Über Aquaferrox®

Aquaferrox® besteht aus speziell aufbereiteten Goethit-Partikeln, die – in kolloidaler Form stabilisiert – in den Untergrund injiziert werden. Nach kontrollierter Ausbreitung werden sie an der Aquifermatrix immobilisiert und bilden somit eine in situ Adsorptionsbarriere aus, die vom Grundwasser durchflossen wird. Durch die hohe Affinität von Schwermetallen und Halbmetallen (z.B. As) zu Aquaferrox® können diese Kontaminanten vor Ort immobilisiert werden, ohne auf energie- und kostenintensive Maßnahmen wie pump-and- treat, Auskofferung oder Bodenwäsche zurückzugreifen.

  • Ermöglicht die nachhaltige Immobilisierung von gelösten Schwermetall- und Halbmetall-Ionen/-Komplexen im Grundwasser durch Adsorption.
  • Ermöglicht einen langanhaltenden Immobilisierungseffekt durch die hohe Adsorptionskapazität und thermodynamische Stabilität der Goethit- Partikel.
  • Ist ökotoxikologisch unbedenklich.
  • Kann mit Standard-Direct Push Systemen injiziert werden.

Eisenoxide sind natürlich vorkommende Minerale, die sich in Böden und Sedimenten aus den Verwitterungsprodukten Fe-haltiger Minerale bilden. Sie besitzen eine hohe spezifische Oberfläche und eine charakteristische Rot-/Orangefärbung. Eisenoxide fungieren als reaktive Schlüsselkomponenten in Böden und sind ebenfalls für die typische Braunfärbung unserer Böden verantwortlich. In der Industrie werden Eisenoxide insbesondere als Pigmente -auch in Lebensmitteln- und als Adsorbermaterialien zur Immobilisierung von Schadstoffen eingesetzt.

Eigenschaten

Patente EU‐Patent 2 334 608,
DE‐Gebrauchsmuster 20 2017 001 526.9
Spezifische Oberfläche 120-200 m2/g-1
Partikelgröße ~ 2 µm
Konzentration ~ 100 g Partikel L-1
Bestandteile
  • speziell behandeltes Eisenoxid
  • Polymer‐basierter Stabilisator
  • Wasser

Adsorptionsmittel für
Metalloide und Schwermetalle

Durch eine Spezialbehandlung von konventionellen Eisenoxiden werden die Eisenoxidaggregate in Aquaferrox® kolloidal stabilisiert und erreichen höhere Adsorptionskapazitäten als unbehandelte bzw. klassisch gemahlene Eisenoxide. Bei Konzentrationen von 1 mg As L-1 im Grundwasser können demnach etwa doppelt so hohe As-Beladungen an Aquaferrox® im Vergleich zu den Eisenoxiden ohne Spezialbehandlung erwartet werden (Abbildung 1).

Eisenoxide haben überwiegend zwischen 7 ≤ pH ≤ 8 ihren Nullladungspunkt (isoelektrischer Punkt, IEP), d.h. bei pH < IEP weisen sie eine Netto-Positiv-ladung und bei pH > IEP eine Netto-Negativladung auf. Die Adsorption von Anionen (z.B. gelöste As-Komplexe im Grundwasser) ist demnach bei pH < IEP elektrostatisch begünstigt, während bei pH > IEP die As-Adsorption weniger effektiv ist. Diese pH-Wert-Abhängigkeit der Adsorption spielt bei Aquaferrox® eine untergeordnete Rolle.

Durch die Spezialbehandlung haben die Oberflächen der Eisenoxid-Partikel in Aquaferrox® auch bei vergleichsweise niedrigen pH-Werten (pH < 7) eine negative Netto-Ladung (höhere Anzahl an negativ geladenen vs. positiv geladenen Ladungsträgern an der Oberfläche; UE = -38 ± 3 mV in Tabelle 1). Trotz dieser Netto-Negativladung der Oberflächen der Eisenoxid-Partikel in Aquaferrox® konnten dennoch höhere Adsorptionsintensitäten im Vergleich zu den Eisenoxiden ohne Spezialbehandlung, aber positiver Netto-Oberflächenladung (pH = 5,7, d.h. pH < IEP; Abbildung 1) erzielt werden. Temporäre Schwankungen des pH-Wertes im Grundwasser auf pH > 7-8 sind daher im Gegensatz zu den konventionellen Eisenoxiden weniger kritisch bzgl. der Adsorptionsleistung von Anionen wie z.B. gelöste As-Spezies im Grundwasser.

Abbildung 1: As-Beladung (Asadsorbiert) unter Gleichgewichtsbedingungen an Aquaferrox® im Vergleich zu Eisenoxiden (FeOx) ohne Spezialbehandlung (ohne bzw. mit klassischer Mahlung) in Abhängigkeit der As-Konzentration in der mobile Phase (Aseq). Hintergrundlösung: synthetisches Grundwasser mit anorganischen Kat- und
Anionen. Marker: beobachtete Werte. Graph: gefittete Freundlich-Isotherme.

Merkmale und Eigenschaften der Aquaferrox®-Suspension

Die Aquaferrox® -Suspension besteht aus ~2 μm Goethit-Aggregaten, was das Handling und die Kontrollierbarkeit der in situ Injektion deutlich erleichtert. Aquaferrox® wird als ~1% (m/V) Eisenoxidsuspension den Untergrund injiziert und besitzt dabei eine sehr niedrige Konzentration ionarer Beistoffe, weshalb die elektrische Leitfähigkeit ähnlich zu natürlichen Grundwässern ist.

Die Einzelkomponenten in Aquaferrox® –Wasser, Goethit und ein organisches Stabilisierungsmittel– sind ökotoxikologisch unbedenklich.

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