln. Die Wellenlängen der UV-Strahlung können so wie für den ersten Aspekt ausgewählt werden. Es wird auch bevorzugt, daß der Sauerstoff entweder in Form von reinem Sauerstoff oder in Form von Luft zugeführt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Trotz anderer Formen, die innerhalb der Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen können, werden nun bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben. Es sollte allerdings anerkannt werden, daß die Erfindung nicht auf die Beispiele oder Figuren beschränkt ist, in denen:
Fig. 1 die Änderungen der Konzentrationen von Arsen(V), Eisen(II) und gelöstem SaueRsToff(DO) als Funktion der Zeit zeigt, wenn eine Niederdruck- Quecksilberdampflampe (254 nm) eingeschaltet, ausgeschaltet und wieder eingeschaltet wird, während die Lösung desoxidiert und reoxidiert wird. Anfängliche Konzentrationen: As(III) 50 mg/L, Fe(II) 74 mg/L, pH 1, Medium Chlorid, für die Reaktion von Beispiel 1;
Fig. 2 zeigt die Konzentrationen von gelöstem Arsen(V), Eisen(II) und Sauerstoff(DO) als Funktion der Bestrahlungszeit. Anfangsbedingungen der luftversetzten Lösung: As(III) 52,7 mg/L, Fe(III) 74 mg/L, pH 1, Medium Chlorid, für die Reaktion von Beispiel 2;
Fig. 3 zeigt die Konzentrationen von gelöstem Arsen(V) als Funktion der Zeit für unterschiedliche pH- Werte der Lösung. Anfangsbedingungen der luftversetzten Lösung: As(III) 52,7 mg/L, Fe(III) 74 mg/L, Medium Sulfat, für die Reaktionen von Beispiel 3;
Fig. 4 zeigt die Konzentrationen von Arsen(V) als Funktion der Zeit, wenn luftversetzte Lösungen, die niedrige Konzentrationen von As(III) enthalten, mit UV-Licht (254 nm oder 350 nm) bestrahlt wurden. Anfängliche Konzentrationen: As(III) 5 mg/L, Fe(II) 74 mg/L, für
(a) eine Lösung mit pH 2 mit Sulfat als Anion;
(b) eine Lösung mit pH 1 mit Chlorid als Anion;
(c) eine Lösung mit pH 3 mit einer Sulfat- /Chloridanionmischung;
für die Reaktionen von Beispiel 4;
Fig. 5 zeigt die Konzentrationen von Arsen(V) und Eisen(II) als Funktion der Sonnenlichtbestrahlungszeit. Anfängliche Bedingungen: As(III) 250 mg/L, Fe(II) 370 mg/L, pH 1, Medium Chlorid, wenn die Lösung für die Reaktion von Beispiel 5 Sonnenlicht ausgesetzt wird;
Fig. 6 zeigt die Konzentrationen von gelöstem Arsen(V) als Funktion der Bestrahlungszeit für Cu als Photoabsorptionsmittel. Anfängliche Bedingungen: As(III) 50 mg/L, Molverhältnis von Cu(II)/As(III) (III) = 4/1; pH 1, Medium Chlorid, 254 nm UV- Strahlung, Luftzerstäubung, für die Reaktionen von Beispiel 6;
Fig. 7 zeigt die Konzentration von Arsen(V) als Funktion der UV-Bestrahlungszeit unter Verwendung einer Hochdruck-Quecksilberdampflampe. Anfängliche Bedingungen: A (Fe/As 2/1, pH 2), B (Fe/As 1/2, pH 2), C (Fe/As 2/1, pH 3), D (Fe/As 4/1, pH 1).
Anfängliche As(III)-Konzentration = 250 mg/L in allen Fällen, wie in Beispiel 7 angeführt;
Fig. 8 zeigt die photounterstützte Oxidation von 51,5 mg/L gelöstem Arsen(III) in Gegenwart von 72,2 mg/L Eisen(II) im Medium Sulfat (luftversetzt) unter Verwendung einer 254 nm-Lampe, gefolgt von der Zugabe von zusätzlichem Eisen und Kalk, um das Arsen(V) aus der Lösung zu entfernen, wobei es sich um einen Eisenmitfällungsprozeß handelt, für die Reaktion von Beispiel 8;
Fig. 9 zeigt die Konzentrationen von Eisen(II) und Phosphor(V) als Funktion der Zeit, wenn eine Lösung von 74 mg/L Fe(II) und 20,5 mg/L P(III) mit Luft versetzt und mit einem 254 nm UV-Licht bestrahlt wird; Medium Chlorid, pH 1, für die Reaktion der Beispiele 9 und 10.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Beispiele

In den folgenden Beispielen wurden die folgenden Variablen bei der Überprüfung der photounterstützten Oxidation von As(III) zu As(V), von Fe(II) zu Fe(III), und von P(III) zu P(V) untersucht.

Quelle für die Strahlenenergie

Für As(III), Fe(II) und P(III) kann jede künstliche Quelle für Strahlungsenergie im UV-Bereich des elektromagnetischen Spektrums verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Strahlung vom vorhandenen Photoabsorptionsmittel (oder der photoaktiven Substanz) absorbiert wird. Es wurden Nieder- und Hochdruck- Quecksilberdampflampen verwendet. Im zweiten Aspekt der Erfindung, bei dem auch sichtbares Licht verwendet werden kann, wurden auch schwarzlicht-blaues, sichtbares Röhrenlicht und Sonnenlicht untersucht.
Niederdruck-Quecksilberdampflampen senden mehr als 90% ihrer Strahlungsenergie in einer feinen, 254 nm starken Linie aus. Das Licht dieser Wellenlänge wird von wäßrigen Eisen(II)-Ionen und Eisen(III)-Ionen stark absorbiert. Es wurde bemerkt, daß kommerzielle Anwendungen für die Wasserdesinfektion und die UV-Oxidation von gelösten organischen Stoffen ähnliche Niederdrucklampen verwenden, da sie bei der Umwandlung von elektrischer in Strahlungsenergie am wirkungsvollsten sind (bis zu 50% Konversionseffizienz).

Quelle für das Oxidationsmittel

Für die folgenden Beispiele wurde Sauerstoff als Oxidationsmittel während des photounterstützten Oxidationsprozesses verwendet. Der Sauerstoff wurde mit einem Partialdruck von 0,2 Atmosphären durch Belüftung der Reaktionsmischung zugeführt. Höherere Partialdrücke wurden durch Änderung des Sauerstoff- /Stickstoffverhältnisses in der Sauerstoff- Stickstoffmischung bei 1 Atmosphäre erzielt.
Es wurde bemerkt, daß dort, wo die ausgewählte Quelle ein Licht mit einer Wellenlänge von etwa 190 nm oder weniger ausstrahlte, Ozon aus dem gelösten Sauerstoff erzeugt wurde. Dies geschah in den folgenden Beispielen nicht. (Ozon ist ein leistungsfähiges Oxidationsmittel, und seine Reaktion mit Arsen ist gut untersucht).

Wahl des Photoabsorptionsmittels

Es wurde bemerkt, daß wäßrige Arsenarten in Lösungen kein Licht mit mehr als 200 nm absorbierten; somit wurde ein Photoabsorptionsmittel benötigt, um die Energie der Photonen zu absorbieren. Die Verwendung von Eisen und anderen Metallarten als Photoabsorptionsmittel und Beschleuniger für die Oxidationsreaktion wurde untersucht.
Für die Experimente mit pH < 3 wurde Eisen in Form von Eisen(II)- oder Eisen(III)-Chlorid, -sulfat oder - perchlorat der luftversetzten Lösung hinzugefügt. Bei einem pH-Wert von mehr als 3 waren Eisen(III)-Arten hauptsächlich als wäßrige Eisenoxidverbindungen vorhanden. Die Geschwindigkeit der Arsenoxidation wurde vom anfänglichen Verhältnis zwischen Eisen und As(III) beeinflußt. Kupfer(II) kann ebenfalls als Photoabsorptionsmittel verwendet werden.

pH-Wert

Der pH-Wert der Reaktionsmischung hat einen wesentlichen Einfluß auf die Reaktionsgeschwindigkeit und, wie oben angezeigt, auf die Speziation des Photoabsorptionsmittels. Fe(II)-Arten sind bei einem pH- Wert von weniger als etwa 3 bei Vorhandensein von gelöstem Sauerstoff stabil.
Als die Niederdruck-Quecksilberdampflampe (254 nm) für die Bestrahlung und gelöstes Fe(II) als Photoabsorptionsmittel verwendet wurden, stieg die Reaktionsgeschwindigkeit mit dem Abfall des pH-Wertes in der Lösung an.

Temperatur

Als Fe(II) als Photoabsorptionsmittel verwendet wurde, stieg die Reaktionsgeschwindigkeit mit abnehmender Lösungstemperatur an; dies ist hauptsächlich auf die Zunahme des Wertes der Sättigung der gelösten Sauerstoffkonzentration bei einer Abnahme der Lösungstemperatur zurückzuführen.

Lichtintensität

Die Reaktionsgeschwindigkeiten hingen von der Photonenflußdichte ab, wenn keine anderen einschränkenden Faktoren, wie zum Beispiel gelöster Sauerstoff, vorhanden waren. Bei Nichtvorhandensein von Strahlung wurden keine Reaktionen mit bemerkenswerter Geschwindigkeit beobachtet.

EXPERIMENTELLE BEISPIELE

Photochemische Oxidation von gelöstem Arsen(III)

BEISPIEL 1

Eine Reaktionsmischung (575 ml) mit 74 mg/L Fe(II) als Chlorid und 50 mg/L As(III) wurde wie folgt hergestellt: die Fe(II) Stammlösung wurde durch Lösen von Eisenmetallpulver in HCl-Lösung erhalten, die Arsenigsäure-Stammlösung (As(III)) wurde durch Lösen von Arsentrioxid in erwärmtem, gefiltertem, entmineralisiertem Wasser erhalten. Der pH-Wert der Reaktionsmischung wurde durch Zugabe von HCl auf 1 eingestellt. Die Reaktionsmischung wurde durch sprudelnden Stickstoff deoxygeniert und mit Licht von einer 15W Niederdruck-Hg-Lampe (LP Hg-Lampe) bestrahlt. Wie in Fig. 1 gezeigt, wurde keine Oxidation von As(III) in diesem Zustand beobachtet, wo Änderungen der Konzentrationen von As(V) und Fe(II) als eine Funktion der Bestrahlungszeit dargestellt sind.
Die Lampe wurde danach abgeschaltet, und die Lösung wurde durch Sauerstoffdurchperlung neu mit Sauerstoff angereichert. Wie in Fig. 1 gezeigt, wurde auch hier wiederum keine Oxidation von Eisen oder Arsen beobachtet.
Nachdem die Lampe wieder eingeschaltet wurde, fand eine vollständige Oxidation von As(III) zu AS(V) in fünf Minuten statt. In diesen fünf Minuten wurden auch 80% des anfänglichen Fe(II) zu Fe(III) oxidiert. Dies zeigt, daß sowohl Licht als auch Sauerstoff benötigt werden, wenn Fe(II) als Photoabsorptionsmittel benutzt wird.
Die aktinometrische Bestimmung mit Hilfe von Kaliumferrioxalat zeigte, daß 2 Watt einer 254 nm Strahlung, erzeugt von der 15W Niederdruck- Quecksilberdampflampe, von der Lösung absorbiert wurden. Die Gesamtkonzentrationen von Fe, As und anderen Elementen wurden mit Hilfe der ICP-AES-Spektroskopie bestimmt. Für niedrige (ppb) Konzentrationen von As und As(III) gesamt wurde die Atomabsorptionsspektroskopie mit Hydriderzeugung verwendet. Für mg/L Pegel von As(V) wurde das Verfahren der Molybdänblau-Spektrophotometrie verwendet (Johnson D. und Pilson M., Anal. Chim. Acta, 58 (1972), 289-299); Fe(III) wurde mit Hilfe des von Stookey (Anal. Chem. 42 (1970), 779-781) beschriebenen Kolorimetrieverfahrens bestimmt.

BEISPIEL 2

Eine zweite Lösung (575 ml) mit 74 mg/L Fe(III) als Chlorid (Eisen(III)-Chlorid) und 50 mg/L As(III) wurde mit Luft versetzt. Als diese Lösung mit UV-Licht (254 nm) wie oben bestrahlt wurde, fand eine vollständige Oxidation von As(III) in 30 Minuten statt (Fig. 2). Es wurde keine wesentliche Reaktion von Fe(III) zu Fe(II) beobachtet, was darauf hinwies, daß es sich bei dem Oxidationsmittel nicht um Eisen, sondern um Sauerstoff gehandelt hatte.

BEISPIEL 3

Es wurden vier Reaktionsmischungen (575 ml), von denen eine jede 74 mg/L Fe (III) als Sulfat (Eisen (III)-Sulfat) und 50 mg/L As(III) enthielt, mit unterschiedlichen pH- Werten (1, 3, 6 und 11) hergestellt und mit Luft versetzt. Als die Lösung einen pH-Wert von mehr als 5 aufwies, wurde kohlendioxidfreie Luft verwendet, um konstante pH-Messungen zu erzielen. Das anfängliche gelöste As(III) in allen Reaktionsmischungen wurde erst dann zu As(V) oxidiert, als sie mit der 15W Niederdruck- Quecksilberdampflampe bestrahlt wurden (Fig. 3). Dies zeigt an, daß die Reaktion in Gegenwart von Sulfat (Chlorid wurde in früheren Beispielen verwendet) und unter alkalischen sowie unter neutralen und sauren Bedingungen fortgesetzt wird.

BEISPIEL 4

Es wurden zwei Reaktionsmischungen mit 5 mg/L As(III) und 74 mg/L Fe(II) hergestellt. Die erste Mischung wies einen pH-Wert von 2 auf und besaß Sulfat als Anion. Die Konzentrationen von Fe(II), As(III) und H&spplus; waren in dieser Lösung jenen ähnlich, die sich in manchen sauren Minenentwässerungsflüssigkeiten finden, die aus Minenabfallhäufen entstehen, welche Arsenkies enthalten.
Die zweite Mischung enthielt Chlorid als Anion. Beide Mischungen wurden wie oben mit Hilfe der Niederdruck- Quecksilberdampflampe bestrahlt.
Bei der Bestrahlung wurde eine vollständige Oxidation des Arsen(III), welches anfänglich in den Reaktionsmischungen vorhanden war, in weniger als 10 Minuten erzielt (Fig. 4). Dies zeigt, daß geringe Konzentrationen an As(III) in kurzer Zeit vollständig oxidiert werden können. Im Gegensatz dazu ist bekannt, daß die Oxidationsgeschwindigkeit von As(III) mit Hilfe von herkömmlichen Oxidationsmitteln, wie zum Beispiel Wasserstoffperoxid, von der As(III)-Konzentration abhängt. Daher oxidieren diese den Restanteil an As(III) nur langsam. Da das photochemische Verfahren beim Oxidieren geringer Konzentrationen von Arsen(III) sehr wirkungsvoll ist, kann eine vollständige Oxidation von größeren anfänglichen Konzentrationen an As(III) innerhalb einer vernünftigen Zeit durchgeführt werden.
Des weiteren zeigen Ergebnisse von Optimierungs- bzw. Screeningexperimenten, daß die photochemisch unterstützten Reaktionen die Oxidation von Arsen(III) zugunsten von Reduktionsmitteln unterstützen, die normalerweise in sauren Drainagewässern, wie zum Beispiel in Eisen(II)-Arten, vorhanden sind. Zusammen mit teilweise oxidierten Schwefelarten weisen diese Arten einen zusätzlichen Chlor- oder Peroxidbedarf in herkömmlichen Oxidationsvorgängen auf.
Eine dritte Reaktionsmischung (750 ml), welche 74 mg/L Fe(III), ein Verhältnis von 1/1 zwischen Sulfat und Chloridanion sowie einen pH-Wert von 3 aufwies, wurde mit Licht von einer 20 W schwarzlichtblauen (BLB) Röhrenlampe bestrahlt. Die aktinometrische Bestimmung mit Hilfe von Ferrioxalat zeigte, daß die Lösung 2,9 W Licht absorbierte, wobei davon ausgegangen wird, daß das Band der Wellenlängen gleichmäßig rund um 350 nm verteilt war. Eine vollständige Oxidation des anfänglich in den Reaktionsmischungen vorhandenen Arsen(III) wurde in 10 Minuten erzielt.
Da schwarzlichtblaue Röhrenlampen ein nahezu ultraviolettes Spektrum aussenden, welches dem Sonnenlicht ähnlich ist, wurden Laborexperimente mit dieser Lampe durchgeführt, um Experimente zu simulieren, bei denen eine Sonnenstrahlung im Feld verwendet wird.
Photochemische Oxidation von As(III) mit Hilfe von Sonnenlicht.

BEISPIEL 5

Ein Liter einer Reaktionsmischung mit 370 mg/L Fe(II) und 250 mg/L As(III) in pH 1,5 HCl wurde mit Luft versetzt und durch eine weiße Schale von 20 · 20 cm zirkuliert. Das Experiment wurde in Sydney, Australien, zu Mittag des 16. Februar 1994 durchgeführt. Eine vollständige Oxidation des Arsen wurde in 100 Minuten erzielt (Fig. 5).
Andere photochemische Absorptionsmittel außer Eisen

BEISPIEL 6

Kupfer kann ebenfalls als Photoabsorptionsmittel verwendet werden. Fig. 6 zeigt den Vorgang der Oxidation von Arsenit (50 mg/L), wobei Cu(II) als Photoabsorptionsmittel anstelle von Eisen verwendet wurde. Bei Nichtvorhandensein von Strahlung konnte das Kupfer keine Oxidation des Arsenit bewirken.
Das Verhältnis zwischen Cu und As betrug 4, der pH-Wert betrug 1, und Chlorid wurde als begleitendes Anion verwendet. Es wurde eine Niederdruck- Quecksilberdampflampe verwendet. Metalle, wie zum Beispiel zweiwertiges Mn, Ni und Zn, absorbierten das ultraviolette Licht bei 254 nm nicht.

BEISPIEL 7

Für die in Fig. 7 gezeigten Experimente wurde eine Hochdruck-Quecksilberdampflampe als Lichtquelle verwendet. Es wurden vier Lösungen mit jeweils 200 mL und unterschiedlichen Fe(II)/As(III)-Verhältnissen und pH- Werten, wie in der untenstehenden Tabelle gezeigt, (Medium Chlorid) bestrahlt. Es wurden dabei unterschiedliche Oxidationsgeschwindigkeiten beobachtet. Der Durchlauf D erzielte die höchste Geschwindigkeit, das heißt, die anfängliche As(III)-Konzentration von 250 mg/L wurde in weniger als 30 Minuten vollständig oxidiert.

Störende Substanzen

Die As(III)-Oxidationsgeschwindigkeit wird verringert, wenn die optische Dichte der Lösung durch das Vorhandensein von anderen Arten, welche ultraviolettes Licht absorbieren, wie zum Beispiel gelöste, konjugierte organische Verbindungen oder übermäßige Eisen(III)- Konzentrationen, erhöht wird. Screening-Tests ließen erkennen, daß die Reaktionsgeschwindigkeit durch das Vorhandensein von organischen Stoffen des Bodens, wie zum Beispiel Fulvosäure (8 mg/L), nicht wesentlich verringert wird. Auch Sulfur(IV) als Sulfit beeinflußte die Geschwindigkeit nicht wesentlich. Schwermetalle, wie zum Beispiel Nickel, Chrom, Zink, Mangan und Kupfer, verringerten die Geschwindigkeit ebensowenig. Die Reaktion läuft schneller ab, wenn Chlorid- oder Perchlorat-Elektrolyt anstelle von Sulfat verwendet wird. Carbonat, das durch das Versetzen von Alkalilösungen mit Luft eingebracht wird, hat keine feststellbaren Auswirkungen auf die Reaktionsgeschwindigkeit. Calcium und Magnesium beeinträchtigen die Reaktionsgeschwindigkeit nicht, weshalb Abfälle, die zuvor als Calciumarsenit gelagert wurden, erfolgreich behandelt werden können.
Photochemische Oxidation und Entfernung des gelösten Arsen(III)

BEISPIEL 8

Eine Lösung (575 ml) mit 30 mg/L As(III) und 74 mg/L Fe(II) als Sulfat (pH 2) wurde mit Luft versetzt und mit UV-Licht (254 nm) bestrahlt. Die Oxidation von As(III) zu As(V) wurde in 15 Minuten abgeschlossen (Fig. 8).
Nachdem der photochemisch unterstützte Oxidationsprozeß abgeschlossen war, wurde zusätzliches Eisen als Fe(III)- Sulfat zugefügt (alternativ dazu kann auch Fe(II)-Chlorid oder eine gebrauchte Ätzlösung aus der Stahlindustrie verwendet werden, da Fe(II) bei einem pH-Wert von mehr als 3,5 durch den in der luftversetzten Lösung gelösten Sauerstoff zu Fe(III) oxidiert wird), um ein Fe-/As- Molverhältnis von etwa 7 zu erhalten, und es wurde Kalk hinzugefügt, um einen pH-Endwert von 5 zu erhalten (der optimale pH-Wert für die Arsenentfernung mit Hilfe von Eisenmitfällung). Bei der Messung der restlichen gelösten (Gesamt-) Arsenkonzentration ergab sich ein Wert von 0,008 mg/L (die Richtlinien der Weltgesundheitsorganisation schreiben für Trinkwasser einen Arsengehalt von höchstens 0,050 mg/L vor).
Als im Vergleich dazu der Photooxidationsprozeß nicht eingeschlossen war, wurde bei Verwendung desselben Eisenmitfällungsprozesses eine Gesamtrest- Arsenkonzentration von 8,5 mg/L gemessen, das heißt, der Arsengehalt war um einen 1000-fachen Faktor höher als bei jenem Vorgang, bei dem das As(III) zuerst photochemisch oxidiert wurde.
Der Oxidations- und Entfernungsprozeß kann auch bei der Behandlung von pyrometallurgischer Flugasche (z. B. vom Rösten von Arsenkieserzen) verwendet werden, die mehr als 50% Arsentrioxid enthalten kann. Es wurde vorgeschlagen, die Flugasche mit Hilfe von Salzsäure (HCl) zu extrahieren und eine Eisen(II)-Lösung vor der Bestrahlung zuzufügen, oder alternativ dazu eine Ätzlösung aus der Stahlindustrie zu verwenden, die für gewöhnlich reich an HCl und Ferro-Ionen ist.
Der Flugascheextrakt, welcher durch das Auslaugen der Flugasche mit 0,1M HCl über Nacht erhalten wurde, enthielt 600 mg/L As(III), und es wurde Eisen hinzugefügt, um eine Konzentration von 70 mg/L Fe(II) zu erhalten. Mit Hilfe von UV-Bestrahlung aus der oben erwähnten Niederdruck-Quecksilberdampflampe und Versetzung mit Luft wurde der Oxidationsschritt in weniger als 60 Minuten abgeschlossen.
Nach der Zugabe von zusätzlichem Eisen, um ein Fe/As- Molverhältnis von 7/l zu erhalten, und Neutralisierung mit Kalk auf pH 7, wurde die Konzentration an gelöstem Arsen im Wasser von 600 mg/L im Flugascheextrakt auf 0,045 mg/L verringert. Zum Vergleich: als der Oxidationsschritt nicht enthalten war, betrug die Menge an restlichem gelöstem Arsen im behandelten Wasser 0,450 mg/L. Bei der Mitfällung wurde ein pH-Wert von 7 anstelle des für die Arsenentfernung optimalen Wertes (pH 5) verwendet, da pH 5 für die Entfernung von Schwermetallen, die für gewöhnlich in der Flugasche vorhanden sind, zu niedrig gewesen wäre.
Photochemische Oxidation von Eisen(II) bei pH < 3

BEISPIEL 9

Es ist bekannt, daß die Oxidationsgeschwindigkeit von Fe(II) zu Fe(III) durch Sauerstoff bei Abwesenheit einer UV-Strahlung und bei einem pH-Wert von weniger als 3 sehr langsam ist. Wie bereits oben erwähnt und in Fig. 1 und 5 gezeigt, wurde Fe(II), als es als Photoabsorptionsmittel für die photounterstützte Oxidation von As(III) verwendet wurde, ebenfalls zu Fe(III) oxidiert.
Weitere Experimente zeigten, daß ein Nichtmetall verwendet werden kann, um die Oxidationsgeschwindigkeit von Fe(II) zu Fe(III) zu erhöhen. Wie in Fig. 9 dargestellt, erhöhte das Vorhandensein von gelöstem Phosphor (III), der als H&sub3;PO&sub3; zugegeben wurde, die Oxidationsgeschwindigkeit von Fe(II), als eine Bestrahlung mit einer Niederdruck-Quecksilberdampflampe durchgeführt wurde.
Photochemische Oxidation von P(III)

BEISPIEL 10

Es wurde beobachtet, daß P(III) während des Experiments, dessen Ergebnisse in Fig. 9 dargestellt sind, in der selben Weise wie As(III) (d. h. P(III) zu P(V)) oxidiert wurde.
Die folgenden Ergebnisse wurden beobachtet:
Photounterstützte Oxidation von P(III) zu P(V):
Vorgeschlagene Verwendung von Verfahren und Prozessen Erster und zweiter Aspekt der Erfindung: Oxidation und Entfernung von gelöstem Arsen(III)
Wie oben diskutiert, ist dieser Aspekt der Erfindung vielfältig, da er dazu verwendet werden kann, auf rasche Weise eine vollständige Oxidation von Arsen in Lösungen zu erzielen, die entweder hohe oder niedrige anfängliche Arsen(III)-Konzentrationen enthalten. Daher werden für diese Erfindung die folgenden kommerziellen Anwendungen vorgeschlagen:
- Die Lösung und Oxidation von Arsentrioxid, das in metallurgischer Flugasche enthalten ist, als anfänglichen Prozeß für die Arsenwiedergewinnung oder für die darauf folgende Entsorgung von Eisen(III)- Arsen-Verbindungen. Arsentrioxid und andere Formen von Arsen(III) sind häufig ein Abfallprodukt beim Abbau und Extrahieren von Metallen, wie z. B. Kupfer, Gold, Blei, Nickel und Zink.
- Die Oxidation und Entfernung von gelöstem Arsen(III) aus:
- Auswaschungslösungen aus Kohleflugaschehäufen
- Sauren Drainagewässern aus Kieshaufen, die bei Abbauvorgängen entstehen
- Grundwasser oder geothermische Wässer bzw. Quellwässer

Dritter Aspekt: Oxidation von Eisen(II) in saurer Lösung

Eisen(III) in saurer Lösung wird im allgemeinen als Oxidationsmittel für hydrometallurgische Prozesse verwendet, wie zum Beispiel für die oxidative Auswaschung von Uranerzen und die Haufenauswaschung von Erzen. Derzeit werden Oxidationsmittel, wie zum Beispiel Peroxid- und Chlorverbindungen, für die Reoxidierung von Eisen(II) im Auswaschungskreislauf verwendet. Die photounterstützte Oxidation von Eisen(II) durch gelösten Sauerstoff kann als Alternative zu diesen Oxidationsmitteln verwendet werden.

Vierter Aspekt: Oxidation von Phosphor(III)

Gelöstes Eisen findet sich als Verunreinigung häufig in Flüssigkeiten aus hydrometallurgischen Prozessen. Wenn es als Fe(II) in saurer Lösung vorhanden ist, können die Eisenverunreinigungen durch die Zugabe von P(III), zum Beispiel als Phosphorsäure oder deren Salze, und Bestrahlung mit Hilfe von UV-Lampen oder Sonnenlicht als Eisen(III)-Phosphat ausgefällt werden.

Claims

1. Verfahren für die Oxidation von As(III) in Lösung, umfassend die folgenden Schritte:

(a) das Zuführen von Sauerstoff zur Lösung, und eines Photoabsorptionsmittels, das in der Lage ist, die Geschwindigkeit der As(III)-Oxidation zu erhöhen, wenn es einer UV-Strahlung ausgesetzt wird; und

(b) das Bestrahlen der aus (a) entstehenden Lösung mit einer UV-Strahlung.

2. Verfahren für die Oxidation von Phosphor(III) in Lösung, umfassend die folgenden Schritte:

(a) das Zuführen von Sauerstoff zur Lösung, und eines Photoabsorptionsmittels, das in der Lage ist, die Geschwindigkeit der Oxidation zu erhöhen, wenn es einer UV-Strahlung ausgesetzt wird; und

(b) das Bestrahlen der aus (a) entstehenden Lösung mit einer UV-Strahlung.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei dem Photoabsorptionsmittel um metallhaltige, gelöste oder feste Arten handelt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei es sich bei dem Photoabsorptionsmittel um eine gelöste kationische Art handelt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Photoabsorptionsmittel aus einem oder mehreren von Fe(II), Fe(III) oder Cu(II) ausgewählt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sauerstoff in Form von Luft oder als reiner Sauerstoff zur Lösung zugeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sauerstoff mit einem Druck zur Lösung zugeführt wird, der gleich groß oder größer ist als der Umgebungsdruck; oder mit einem Partialdruck, der 20,28 kPa (0,2 Atmosphären) oder größer ist.

8. Verfahren zum Entfernen von As(III) aus einer Lösung, umfassend die folgenden Schritte:

(a) das Zuführen eines Oxidationsmittels zur Lösung, sowie eines Photoabsorptionsmittels, das in der Lage ist, sowohl die Geschwindigkeit der As(III)- Oxidation bei Kontakt mit elektromagnetischer Strahlung zu erhöhen, als auch eine Ausfällung bzw. Mitfällung an dem nachfolgend oxidierten As(III) auszuführen;

(b) das Bestrahlen der sich aus (a) ergebenden Lösung mit elektromagnetischer Strahlung; und

(c) das Erlauben eines Ausfällens bzw. Mitfällens des nachfolgend oxidierten As(III) und des Photoabsorptionsmittels, falls erforderlich, durch Einstellen des pH-Wertes der Lösung aus (b), um die Ausfällung bzw. Mitfällung zu verursachen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei es sich bei dem Oxidationsmittel um Sauerstoff handelt und dieses der Lösung in Form von reinem Sauerstoff oder Luft zugeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Sauerstoff mit einem Druck der Lösung zugeführt wird, der gleich groß oder größer ist als der Umgebungsdruck, oder mit einem Partialdruck, der 20,28 kPa (0,2 Atmosphären) oder größer ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei in Schritt (c) und bei Bedarf der pH-Wert so eingestellt wird, daß er größer als etwa 3 ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei es sich bei dem Photoabsorptionsmittel um Fe(II) oder Fe(III) oder beide handelt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der pH-Wert in Schritt (c) sowie bei Bedarf durch Zugabe von Kalk, Natriumhydroxid oder ein anderes basisches Mittel zur Lösung erhöht wird.

14. Verfahren oder Prozeß nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der pH-Wert in den Schritten (a) und (b) kleiner als etwa 4 ist.

15. Verfahren zum Oxidieren von Fe(II) zu Fe(III) in einer Lösung mit saurem pH-Wert, umfassend die folgenden Schritte:

(a) das Zuführen eines Oxidationsmittels zur Lösung, sowie einer Substanz, die sich von Fe(II) unterscheidet und die sowohl in der Lage ist, oxidiert zu werden als auch die Reaktionsgeschwindigkeit von Fe(II) zu Fe(III) zu erhöhen, wenn sie einer UV-Strahlung ausgesetzt wird, wobei die Geschwindigkeit relativ zu einer Geschwindigkeit erhöht wird, die erzielt wird, wenn die Substanz in der Lösung nicht vorhanden ist; und

(b) das Bestrahlen der sich aus (a) ergebenden Lösung mit UV-Strahlung;

wobei es sich bei der Substanz um As(III) oder P(III) handelt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der pH-Wert der Lösung etwa 3,5 oder weniger beträgt.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei, wenn es sich bei der Substanz um P(III) handelt, das Bestrahlen der sich aus (a) ergebenden Lösung mit UV-Strahlung dazu führt, daß P(III) zu P(V) oxidiert wird, so daß das im Verfahren gebildete Fe(III) als Eisen(III)-Phosphat ausgefällt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei es sich bei dem Oxidationsmittel um Sauerstoff handelt, das entweder in Form von reinem Sauerstoff oder Luft zugeführt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Sauerstoff mit einem Druck zur Lösung zugeführt wird, der gleich groß oder größer ist als der Umgebungsdruck, oder mit einem Partialdruck, der 20,28 kPa (0,2 Atmosphären) oder größer ist.

20. Verfahren oder Prozeß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bestrahlung eine spezifische Strahlungsenergie bei Wellenlänge(n) von etwa 254 nm und/oder 190 nm umfaßt.

21. Verfahren oder Prozeß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektromagnetische Strahlung oder die UV-Strahlung aus dem Sonnenlicht stammt.