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zur Arsen-, Chrom- und Phosphatentfernung aus Wässern
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Schwertmannit - Adsorbenzien zur Entfernung von Arsen, Chrom, Antimon,Vanadium und Phosphat aus Wässern
‚Passivsysteme‘ mit Schwertmannit-Adsorbenzien
ZusammenfassungVon der G.E.O.S. mbH wurde ein biotechnologisches Auf-bereitungsverfahren für Grubenwässer des Braun-kohlebergbaus entwickelt, bei dem nicht nur weniger Neutra-lisationsmittel als bei der konventionellen Aufbereitung benö-tigt wird, sondern auch das Mineral Schwertmannit(Fe8O8OH6SO4) als Reststoff anfällt.Im Rahmen der vom BMBF geförderten ForschungsprojekteSURFTRAP und SURFTRAP II gelang es Forschern aus Bayernund Sachsen, aus diesem Reststoff granulierte und filterstabile Adsorbenzien herzustellen und deren, im Vergleich zu konventionellen Eisenhydroxid-Adsorbenzienüberragende Adsorptionskapazität und -kinetik gegenüberArsen nachzuweisen.
Ausgangssituation und Stand der TechnikFür die Aufbereitung von Wässern, die mit Schwermetallenoder Metalloiden kontaminiert sind, besteht weltweit einwachsender Bedarf an zuverlässigen, kostengünstigen undnachhaltigen Technologien. So werden z.B. in Deutschlandzahlreiche aktive Wasserbehandlungsanlagen betrieben, umArsen-kontaminierte Altbergbau-Wässer zu reinigen. DieseAnlagen erfordern gut ausgebildetes Fachpersonal und arbei-ten mit einer Zugabe von synthetisch hergestelltemEisen(III)chlorid. Weiterhin sind jedoch auch viele dezentral anfallende Wässeraufzubereiten, um den durch die EU-Wasserrahmenrichtliniegeforderten, guten chemischen Zustand von Grund- undOberflächenwässern zu erreichen. Deren Überleitung in aktive Wasserbehandlungsanlagen ist logistisch und finan-ziell stets unverhältnismäßig aufwendig.
Quelle: G.E.O.S m
bH
Mikrobiell katalysierte Synthese vonSchwertmannit an Aufwuchsträgern
Schwertmannit-Adsorbenzien
Quelle: TU Dresden -IGW
Energieneutrale und wartungsarmeAufbereitung kontaminierter Wässer
Quelle: : TU Dresden IGW
Versuchsanlage zurArsen-Entfernungaus Flutungswässern
Quelle: : TU Dresden IGW
As(V)-Adsorp-tionskinetikverschiedenerAdsorbenzien
Produkt- und VerfahrensbeschreibungFilterstabile, granulierte Adsorbenzien auf Basis des minera-lischen Reststoffes Schwertmannit sind geeignet, in soge-nannten ‚Passivsystemen‘, die energieneutral und nur mitgeringstem Personaleinsatz funktionieren, eine sehr effizienteImmobilisierung von Arsen zu bewirken. Diese Passivsystemefinden überall dort Einsatz, wo Wässer mit vergleichsweise ge-ringen Volumenströmen dezentral anfallen und deren Über-leitung in eine aktive Wasserbehandlungsanlage ineffizient ist.
Vorteile des entwickelten VerfahrensDie Verwertung eines Reststoffes aus einem innovativen Gru-benwasser-Aufbereitungsverfahren zur Herstellung von hoch-reaktiven Adsorbenzien ist nicht nur ökologisch, sondern auchwirtschaftlich vorteilhaft. Da die neuen Schwertmannit-Ad-
sorbenzien (z.B. SHM-sorpX) durch Abgabe von Protonen vonselbst eine positive Oberflächenladung ausbilden, überragtihre Effizienz bei der Entfernung von anionischen Schadstoffenwie dem Arsenat (As(V)) aus Wässern die von Eisenhydroxid-basierten Adsorbenzien deutlich. So konnten in kleinskaligenFilterbettexperimenten 1300 Filterbettvolumen mit einer Auf-enthaltszeit von jeweils 2 Stunden ausgetauscht und maximal36 mg As(V)/g SHM-sorpX adsorbiert werden, bis der LAWA(Länderarbeitsgemeinschaft Wasser) - Maßnahmenschwel-lenwert für Arsen (0,06 mg/L) im Ablauf des Filterbetts über-schritten wurde. Da diese Adsorptionskapazität vierfach überder eines parallel untersuchten Eisenhydroxid-Adsorbenzliegt, kann für den Einsatz von Schwertmannit-Adsorbenzienzur Arsenat-Entfernung aus Wässern eine signifikante Kosteneinsparung in Aussicht gestellt werden.
Weitere Einsatzbereiche für Schwertmannit-Adsorbenzien- Passivsysteme zur Aufbereitung von Wässern, die dem Ar-senat strukturell ähnliche, anionischer Problemstoffeenthalten, insbesondere
(I) zur Phosphat-Entfernung aus kommunalen Abwässern,d.h. der Nachreinigung bei vollbiologischen Kleinklär-anlagen
(II) zur Antimonat-, Chromat- oder Vanadat- Entfernung ausIndustrieabwässern
Entwicklungsstand und Kooperationsanfrage- erfolgreiche Laborversuche mit den neuen Schwertman-nit- Adsorbenzien zur Arsen-Elimination aus Altbergbau-Abwässern abgeschlossen
- laufender Feldversuch (Kleinsäulenversuchsanlage) imBypass einer passiven Wasserbehandlungsanlage für Flu-tungswässer des Uranerzbergbaus mit Unterstützung derWismut GmbH
- Praxispartner für den Einsatz von Schwertmannit in Pas-sivsystemen zur Entfernung von Arsenat, Antimonat,Chromat, Vanadat und Phosphat aus Wässern gesucht
AnsprechpartnerProf. Dr. Stefan Peiffer
[email protected]/surftrap/
Koordinierungsbüro GEOTECHNOLOGIENAlexandra Scherer
Das Projekt SURFTRAP wurde im Rahmen des GEOTECHNOLOGIEN Programmes vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.
