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Grundwasser

, Volume 7, Issue 3, pp 140–145 | Cite as

Katalytische Dechlorierung von Chlorkohlenwasserstoffen aus kontaminierten Grundwässern

  • Frank-Dieter Kopinke
  • Robert Köhler
  • Katrin Mackenzie
  • Helko Borsdorf
  • Christoph Schüth
Fachbeiträge

Kurzfassung

Im Rahmen des Forschungsverbundes SAFIRA wurden zwei neue Katalysatorsysteme zur reduktiven Dehalogenierung von CKW mit H2 entwickelt und am Standort Bitterfeld in Grundwasser-Durchflussreaktoren untersucht. Die katalytisch aktive Komponente Pd wurde zum Schutz vor Vergiftung durch ionische Verbindungen zum einen in hydrophobe Polymermembranen eingebettet, zum anderen wurden Pd-Cluster in den Poren hydrophober Zeolithe erzeugt. Die erreichten Standzeiten beider Katalysatoren waren trotzdem bedingt durch die Bildung von H 2 S und organischen Schwefelverbindungen durch mikrobiologische Sulfatreduktion gering. Die Katalysatoren waren zwar durch eine Spülung mit Hypochlorit regenerierbar, unterlagen aber nach wenigen Tagen erneuter Vergiftung. Der Einsatz von Pd-Katalysatoren unter Bitterfelder Grundwasserbedingungen wird deshalb als problematisch eingeschätzt.

Nach der Überführung der CKW in die Gasphase zeigt die katalytische Dehalogenierung hingegen sehr ermutigende Ergebnisse. Ein aus einer Grundwasserkonditionierungsstufe, einer Stripp- und einer Katalysestufe bestehendes Kombinationsverfahren gestattet die vollständige Umwandlung der Kontaminanten. Durch den Einsatz moderner Membrantechnik und die Möglichkeit, den Strippgasstrom in einem weiten Temperaturbereich erhitzen zu können, besitzt das Verfahrenskonzept in Bezug auf das Spektrum und die Konzentration der Kontaminanten große Reserven.

Abstract

In the framework of the joint research project SAFIRA, two novel catalysts were developed and examined in groundwater flow-through reactors at the Bitterfeld test-site. The catalytic active component Pd ought to be protected from deactivating ionic compounds by embedding Pd into hydrophobic polymer membranes on the one hand, and on the other hand by generating Pd clusters in the pores of hydrophobic zeolites. Both catalysts reached only short life times, caused by the formation of H2S and possibly other sulfur compounds by microbiological sulfate reduction. Though the catalysts could be regenerated by treatment with hypochlorite, poisoning occurred after short periods of operation. In conclusion, we assess the utilization of noble-metal catalysts directly in the water phase of the Bitterfeld groundwater as problematic.

However, the transfer of the catalytic reaction to the gas phase yielded encouraging results. A multi-stage process, including different pretreatment techniques in the water phase, vacuum stripping of contaminants, and their catalytic hydrodechlorination over Pd catalysts in the gas phase allow the complete conversion of contaminants. The utilization of modern membrane technology and the possibility to heat the strip gas stream in a wide temperature range, provides the process a high potential concerning contaminant spectrum and concentration.

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Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2002

Authors and Affiliations

  • Frank-Dieter Kopinke
    • 1
  • Robert Köhler
    • 1
  • Katrin Mackenzie
    • 1
  • Helko Borsdorf
    • 2
  • Christoph Schüth
    • 3
  1. 1.UFZ – Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle GmbH, Sektion Sanierungsforschung, Permoserstr. 15, 04318 Leipzig, Telefon: 0341-235-2581, Telefax: 0341-235-2492, E-Mail: koehler@san.ufz.deDE
  2. 2.UFZ-Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle GmbH, Sektion Analytik (Mobile Analytik)DE
  3. 3.Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Geologisches Institut, Sigwartstr. 10, 72076 TübingenDE

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