Schwertmannit - Adsorbenzien zur Entfernung von Arsen, Chrom, Antimon, Vanadium und Phosphat aus W채ssern
Quelle: TU Dresden -IGW
Energieneutrale und wartungsarme Aufbereitung kontaminierter Wässer
Quelle: G.E.O.S mbH
‚Passivsysteme‘ mit Schwertmannit-Adsorbenzien
Mikrobiell katalysierte Synthese von Schwertmannit an Aufwuchsträgern
Zusammenfassung Von der G.E.O.S. mbH wurde ein biotechnologisches Aufbereitungsverfahren für Grubenwässer des Braunkohlebergbaus entwickelt, bei dem nicht nur weniger Neutralisationsmittel als bei der konventionellen Aufbereitung benötigt wird, sondern auch das Mineral Schwertmannit (Fe8O8OH6SO4) als Reststoff anfällt. Im Rahmen der vom BMBF geförderten Forschungsprojekte SURFTRAP und SURFTRAP II gelang es Forschern aus Bayern und Sachsen, aus diesem Reststoff granulierte und filterstabile Adsorbenzien herzustellen und deren, im Vergleich zu konventionellen Eisenhydroxid-Adsorbenzien überragende Adsorptionskapazität und -kinetik gegenüber Arsen nachzuweisen.
Schwertmannit-Adsorbenzien
Ausgangssituation und Stand der Technik Für die Aufbereitung von Wässern, die mit Schwermetallen oder Metalloiden kontaminiert sind, besteht weltweit ein wachsender Bedarf an zuverlässigen, kostengünstigen und nachhaltigen Technologien. So werden z.B. in Deutschland zahlreiche aktive Wasserbehandlungsanlagen betrieben, um Arsen-kontaminierte Altbergbau-Wässer zu reinigen. Diese Anlagen erfordern gut ausgebildetes Fachpersonal und arbeiten mit einer Zugabe von synthetisch hergestelltem Eisen(III)chlorid. Weiterhin sind jedoch auch viele dezentral anfallende Wässer aufzubereiten, um den durch die EU-Wasserrahmenrichtlinie geforderten, guten chemischen Zustand von Grund- und Oberflächenwässern zu erreichen. Deren Überleitung in aktive Wasserbehandlungsanlagen ist logistisch und finanziell stets unverhältnismäßig aufwendig.
Produkt- und Verfahrensbeschreibung Filterstabile, granulierte Adsorbenzien auf Basis des mineralischen Reststoffes Schwertmannit sind geeignet, in sogenannten ‚Passivsystemen‘, die energieneutral und nur mit geringstem Personaleinsatz funktionieren, eine sehr effiziente Immobilisierung von Arsen zu bewirken. Diese Passivsysteme finden überall dort Einsatz, wo Wässer mit vergleichsweise geringen Volumenströmen dezentral anfallen und deren Überleitung in eine aktive Wasserbehandlungsanlage ineffizient ist. Vorteile des entwickelten Verfahrens Die Verwertung eines Reststoffes aus einem innovativen Grubenwasser-Aufbereitungsverfahren zur Herstellung von hochreaktiven Adsorbenzien ist nicht nur ökologisch, sondern auch wirtschaftlich vorteilhaft. Da die neuen Schwertmannit-Ad-
Quelle: : TU Dresden IGW
Quelle: : TU Dresden IGW
As(V)-Adsorptionskinetik verschiedener Adsorbenzien
Versuchsanlage zur Arsen-Entfernung aus Flutungswässern
sorbenzien (z.B. SHM-sorpX) durch Abgabe von Protonen von selbst eine positive Oberflächenladung ausbilden, überragt ihre Effizienz bei der Entfernung von anionischen Schadstoffen wie dem Arsenat (As(V)) aus Wässern die von Eisenhydroxidbasierten Adsorbenzien deutlich. So konnten in kleinskaligen Filterbettexperimenten 1300 Filterbettvolumen mit einer Aufenthaltszeit von jeweils 2 Stunden ausgetauscht und maximal 36 mg As(V)/g SHM-sorpX adsorbiert werden, bis der LAWA (Länderarbeitsgemeinschaft Wasser) - Maßnahmenschwellenwert für Arsen (0,06 mg/L) im Ablauf des Filterbetts überschritten wurde. Da diese Adsorptionskapazität vierfach über der eines parallel untersuchten Eisenhydroxid-Adsorbenz liegt, kann für den Einsatz von Schwertmannit-Adsorbenzien zur Arsenat-Entfernung aus Wässern eine signifikante Kosteneinsparung in Aussicht gestellt werden.
Weitere Einsatzbereiche für Schwertmannit-Adsorbenzien - Passivsysteme zur Aufbereitung von Wässern, die dem Arsenat strukturell ähnliche, anionischer Problemstoffe enthalten, insbesondere (I) zur Phosphat-Entfernung aus kommunalen Abwässern, d.h. der Nachreinigung bei vollbiologischen Kleinkläranlagen (II) zur Antimonat-, Chromat- oder Vanadat- Entfernung aus Industrieabwässern
Entwicklungsstand und Kooperationsanfrage - erfolgreiche Laborversuche mit den neuen Schwertmannit- Adsorbenzien zur Arsen-Elimination aus AltbergbauAbwässern abgeschlossen - laufender Feldversuch (Kleinsäulenversuchsanlage) im Bypass einer passiven Wasserbehandlungsanlage für Flutungswässer des Uranerzbergbaus mit Unterstützung der Wismut GmbH - Praxispartner für den Einsatz von Schwertmannit in Passivsystemen zur Entfernung von Arsenat, Antimonat, Chromat, Vanadat und Phosphat aus Wässern gesucht
Ansprechpartner Prof. Dr. Stefan Peiffer s.peiffer@uni-bayreuth.de www.bayceer.uni-bayreuth.de/surftrap/
Koordinierungsbüro GEOTECHNOLOGIEN Alexandra Scherer kontakt@geotechmarket.de www.geotechmarket.de
Das Projekt SURFTRAP wurde im Rahmen des GEOTECHNOLOGIEN Programmes vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.