Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Projektes war die Weiterentwicklung des f\u00fcr die Entw\u00e4sserung keramischer Massen an derTU Ilmenau entwickelten Druckelektroosmoseverfahrens f\u00fcr Einsatzaufgaben in der Umweltschutztechnik. Darin zeichneten sich zwei wesentliche Aufgabenfelder ab, die Beschleunigung der Entw\u00e4sserung und Verringerung der Restfeuchte im Filterkuchen sowie die Abreicherung von Schadstoffionen.
\nF\u00fcr die Versuche im Vorhaben wurden folgende Materialien ausgew\u00e4hlt: W\u00e4lzoxid beim Zinkrecycling (B.U.S. Freiberg) zur Entfernung der Schadstoffionen Cl- und F-; Hafenschlick Hamburg zur Abreicherung von Schwermetallionen aus schwach kontaminierten Erden; Soleschlamm der Chlor-Alkali-Elektrolyse (Buna GmbH) zur Beschleunigung der Filtration und geringen Restfeuchte; Kl\u00e4rschlamm Apeldoorn (Ver-Tech Treatment Systems, Holland) zur Entfernung von Geruchsstoffen, z. B. Ammonium, Phosphatierschlamm und Mischschlamm (Opel Eisenach) zur Verringerung der Eluatwerte und Beschleunigung der Filtration<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenMit den genannten Substanzen wurden insgesamt 84 Abpressversuche und Analysen durchgef\u00fchrt. Die Filtrationsversuche erfolgten mit einer von der Firma KERuUM Ingenieurb\u00fcro f\u00fcr Verfahrens- und Entw\u00e4sserungstechnik Neuhaus-Schierschnitz gefertigten Druckelektroosmose-Laboranlage.
\nF\u00fcr die Ausbildung der Entw\u00e4sserungskammer wurde nicht das \u00fcbliche Prinzip der Filterpresse gew\u00e4hlt, sondern eine Kolben-Zylinder-Vorrichtung, die eine gr\u00f6\u00dfere Flexibilit\u00e4t bez\u00fcglich der einzuf\u00fcllenden Mengen und der elektrischen Felder erm\u00f6glicht. Die Elektroden hatten in der Standardbest\u00fcckung Allround-Filtertuch\/ Edelstahlgewebe eine wirksame Filterfl\u00e4che von 2 x 63,6 cm2.
\nMit dieser Anlage war es m\u00f6glich, die Filtration unter dem Einfluss eines elektrischen Gleichfeldes ablaufen zu lassen. Die daraus resultierende so genannte Druckelektroosmoseentw\u00e4sserung war die drei Wirkprinzipien gekennzeichnet: Druckfiltration – Elektrophorese – Elektroosmose.
\nIm Ergebnis des Projektes wurde der Abschlussbericht von 03\/1996 vorgelegt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Filtrationsbeschleunigung und Verringerung der Filterkuchenfeuchte
\nIm Vergleich zu den traditionellen Filtrationsverfahren lie\u00dfen sich durch Druckelektroosmose die meisten Suspensionen schneller entw\u00e4ssern, und es wurden auch geringere Restfeuchten im Filterkuchen erzielt. Das diesem Sachverhalt zugrunde liegende Wirkprinzip resultierte aus der Wanderung hydratisierter Kationen in Richtung Katode- der Elektroosmose.
\nGrunds\u00e4tzlich war es m\u00f6glich, auch durch Erh\u00f6hung des Filtrationsdruckes zu diesem Ergebnis zu kommen. Es erschien jedoch nur wenig sinnvoll, weil der Aufwand und die Kosten f\u00fcr die Auslegung der Filterpresse, z. B. f\u00fcr die Realisierung h\u00f6herer Schlie\u00dfkr\u00e4fte, extrem anstiegen.
\nDer Wirkungsgrad der Druckelektroosmose war von den elektrostatischen Verh\u00e4ltnissen in der Suspension abh\u00e4ngig. Besonders deutlich zeigte sich der Einfluss des elektrischen Feldes bei der Entw\u00e4sserung von Hafenschlick (Hamburg) und Soleschlamm (Buna GmbH). Hier wurden neben der Beschleunigung der Filtration auch deutlich verringerte Restfeuchten nachgewiesen.
\nAls wenig wirksam erwies sich das Druckelektroosmoseverfahren f\u00fcr den VerTech-Schlicker Apeldoorn. Der Aufbau dieses Materials und die elektrostatischen Verh\u00e4ltnisse in der Suspension erm\u00f6glichten keine wirksame Elektroosmose, jedenfalls nicht ohne Zus\u00e4tze.
\nAbreicherung von Anionen
\nDie Versuche zur Abreicherung von Chlor und Fluor mittels Druckelektroosmose brachten folgende Ergebnisse: Durch den Einfluss des elektrischen Gleichfeldes w\u00e4hrend der Filtration ergeben sich gravierende Unterschiede f\u00fcr die an der Anode und Katode ausgetragenen Filtratmengen, pH-Werte sowie deren Chlor- und Flourgehalte. Als effektivste Methode zur Abreicherung von Anionen erwies sich das Sp\u00fclen des Filterkuchens in Richtung Anode bei gleichzeitiger Einwirkung eines elektrischen Feldes. Mit dieser Methode ist es m\u00f6glich, gel\u00f6ste Anionen in k\u00fcrzester Zeit nahezu quantitativ zu entfernen. Probleme k\u00f6nnen entstehen, wenn, wie z. B. beim W\u00e4lzxid, das Fluor teilweise als schwerl\u00f6sliches CaF2 vorliegt.
\nAbreicherung von Schwermetallen
\nIn L\u00f6sung befindliche Kationen wanderten zur Katode und wurden, da die Hauptstr\u00f6mungsrichtung des Filtrates in der Regel zur Katode gerichtet war, leicht ausgetragen. Die Abreicherung von Schwermetallen, die an den Substanzen Hafenschlick Hamburg und Mischschlamm Opel Eisenach untersucht wurde, verlief nach einem v\u00f6llig anderen Mechanismus. Der Austrag der Ionen erfolgte nicht \u00fcber die Katode, was erwartet worden war, sondern \u00fcber die Anode. Unter dem Einfluss des elektrischen Feldes ver\u00e4nderten sich die pH-Werte in der Umgebung der Elektroden. Die extrem saure Umgebung in Anodenn\u00e4he und die Bildung von Sauerstoff in statu nascendi f\u00fchrten zu einem Anodenfiltrat, dass dem einer oxydierenden S\u00e4ure gleich kam. Verbindungen, wie Schwermetallsulfide oder -karbonate, wurden unter diesen Bedingungen aufgel\u00f6st und mit dem Anodenfiltrat ausgetragen, w\u00e4hrend das alkalische Katodenfiltrat nahezu keine Schwermetallionen enthielt. Die Schwermetall\u00fcberf\u00fchrung in das Anodenfiltrat lie\u00df sich noch verst\u00e4rken, wenn der Filtration ein oder mehrere Sp\u00fclvorg\u00e4nge nachgeschaltet wurden und als Sp\u00fclfl\u00fcssigkeit das bereits ausgetragene saure Anodenfiltrat Verwendung fand.
\nMit einer solchen Verfahrenstechnik konnten zwei Zielstellungen verfolgt werden, n\u00e4mlich die weitgehende Entfernung von Schwermetallionen aus schwach kontaminierten Materialien und die R\u00fcckgewinnung von Schwermetallen aus stark kontaminierten Materialien.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Adresse: Technische Universit\u00e4t Ilmenau, Postfach 327, 98684 Ilmenau, Telefon: 03677-69-2801, 03677-691802,
\nAnsprechpartner: Herr Dr.-Ing. habil. Kr\u00fcger<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das Projekt als solches wurde von der TU Ilmenau fachlich qualifiziert durchgef\u00fchrt. Eine wesentliche Weiterentwicklung des Verfahrens gelang jedoch im Projekt nicht, sondern es wurde die Anwendbarkeit des Verfahrens auf konkrete Modellstoffe untersucht. Auch angesichts der gutachterlichen Anmerkungen zum Projektbericht und der eher eingeschr\u00e4nkten Perspektiven des Verfahrens wurde die Errichtung und Testung einer Pilotanlage von der TU Ilmenau nicht weiter verfolgt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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