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TU Berlin

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Sorption von organischen Stoffen an aktivem Eisenhydroxid und dessen oxidativ-chemische Regeneration

  • Finanzierung: TU Berlin, DVGW
  • Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. M. Jekel
  • Bearbeitung: Dipl.-Ing. Ilka Teermann

Zur Entfernung von gelösten organischen Stoffen (DOC) stehen zwar in der Wasseraufbereitung diverse Techniken zur Verfügung (Flockung unter optimierten Bedingungen, Aktivkohleadsorption, Ozonung mit biologischer Stufe, neuerdings Membranverfahren), die jedoch nicht in allen Fällen wegen eingeschränkter Wirksamkeit, Betriebskosten und Entsorgungsproblemen optimal einsetzbar sind.

Aus der Analyse der bestehenden Aufbereitungsverfahren bezüglich ihrer Vor- und Nachteile entstand am Fachgebiet eine neue Verfahrensidee zur Entfernung von natürlichen organischen Stoffen: Im ersten Verfahrensschritt sollen Huminstoffe an einer besonders aktiven Eisenoxid-oberfläche adsorbiert und somit aus dem aufzubereitenden Wasser entfernt werden. Im anschließenden zweiten Verfahrensschritt soll das Adsorptionsmittel über eine Kombination aus Laugenwäsche und Ozonung wieder regeneriert werden.

Mit der Eisenoxid-Modifikation "ß-FeOOH" (Akaganeit) wurde ein besonders aktives Adsorptionsmittel ausgewählt, das in granulierter, feinkörniger Form vorliegt. Vorversuche hatten bereits gezeigt, daß der DOC Gehalt huminstoffhaltiger Wässer damit verringert werden kann, wobei recht hohe Beladungen beobachtet wurden.

In den Untersuchungen wurden mit drei verschiedenen Fulvinsäuren Adsorptionsisothermen ermittelt und auf Basis der IAS-Theorie mittels der Adsorptionsanalyse (ADSA) ausgewertet. Für alle Fulvinsäuren wurden sehr hohe Beladungen von ca. 30 mg/g ermittelt. Nur etwa 5% der Fulvinsäuren wurden als nicht adsorbierbar eingestuft. Eine Erhöhung der Calciumkonzentration führte erfahrungsgemäß zu einer Erhöhung der erreichbaren Beladung.

In einem Wasserwerk im Harz wurde eine Pilotfilteranlage installiert, um Filterdurchbruchskurven mit einem realen Wasser aufzunehmen. Die Desorption der Fulvinsäure allein mit Hilfe von Natronlauge gelang zu 40 bis 80% ja nach verwendeter Laugenmenge. Mittlere Konzentrationen von etwa 0,02 mol/L führten zu den besten Desorptionsergebnissen. Als wesentlich wichtiger für die Höhe des Desorptionserfolges stellte sich jedoch das eingesetzte Volumen der Lauge heraus.

Im Rahmen der Untersuchungen zur Regenerierbarkeit des Eisenoxids durch Anoxidation der adsorbierten Huminstoffe wurde der Einfluss von Ozon auf die unbeladenen Eisenoxidpartikel untersucht. Mit Hilfe von Zetapotentialmessungen, Röntgendiffraktometrie- und Mössbaueruntersuchungen konnten keinerlei Veränderungen bis zu Ozonkonzentrationen von 110 mg O3/g TS nachgewiesen werden.

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