Büro
für Altlastenerkundung und Umweltforschung
Dr.
Rainer Haas
Stadtwaldstr.
45a, D-35037 Marburg, Tel.: 06421/93084, Fax: 06421/93073
email:
haasr@gmx.net
- Imprägnierte
Filterpapiere für die Wasserreinigung
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1Rainer
Haas
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1 Büro für
Altlastenerkundung und Umweltforschung, Stadtwaldstr. 45a, D-35037
Marburg
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Zusammenfassung
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Mit imprägnierten
Filtermaterialien ist es möglich, die Schwermetalle Blei,
Kupfer und Nickel sowie Arsen durch Sorption bzw. chemische Bindung
aus Wasser zu entfernen. Bei 24stündiger Einwirkungszeit wurden
Reduktionsraten von 97% bis > 99,9% erreicht.
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Schlagwörter: Arsen; Blei;
Filter; Kupfer; Nickel; Schwermetalle, Sorption von; Schwermetalle,
Wasserreinigung
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Abstract
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With special filter materials it is
possible to eliminate the heavy metals lead, copper and nickel and
arsenic from water by sorption resp. chemical bounding. After a
reaction time of 24 hours the reduction rates were between 97% and
>99,9%.
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Keywords: Arsenic; copper;
filter; heavy metals, sorption of; heavy metals, water purification;
lead; nickel
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1 Einleitung
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Wasserverunreinigungen mit
Schwermetallen und Halbmetallen sind sowohl im Trinkwasser- als auch
im Abwasserbereich bedenklich, da viele dieser Kationen, z.B. Blei,
Quecksilber, Kupfer, Nickel, Arsen und Antimon, ein erhebliches
human- und ökotoxikologisches Potential besitzen.
Kontaminationen des Trinkwassers können geogen bedingt sein
(z.B. Arsen), aber auch aus hausseitigen Emissionen (alte
Leitungssysteme) stammen.
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Vor diesem Hintergrund wurden von uns
speziell beschichtete, sorptionsaktiv imprägnierte
Filtermaterialien zur Eliminierung toxischer Kationen aus Wasser
entwickelt und auf ihre Wirksamkeit mit dotiertem Wasser überprüft.
Die Ergebnisse dieser Versuche sind im folgenden dargestellt.
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2 Experimentelles
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Handelsübliche Kaffefilter wurden
in einem mehrstufigen Imprägnierungsverfahren mit einer
sorptionsaktiven Imprägnierung auf der Basis von Eisensalzen
versehen. Mit zwei Modellwässern wurde in drei Versuchsreihen
die Wirksamkeit der imprägnierten Papiere getestet. Die
chemisch-analytischen Untersuchungen der behandelten und
unbehandelten Modellwässer auf Kupfer, Blei, Nickel und Arsen
wurde mit Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) durchgeführt.
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1) Simulation der
Trinkwasserreinigung durch Filtration
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Mit Kationen-Standardlösungen
wurde durch Dotierung von dest. Wasser ein Modellwasser A
hergestellt, welches 1910 µg/l Kupfer, 100 µg/l Nickel,
120 µg/l Blei und 4,5 µg/l Arsen enthielt. Durch eine
imprägnierte Filtertüte wurde 500 ml Modellwasser A
zweimal filtriert (Dauer: je 2 min).
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2) Simulation der
Trinkwasserreinigung durch Sorption
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250 ml Modellwasser A wurde mit
0,8 g zerkleinertem, imprägniertem Filtermaterial (1 * 1 cm)
versetzt und geschüttelt. Nach einer Einwirkungszeit von 24
Stunden bei Raumtemperatur wurde das Filtermaterial abgetrennt.
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3) Simulation der Reinigung eines
industriellen Abwassers
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Im Rahmen einer konkreten
Fragestellung wurden 1,8 l dest. Wasser, 2 g Natriumhuminat (als
sog. Nußbeize) und 200 ml eines industriellen
Bleischlamm-Abwassers gemischt. Der pH-Wert der Lösung wurde zu
pH 9,9 gemessen. Nach 12 Stunden wurde die Lösung filtriert
(Modellwasser B). Die Blei-Konzentration in Modellwasser B
wurde mit AAS zu 110 mg/l bestimmt.
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10 g imprägniertes Filterpapier
(1 * 1 cm) wurde in ein Glasrohr mit einer lichten Weite von 5 cm
gefüllt und beidseitig mit Laborwatte umschlossen. Mit einer
Schlauchpumpe wurde das Modellwasser B von unten nach oben
durch die Filterschicht gepumpt (Flußrate: 3,5 ml/min). Die
ersten 250 ml des so gefilterten Wassers wurden verworfen, die
nächsten 50 ml zur Analyse verwandt.
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3 Ergebnisse und
Diskussion
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Nach zweimaliger Filtration des
Modellwassers A wurden mit AAS folgende Kationen-Gehalte
bestimmt: Arsen: 3,1 µg/l, Reduktion: 31%; Kupfer: 1060 µg/l,
Reduktion: 45%; Nickel: 84 µg/l, Reduktion: 16% und Blei: 41
µg/l, Reduktion: 66%.
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Nach 24stündigem Einwirken des
imprägnierten Filtermaterials wurden wesentlich höhere
Reduktionsraten erzielt: Arsen: 0,2 µg/l, Reduktion: 96%;
Kupfer: < 1 µg/l, Reduktion > 99,9%; Nickel: 2,6 µg/l,
Reduktion: 97,4% und Blei: < 1 µg/l, Reduktion > 99%.
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Im industriellen Abwasser,
Modellwasser B, wurden nach Filtration durch das imprägnierte
Filtermaterial der Bleigehalt zu 64 mg/l bestimmt, dies entspricht
einer Reduktion des Bleigehaltes um 42%.
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Die Reduktion von Arsen beruht auf der
Bildung von Eisenarsenat mit den in der Imprägnation der
Filterpapiere enthaltenen Eisen(III)-Ionen. Die Reduktion von
Kupfer, Nickel und Blei beruht auf sorptiven Effekten.
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Die Ergebnisse zeigen, daß die
von uns entwickelten Filtermaterialien sowohl Reinigung von
Trinkwasser als auch zur industriellen Abwasserreinigung geeignet
sind. Durch Modifikation der Imprägnierung und der
Einwirkungszeit kann das Verfahren für den jeweiligen
Anwendungszweck optimiert werden [1,2,3].
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4 Literatur
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[1] Oeste, F.D., Haas, R. (1998):
Filterpapier für die Wasserreinigung. Patentanmeldung v.
20.4.98, Az.: 19817395.4
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[2] Oeste, F.D., Haas, R. (1998):
Imprägnierte Fasermaterialien zur Wasser-, Getränke- und
Nahrungsmittelreinigung. Patentanmeldung v. 16.9.98, Az.:19842528.7
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[3] Oeste, F.D., Haas, R. (1998):
Verfahren zur Wasserreinigung durch Rein-Tauchen. Patentanmeldung v.
16.11.98, Az.: 19853158.3
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Weiterführende Informationen
zu diesem Thema können per email (haasr@gmx.net)
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angefordert werden.
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Grundlage dieses Beitrages ist eine
Publikation, die bei UWSF-Z. Umweltchem. Ökotox.
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eingereicht wurde.
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Herausgeber von UWSF-Z. Umweltchem.
Ökotox. ist der ecomed-Verlag, Rudolf-Diesel-Str. 3, D-8689
Landsberg (http://www.ecomed.de/journals.htm)
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