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TU Berlin

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Entfernung organischer Stoffe durch Adsorption an ß-FeOOH und dessen Regeneration

  • Finanzierung: TU Berlin
  • Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. M. Jekel
  • Bearbeitung: Dipl.-Ing. Arne Genz

Problemstellung
Die allgemein eingesetzten Verfahren zur Entfernung gelöster natürlicher organischer Stoffe (NOM) wie Flockung, Adsorption an Aktivkohle, Oxidationsverfahren mit anschließender biologischer Stufe, Membranverfahren, liefern nicht immer befriedigende Ergebnisse in bezug auf Wirksamkeit, Betriebskosten und Entsorgung von Reststoffen.

Vorgehensweise
Es soll ein neues Verfahren zur Abtrennung organischer Stoffe in Eisenhydroxid-Festbettadsorbern mit anschließender oxidativer Regeneration des Adsorbermaterials entwickelt werden. Ziel der Regeneration ist die Oxidation der sorbierten organischen Moleküle und die Rückgewinnung von Sorptionskapazität für eine Wiederbeladung. Als Sorbens wird Akaganeit (ß-FeOOH) eingesetzt, eine gering kristallisierte aber besonders aktive Eisenhydroxidmodifikation mit einer spezifischen Oberfläche von 280 m2/g. Als Regeneriermittel soll Wasserstoffperoxid und/oder Natronlauge verwendet werden, mit denen bereits bei der Regeneration von mit Farbstoffen beladenem ß-FeOOH gute Ergebnisse im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 193 (TP A19) erzielt wurden. Das Wasserstoffperoxid-Regenerat sollte anschließend nur noch kleine und weit oxidierte organische Moleküle enthalten, die in einer biologischen Stufe gut abbaubar sind.

Ergebnisse
Die grundsätzliche Adsorbierbarkeit von NOM an Akaganeit mit moderaten Beladungen von 550 mg/g je nach Sorptionsbedingungen konnte gezeigt werden. Erste Untersuchungen des Durchbruchsverhaltens von verschiedenen Grundwässern in Festbettadsorbern zeigten relativ geringe Durchsätze von 2000 bis 4000 Bettvolumina bis zum DOC-Durchbruch, während eine weitergehende Entfernung UV-aktiver Substanzen beobachtet wurde. Die erforderlichen Leerbettverweilzeiten lagen im Bereich von 5 Minuten.

Bei der Regeneration des Akaganeits treten teilweise noch ungeklärte Effekte auf. Während bei der NaOH-Regeneration von mit Suwannee River NOM beladenem Akaganeit annährend 100% desorbiert werden können, können andere NOM (verschiedene deutsche Grundwässer) nicht komplett desorbiert werden, was zu einer Kapazitätsverminderung bei der Wiederbeladung führt. Nach ersten Versuchsergebnissen ist die Regeneration mittels NaOH insgesamt wirksamer als mittels Wasserstoffperoxid. Zurzeit werden die wichtigen Parameter für die Regeneration ermittelt (Regenerationsdauer, Art, Menge und Konzentration des Regenerationsmittels, pH-Wert, geeignete Verfahrenstechnik ggf. mit Wirbelbett-Technik, Eigenschaften des Regenerats und seiner Abbaubarkeit).

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