4.2 Eliminierung von Schadstoffen aus kontaminierten Böden

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Die schonende Behandlung kontaminierter Böden und Feststoffe beruht weitgehend auf wasserchemischen Methoden, wobei die Schadstoffe selektiv eliminiert werden sollen. Ziel ist dabei vornehmlich, den aufbereiteten Boden wieder auszubringen und andere Feststoffe in wiederverwertbarer Form zu erhalten. Die Arbeiten unter "Redoxgradienten" richten sich auf die Entwicklung von in-situ Sicherungsmaßnahmen, insbesondere von Redoxbarrieren, für die Zurückhaltung von Schwermetallen.

Eine enge Kooperation besteht mit Prof. Dr.-Ing. habil. Wolfgang H. Höll der Abteilung Wassertechnologie und Wasserchemie des ITC-WGT am Forschungszentrum Karlsruhe.

Schwerpunkte der Arbeiten:

1) Oxidative Behandlung

2) Reduktive Behandlung

3) Redoxgradienten

4.2.1 Oxidative Behandlung

Oxidative Behandlungsmethoden zum Abbau organischer Kontaminanten. In der Regel erfolgt der Einsatz von Ozon und Ultraschall (OH-Radikale, Wasserstoffperoxid H₂O₂). Anwendung z.B. bei der Bodensanierung durch Ozonierung.

4.2.2 Reduktive Behandlung

Industrielle Abwässer, z.B. aus Galvanikbetrieben, enthalten oft hohe Konzentrationen an verschiedenen Schwermetallen. Um die geforderten Umweltauflagen einhalten zu können, ist eine aufwendige Behandlung der Abwässer nötig. Es besteht daher Bedarf an kostengünstigen und wirkungsvollen Behandlungsprozessen.

Mit dem eingesetzten Behandlungskonzept unter Verwendung von Eisen(0)-Partikeln (siehe Abbildung) wird versucht, die bei der herkömmlichen Behandlung schwermetallhaltiger Abwässer auftretenden Probleme (z.B. Aufsalzung durch Zugabe teurer Chemikalien) durch eine integrierte und aufeinander abgestimmte Behandlung zu lösen. Eisen ist als technisches Produkt kostengünstig verfügbar und außerdem in Form von feinpartikulärem Eisenschrott verwendbar.

Die sauren, schwermetallhaltigen Abwässer wurden in einem Labor-Reaktor mit Eisen(0)-Partikeln versetzt. Die reduzierbaren Bestandteile wie Chrom(VI) werden hierbei unter Auflösung des Eisens reduziert oder, wie Kupfer(II), als Metall zementiert.

Die ausgefallenen Metalle werden vom reduzierten Abwasser abgetrennt. Durch Erhöhung des pH-Wertes durch Zugabe von Hydroxid werden die noch in der Lösung vorhandenen Schwermetallionen als Hydroxide ausgefällt. Zweiwertige Schwemetallionen wie Nickel oder Zink, die im Allgemeinen erhebliche Probleme bei der Elimination verursachen und erst bei hohen pH-Werten ausfallen, können mit den dreiwertigen Schwermetall-Hydroxiden des Eisen und des Chrom mitgefällt werden. Die im Abwasser vorhandenen Eisen(0)-Partikel werden teilweise in die Metallhydroxid-Flocken eingeschlossen und bilden so Verbundflocken, die sowohl die Abtrennung durch Sedimentation verbessern als auch eine magnetische Separation des Schlammes ermöglichen.

Die Magnet-Separation ist ferner geeignet, um abschließend die unverbrauchten Eisen(0)-Partikel vom Hydroxidschlamm abzutrennen und wieder dem Reduktionsschritt zuzuführen. Die Eisen(0)-Partikel laufen somit solange im Kreislauf, bis sie vollständig aufgebraucht worden sind, wodurch Reduktionsmittel eingespart werden kann.

4.2.3 Redoxgradienten

Eliminierung organischer Kontaminanten durch Redoxgradienten. Für den Abbau organischer Verbindungen werden technisch bereits "Reaktive Barrieren" eingesetzt, die aber eine Sanierung lediglich im Abstrom von der Quelle ermöglichen. Der Einsatz von aquatischen Fe(0)-Kolloiden zur Reduktion halogenierter organischer Komponenten und zur Gradientenerzeugung wird als innovatives Lösungskonzept entwickelt.

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