MOE-Fellowship: Iliana Gushterova

Determination und Entfernung von anorganischen und organischen Stoffen von Grundwasser und Abwasser

Determination und Entfernung von anorganischen und organischen Stoffen von Grundwasser u. AbwasserElimination von Tensiden aus Abwasser der KosmetikindustrieZielsetzungReines Wasser ist ein Laborprodukt. Natürliche Wässer sind niemals rein, sondern enthalten eine Reihe von echt gelösten oder dispergierenden Stoffen, deren wichtigste im folgenden zusammengefasst sind: Kationen , Anionen , Gelöste Gase, Anorganische und organische Trübstoffe, Gelöste organische Stoffe, Mikroorganismen. Aus diesem Grund sterben wir nicht die Elimination aller Wasserzusätzte an, sonder nur die, die schädlich für die Natur und darin lebenden Organismen sind. Genau solche Stoffe sind die Tensiden.Mittels Fenton´s Reagenz (Oxidations- und Desinfektionsmittel) wird der Tensid- und somit der CSB-Gehalt im Abwasser der Kosmetikindustrie entfernt. Da in diesem Industriebereich täglich verschiedene Produkte gefertigt werden, ist die Zusammensetzung des Abwassers sehr unterschiedlich und unterliegt starken Konzentrationsschwankungen. Es ist daher wichtig mit dem Oxidationsmittel ein breites Spektrum organischer Stoffe zu eliminieren. Außerdem wirkt Fenton´s Reagenz als gutes Desinfektionsmittel und verbessert somit die Wasserqualität.EinleitungFenton´s Reagenz ist ein Gemisch aus Wasserstoffperoxid (H2O2) und Fe(II)-Salzen aus dem Hydroxylradikale, Hydroxidanionen und Eisen(III)-Salze.Das Hydroxylradikale ist ein sehr starkes Oxidationsmittel und kann sich an Doppelbindungen anlagern oder aus Verbindungen Wasserstoffatome herausschlagen und so zu Wasser reagiren, wobei allerdings ein anderes Radikal entsteht.Tensid- bzw. CSB-Elimination mittels Fenton´s Reagenz aus einem Abwasser der Kosmetikindustrie. CSB ist ein Maß für die Summe aller im Wasser vorhandenen, unter bestimmten Bedingungen oxidierbaren Stoffe. Der chemische Sauerstoffbedarf dient insbesondere als Summenparameter zur Quantifizierung der Belastung von Abwasser mit organischen Stoffen.Tenside kommen im industriellen aber auch im häuslichen Abwasser in großen Menge vor. Da die nicht vollständig biologisch abgebaut werden könen und oft toxische Abbauprodukte entstehen, ist eine Elimination aus dem Prozessabwasser verarbeitender Industriebetriebe von großem Nutzen für die Umwelt. Auch für die Unternehmen selbst würde eine Elimination einen großen ökonomischen Vorteil bedeuten, da somit eine Reduzierung der Abwasserkosten erfolgen würde.Tenside, sind Substanzen, die die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit oder die Grenzflächenspannung zwischen zwei Phasen herabsetzen. Alle Tenside sind aus einem unpolaren und einem polaren Teil (funktionelle Gruppen) aufgebaut. Als unpolare teil dient immer eine Alkylgruppe. Der polare Teil kann verschiedenen aufgebaut sein. In Kosmetikindustrie werden hauptsächtlich Sodium Laureth Sulphate (anionisches Tensid) und Disodium Cocoamphodiacetate (amphoteres Tensid) verwendet. Die Abbildung 1 zeigt den weltweiten Verbrauch an Tensiden. Wie die Abbildung zeigt, sind die Anwendungsmögligkeiten der Tenside breitgefächertIn der Technik werden Membranen in vielfacher Weise eingesetzt, um Stoffe voneinander zu trennen. Membrantrennverfahren sind den mechanischen Trennverfahren (Nanofiltration (NF), Ultrafiltration (UF), Vakuumfiltration (VF)) zuzuordnen. In den durchgeführten Versuchen, wurde verglichen welches Trennverfahren für diese Abwasserart am besten geeignet ist. Mikrobiologische Beshtimmung – Desinfektion Durch die Bildung von Hydroxyl-Radikalen, die schädlich auf Mikroorganismen wirken, ist Fenton´s Reagenz ein gutes Desinfektionsmittel. In den durchgeführten Versuchen wurden die Gesamtcoliformen Keime bestimmt. Zu den Gesamtcoliformen Keimen gehören u. a. Escherichia coli, Enterobacter aerogenes, Proteus vulgaris, Salmonella enteritidis, Shigella dysenteriae, Staphylococcus aureus. Sie sind ein Indikator für die fäkale Verschmutzung von Wasser. VersuchsprogrammDie CSB-Elimination wird durch zwei verschiedene Verfahren erreicht. Zum einen durch die Oxidation der Wasserinhaltsstoffe und andererseits durch die mechanische Abtrennung anhand der Filtration. Es wurden verschiedene Versuchsreihen gestartet. Versuchsreihe A: Vergleich verschiedener FiltrationsmethodenVersuchsreihe B: Vergleich verschiedener Konzentrationen von Fentons Reagenz zur CSB-Elimination mittels Oxidation

AZ: 30007/043

Zeitraum

01.03.2007 - 29.02.2008

Land

Bulgarien

Institut

Universität Fridericiana Karlsruhe (TH)
Institut für Wasser und Gewässerforschung
Herrn Prof. Erhard Hoffmann

Betreuer

Prof. Erhard Hoffmann