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unilogo Universität Stuttgart
Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung - IWS

Abstract

 
   

"Reaktivität und Langzeitstabilität von nullwertigem Nano-Eisen bei der Sanierung von CKW-Schadensfällen in Grundwasserleitern"

In den letzten Jahren werden für die Sanierung von Schadensfällen in Grundwasserleitern mit leichtflüchtigen chlorierten Kohlenwasserstoffen (LCKW) immer öfter reaktive Wände eingesetzt. Dabei hat sich der Einsatz von elementarem Eisen als Reduktionsmittel bereits bewährt. Eine mögliche neue Variante der Errichtung einer reaktiven Wand ist die Injektion von elementarem Eisen in Form von Nano-Partikel als wässrige Suspension. Das reaktive Eisen wird dabei durch Injektion in Brunnen mit der Suspension im Porenraum des Bodens verteilt und bildet so eine injizierte, reaktive Zone, die in der Lage ist, eine Schadstofffahne abzureinigen. Ziel dieser Arbeit war die Reaktivität und Langzeitstabilität von nullwertigen Nano-Eisen-Partikeln bei der Sanierung von LCKW-kontaminiertem Wasser im Labormaßstab anhand des Modellkontaminanten Tetrachlorethen (PCE) zu untersuchen. Sowohl in Batchversuchen unter idealen Bedingungen als auch in Säulenversuchen bei der Durchströmung eines simulierten, natürlichen Grundwasserleites konnte gezeigt werden, dass es möglich ist PCE mit Nano-Eisen-Partikeln (RNIP) abzubauen. In Batchversuchen wurde zunächst der Einfluss der Vorbehandlungen Gefriertrocknen und Dispergieren sowie der Einfluss der Konzentration der Eisenpartikel auf die Reaktivität ermittelt. Dabei konnte kein Einfluss der Vorbehandlungen Gefriertrocknen und Dispergieren auf die Reaktivität nachgewiesen werden. Es wurde aber gezeigt, dass bei einer Sanierung aufgrund von anaerober Korrosion ein gewisser stöchiometrischer Überschuss an elementarem Eisen im Vergleich zum Schadstoff notwendig ist. Die bei dieser Arbeit in Batchversuchen ermittelte spezifische Abbaukonstante war deutlich geringer als in der Literatur angegebene Werte. Bezüglich der Langzeitstabilität konnte in dieser Arbeit nachgewiesen werden, dass RNIP in Batchversuchen in der Lage ist über einen Zeitraum von mehr als 100 Tagen PCE abzubauen. In Säulenversuchen hingegen wurde eine massive Wasserstoffbildung beobachtet und es zeigte sich, dass die untersuchten Nano-Eisen-Partikel aufgrund von anaerober Korrosion in durchströmten Systemen mit neutralem pH-Wert nicht langzeitstabil sind. In weiteren Säulenversuchen konnte jedoch die anaerobe Korrosion und die damit verbundene Wasserstoffbildung durch die Zugabe von Weißkalkhydrat zur Nano-Eisen-Suspension vor der Injektion deutlich reduziert werden.