DE19747518A1

DE19747518A1 - Verfahren zur Herstellung und zur Anwendung von Adsorptionsmitteln für Schwermetallionen aus wäßigen Lösungen

Info

Publication number: DE19747518A1
Application number: DE1997147518
Authority: DE
Inventors: Detlev Dr Henschel; Claus Dr Otto; Juergen Stadelmann
Original assignee: Individual
Current assignee: HENSCHEL, DETLEV, DR., 28215 BREMEN, DE STADELMANN
Priority date: 1997-10-28
Filing date: 1997-10-28
Publication date: 1999-04-29

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und zur Anwendung von Adsorptionsmitteln für Schwermetallio nen aus wäßrigen Lösungen, die zur Gewinnung von Schwer metallen aus diesen industriell eingesetzt werden.

Die Herstellung von Adsorbern für Schwermetallionen aus wäßrigen Lösungen kann durch bekannte unterschiedliche Adsorbermedien realisiert werden.

So ist es eine bekannte und bewährte Technologie, aus organischer Substanz durch eine gezielte Pyrolyse Koh lenstoffgerüste herzustellen, deren große Oberfläche durch gezielte Aktivierung (z. B. Bildung polarer Grup pen) spezifische Schwermetalle adsorbieren kann.

Weniger gute, aber meßbare Erfolge kann man erzielen, wenn Phytomassen nach einer Trocknung pulverisiert wer den und als Schwermetalladsorber in Form von Filtern zur Reinigung von wäßrigen Phasen eingesetzt werden. Bekannt sind gleichfalls anorganisch strukturierte Materialien mit spezifisch großer Oberfläche, die bei gezielter Po larität die Schwermetalle binden können.

Eine weitere Gruppe der Adsorbersubstanzen sind konstru ierte Polymere. In die Gruppe der polymeren Adsorber ge hören auch die über Peptidverbindungen strukturierten Eiweißkörper. Sie sind in Abhängigkeit vom pH-Wert der wäßrigen Lösung in der Lage, Schwermetallionen aus wäß rigen Lösungen zu binden.

Es ist auch bekannt, Algen als Gattungsbezeichnung für niedere artenreiche Pflanzen in unterschiedlicher Form zur Reinigung von wäßrigen Lösungen einzusetzen. Diese Algen haben im getrockneten Zustand etwa die folgende Zusammensetzung:
20-25% Alginsäure
4-12% Mannit
9-12% Laminarin
7-12% Zellulose
16-23% andere Kohlehydrate.

Algen bzw. deren isolierte Produkte sind in der Lage, Schwermetalle zu speichern.

So ist aus Mazarelli, Natural Chelating Polymers, Ox ford, Pergamon 1973 bekannt, die Alginsäure nach der Isolation als Ionenadsorber erfolgreich zu nutzten. Die Fähigkeit der adsorptiven Bindung von Schwermetallen an Algen ist bekanntlich wesentlich von der Spezie ab hängig und kann, insbesondere durch Adaption der Pflanze über Jahrhunderte, in weiten Grenzen variieren.

Eine vorausschauende Bewertung von Algenspezies hin sichtlich der Wirksamkeit als Schwermetalladsorber aus wäßrigen Lösungen ist ohne Kenntnis von Standortbeson derheiten nicht möglich.

Die Quantität einer Adsorption von Schwermetallionen wird aber in jedem Falle durch die Einheit der Spezies bestimmt.

Das Ziel dieser Erfindung besteht darin, Algensubstrate herzustellen, die unter industriellen Bedingungen in der Lage sind, aus wäßrigen Lösungen Schwermetallionen zu adsorbieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Algensubstraten zu entwickeln, das es gestattet, unter industriellen Bedingungen aus wäßri gen Lösungen Schwermetallionen durch Adsorption zu ele minieren. Desweiteren ist ein Verfahren zur Anwendung des neuen Algensubstrates zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Algen auf festen Nährsubstraten angezogen werden und an schließend die Algen durch spiegelbildliche Veränderung der Lichtquelle gezwungen werden, durch das Nährsubstrat zu wachsen. Hierbei werden Epiphyten und Bakterien abge streift. Die das Nährsubstrat durchwachsenen Algen wer den aus diesem gelöst und in einem sterilen Flüssigme dium zur Biomasseproduktion überführt. Nach erfolgtem Wachstum werden die Algen geerntet und nach üblichen Verfahren bei ≦ 105°C getrocknet.

Mittels einer Aceton- oder Alkoholextraktion wird das Algenpulver konditioniert.

Nach der Entfernung des Restlösemittels aus dem Algen filterkuchen kann das Algensubstrat zur Gewinnung von Schwermetallionen in handelsübliche Filtersysteme ge bracht werden.

Es wurde gefunden, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus vaucheria (xanthophyceae) hergestellten Algensubstrate eine höhere Adsorberleistung gegenüber bekannten technischen Lösungen haben.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es vorteilhaft aber nicht zwingend, die Algensubstrate in Kartuschen zu deponieren und das zu reinigende Wasser durch eine Pumpe mit eingestellter Flußrate durch das Substrat zu schic ken. Es können auch andere technische Lösungen gewählt werden.

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbei spielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

2,1 g eines nach den Erfindungsansprüchen 1 bis 3 herge stellten und gepulverten Algensubstrats wurde in einer Glaspatrone mit einem Längen/Durchmesserverhältnis von 1,25 positioniert.

Eine mit 200 mg/l Kupfer belastete wäßrige Lösung wurde mittels Mikropumpe mit einer Geschwindigkeit von 50 ml/min. durch das Algensubstrat geführt. Nach jeder Mi nute erfolgte am Auslauf der Glaspatrone die Entnahme von Probewasser zur Bestimmung von Kupfer. Die Bestim mung des Kupfers erfolgte nach DIN 38 406 E 7-1.

In Bild 1 ist die Kupferkonzentration in Abhängigkeit von der Durchflußmenge des belasteten Wassers durch das Algensubstrat in der Glaspatrone dargestellt. Danach ist festzustellen, daß das nach dem erfindungsge mäßen Verfahren hergestellte Algensubstrat das mit Kupferionen belastete Wasser nahezu völlig reinigt. Die erzielten Reinigungseffekte weisen das behandelte Wasser als Trinkwasser aus. (TVO Richtwert Kupfer 3 mg/l). Nach einer Aufnahme von 20 g Kupferionen pro kg Algensub strat ist die Aufnahmefähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erschöpft. Das Filtersystem "schlägt" durch.

Beispiel 2

Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Algensubstrat wurde gemäß Versuchsanordnung aus Beispiel 1 mit einer 24 mg/l wäßrigen Quecksilberlösung belastet. Die in Analogie zum Beispiel 1 erzielten Ergebnisse sind in dem Bild 2 dargestellt.

Daraus ist erkennbar, daß das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Algensubstrat hervorragend in der Lage ist, wäßrige Lösungen, die mit Quecksilbersalzen belastet sind, zu reinigen.

Eine Kapazitätsberechnung zum Beispiel 2 weist aus, daß die Adsorberkapazität des Algensubstrates nach dem er findungsgemäßen Verfahren bei 31 g Quecksilber pro 1 kg erfindungsgemäßes Algensubstrat liegt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Adsorptionsmitteln für Schwermetalle aus wäßrigen Lösungen aus Algen, dadurch gekennzeichnet, daß die Alge vaucheria (xantho phyceae) auf einem festen Substratträger angezogen, nach dem Anwachsen durch Verändern der Lichtzufuhr gezwungen wird, diesen Substratträger zu durchwachsen, von dem Substratträger gelöst, in einem sterilen Flüssigmedium zu Phytomasse umgebildet, geerntet und getrocknet wird.

2. Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die getrockneten Algensub strate einer Aceton oder Alkoholextraktion unterworfen werden.

3. Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zellwandmaterial dieser Spezies im technischen Verfahren zur Schwermetallextrak tion benutzt wird.

4. Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung der herge stellten Alge bei einer Temperatur von ≦ 105°C erfolgt.

5. Verfahren zur Anwendung von Adsorptionsmitteln für Schwermetallionen aus wäßrigen Lösungen aus Algen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die belastete wäßrige Lösung mit einer geregelten Geschwindigkeit von 50 ml/min einem mit gepulvertem Algensubstrat gefüllten Behälter zuge führt wird.

6. Verfahren zur Anwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter ein Durch messerverhältnis von 1,25 besitzt.