Elektroosmotische Behandlung phenanthrenkontaminierter Tone und Schlämme:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1997
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 15]
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| adam_text | Titel: Elektroosmotische Behandlung phenanthrenkontaminierter Tone und Schlämme
Autor: Czediwoda, Anette
Jahr: 1997
FORTSCHRITTBERICHTE VM DipL-Chem. Anette Czediwoda, Essen Elektroosmotische Behandlung phenanthren- kontaminierter Tone und Schlämme Reihe 15 : Umwelttechnik Nr. 178
V Inhaltsverzeichnis Symbolverzeichnis......................................................................................................VIII Zusammenfassung.........................................................................................................X 1 Einleitung und Aufgabenstellung..............................................................................1 2 Allgemeiner Teil...........................................................................................................4 2.1 Bodenzusammensetzung......................................................................................................4 2.1.1 Körnung..............................................................................................................................4 2.1.2 Tonmineralien.....................................................................................................................4 2.1.3 Huminstoffe........................................................................................................................6 2.1.4 Wassergehalt.......................................................................................................................8 2.2 Transportprozesse................................................................................................................9 2.2.1 Sorption..............................................................................................................................9 2.2.1.1 Adsorption.....................................................................................................................................9 2.2.1.2 Absorption...................................................................................................................................10 2.2.1.3 Durchbruchskurven......................................................................................................................11 2.2.1.4 Modellierung der
Sorption............................................................................................................11 2.2.1.5 Einflußgrößen der Sorption..........................................................................................................12 2.2.1.6 Desorption...................................................................................................................................13 2.2.1.7 Sorption nichtionischer Tenside an Boden.....................................................................................14 2.2.1.8 Sorptionsmechanismen für PAK...................................................................................................14 2.2.2 Diffusion............................................................................................................................15 2.2.3 Konvektive Strömung........................................................................................................16 2.2.4 Elektroosmose.................................................................................................. 16 2.2.4.1 Elektrochemische Doppelschicht...................................................................................................16 2.2.4.2 Theorien zur Berechnung des elektroosmotischen Wasservolumenstroms.......................................18 2.2.4.3 Einflußgrößen des elektroosmotischen Wasservolumenstroms.......................................................21 2.2.5 Ionenmigration...................................................................................................................23 2.2.6 Chemische Prozesse...........................................................................................................24 2.3 Elektrokinetische Bodensanierung.....................................................................................24 2.3.1
Historisches........................................................................................................................24 2.3.2 Organische Verbindungen...................................................................................................25 2.3.3 Weitere Anwendungsmöglichkeiten....................................................................................27 2.4 Mobilisierung von schwerloslichen Schadstoffen...............................................................28 2.4.1 Solubilisierung durch Huminstoffe......................................................................................28 2.4.2 Solubilisierung durch Tenside.............................................................................................28 2.4.3 Solubilisierung durch Alkohole...........................................................................................31
VI 3 Durchführung der Versuche und Meßergebnisse...................................................32 3.1 Charakterisierung der Materialien....................................................................................32 3.1.1 Leitungswasser..................................................................................................................32 3.1.2 Kaolinton und Huminsäure.................................................................................................32 3.1.3 Originalschlamm................................................................................................................33 3.1.3.1 Allgemeines.................................................................................................................................33 3.1.3.2 Kontamination.............................................................................................................................33 3.1.3.3 Organischer Kohlenstoffgehalt (TOC)..........................................................................................33 3.1.3.4 Schüttdichte und Sättigungswassergehalt.....................................................................................34 3.1.4 Kontaminanten...................................................................................................................34 3.1.5 Tenside..............................................................................................................................35 3.1.5.1 Untersuchte Produkte..................................................................................................................35 3.1.5.2 Kritische Micellbildungskonzentration (cmc)................................................................................36 3.2 Analytik...............................................................................................................................36 3.2.1
Probenvorbereitung............................................................................................................36 3.2.1.1 Flüssigproben..............................................................................................................................36 3.2.1.2 Feststoflproben...........................................................................................................................37 3.2.2 Gaschromatographie..........................................................................................................37 3.2.2.1 Allgemeine Bedingungen..............................................................................................................37 3.2.2.2 Phenanthren und Docosan............................................................................................................37 3.2.2.3 Mineralöl in Realproben..............................................................................................................38 3.2.2.4 Tenside.......................................................................................................................................39 3.3 Adsorptionsgleichgewichte.................................................................................................40 3.3.1 Versuchsdurchfuhrung.......................................................................................................40 3.3.2 Tensid/ Wasser - Boden.....................................................................................................40 3.3.2.1 Reiner Kaolinton.........................................................................................................................40 3.3.2.2 Abhängigkeit vom Huminsäuregebalt...........................................................................................41 3.3.3 Schadstoff 1 Tensid/ Wasser - Boden...................................................................................42
3.3.3.1 Abhängigkeit vom Tensid..................................................... 42 3.3.3.2 Phenanthren................................................................................................................................43 3.3.3.3 Docosan......................................................................................................................................46 3.3.4 Schadstoff Alkohol/ Wasser - Boden.................................................................................46 3.3.4.1 Mobilisierungsversuche...............................................................................................................46 3.3.4.2 Verteilungskoeffizienten..............................................................................................................47 3.3.4.3 Ongmalschlamm.........................................................................................................................49 3.4 Labormeßzelle.....................................................................................................................49 3.4.1 Versuchsaufbau..................................................................................................................49 3.4.2 Probenansatz......................................................................................................................50 3.4.3 Versuchsdurchfuhrung.......................................................................................................51 3.4.4 Nichtionisches Tensid als Lösungsvermittler.......................................................................51 3.4.4.1 Versuche mit reinem Kaolinton....................................................................................................51 3.4A.2 Versuche mit Huminsäure............................................................................................................ 5 g 3.4.4.3 Versuche mit
Originalschlamm.................................................................................................... 59
vn 3.4.5 Isopropanol als Lösungsvermittler......................................................................................61 3.4.5.1 35% Isopropanol..........................................................................................................................61 3.4.5.2 50% Isopropanol..........................................................................................................................61 3.4.5.3 Originalschlamm mit 50% Isopropanol.........................................................................................62 3.4.6 Versuche ohne Lösungsvermittler.......................................................................................64 4 Auswertung und Diskussion....................................................................................65 4.1 Auswertemethodik..............................................................................................................65 4.1.1 Allgemeines........................................................................................................................65 4.1.2 Durchbruchskurven............................................................................................................65 4.1.3 Beladungsprofile im Boden.................................................................................................67 4.1.4 Massenbilanz......................................................................................................................68 4.2 Elektroosmotischer Wasservolumenstrom.........................................................................68 4.2.1 Allgemeines........................................................................................................................68 4.2.1.1 Reproduzierbarkeit.......................................................................................................................68 4.2.1.2 Theoretischer
Wert.......................................................................................................................69 4.2.2 Einfluß der Ionenstärke......................................................................................................70 4.2.3 Einfluß des Alkoholgehalts.................................................................................................71 4.3 Elektroosmotische Behandlung mit nichtionischem Tensid..............................................74 4.3.1 Tensiddurchbruch...............................................................................................................74 4.3.1.1 Durchbruchskurven......................................................................................................................74 4.3.1.2 Vergleich mit Schüttelversuchen...................................................................................................75 4.3.2 Phenanthren-Austrag..........................................................................................................76 4.3.2.1 Vergleich mit Tensidaustrag.........................................................................................................76 4.3.2.2 Vergleich mit Berechnungen.........................................................................................................78 4.3.2.3 Vorhersage der Sanierungsdauer...................................................................................................79 4.4 Elektroosmotische Behandlung mit Isopropanol...............................................................81 4.4.1 Beladungsprofile im Boden.................................................................................................81 4.4.2 Durchbruchskurven............................................................................................................82 4.4.3 Entfernung von
Cadmium-Ionen.........................................................................................83 4.5 Stabilität des Phenanthrens im elektrischen Feld..............................................................83 4.6 Energiebedarf......................................................................................................................84 4.7 Anwendbarkeit des Verfahrens und Ausblick...................................................................85 5 Anhang.......................................................................................................................86 5.1 Meßergebnisse aus den Säulenversuchen mit nichtionischem Tensid (NT)..............................86 5.2 Meßergebnisse aus den Säulenversuchen mit Isopropanol (DP) und ohne Lösungsvermittler (B)...................................................................................................88 6 Literatur......................................................................................................................90
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