MOE-Fellowship: Piotr Dzien

Rare-Earth Elements (REE) in natural groundwater and surface water – research methodology, scientific application and recovery possibilities

Seltenerdelemente (REE) gewinnen sowohl in der Umweltforschung als auch in modernen Technologien zunehmend an Bedeutung, was den Bedarf an zuverlässigen analytischen Methoden für ihre Bestimmung in natürlichen Wässern sowie in REE-angereicherten Systemen wie sauren Grubenwässern (acid mine drainage, AMD) erhöht. In dieser Studie wird die Leistungsfähigkeit ausgewählter chelatierender, ionenaustauschender und extraktionschromatographischer Harze für die säulenbasierte Festphasenextraktion (SPE) von REE aus wässrigen Proben untersucht, wobei sowohl deionisiertes Wasser als auch natürliches Grundwasser zur Bewertung von Matrixeffekten eingesetzt wurden. Zu den untersuchten Materialien gehörten Chelex 100, Lewatit MDS TP 260, Lewatit MDS 200 H sowie die extraktionschromatographischen Harze LN und RE. Die Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede in der Rückgewinnung der REE, im Elutionsverhalten und in der Matrixtoleranz der getesteten Sorbentien. Chelex 100 erzielte in einfachen Matrizen hohe Rückgewinnungen, war jedoch in Grundwasserproben stark durch gelöste organische Substanz und konkurrierende Ionen beeinflusst. Die Lewatit-Harze banden REE zu stark, um unter säulenbasierten Bedingungen eine effiziente Elution zu ermöglichen. Extraktionschromatographische Harze, insbesondere das LN-Harz, wiesen eine hohe Selektivität gegenüber dreiwertigen REE sowie eine reduzierte Mitelution von Matrixionen auf, zeigten jedoch eine vom Eluenten abhängige Rückgewinnung. Insgesamt unterstreicht die Studie die zentrale Bedeutung der Matrixzusammensetzung und der Sorbentenselektivität für die SPE-basierte Voranreicherung von REE und verdeutlicht die Notwendigkeit einer an die analytischen Zielsetzungen und die Matrixkomplexität angepassten Sorbentenauswahl.

AZ: 30025/028

Zeitraum

17.08.2025 - 16.02.2026

Land

Polen

Institut

Universität Bremen
Fachbereich Geowissenschaften
AG Geochemie & Hydrologie

Betreuer

Prof. Dr. Thomas Pichler