Servicenavigation

Detailseite

Zurück

Projekt Druckansicht

Optimierte Eisen-Biokohle-Komposite zum Abbau von halogenierten Verbindungen in Umweltmedien: Synthese-Strategien und Reaktionsmechanismen

Antragstellerin Dr. Anett Georgi
Fachliche Zuordnung Technische Chemie
Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
Förderung Förderung von 2018 bis 2022
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 392011053
 
Erstellungsjahr 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Aufgrund der sich verschärfenden Wasserknappheit wird es künftig immer wichtiger, verunreinigte Wasserressourcen zu sanieren. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass bei der Sanierung sowie bei der Produktion der dafür notwendigen Materialien nachhaltige Prinzipien angewendet werden. Die In-situ-Sanierung von kontaminiertem Grundwasser mittels feinkörniger Aktivkohle bzw. Eisen/Aktivkohlekompositen stellt hierbei eine innovative und schonende Sanierungsart ohne Aushub von kontaminiertem Boden und Wasser dar. Die Partikel werden in Form von wässrigen Suspensionen einfach in den Untergrund injiziert und bilden nach Ablagerung auf dem Sediment eine reaktive Zone, die die weitere Ausbreitung der Schadstoffe mit dem Grundwasser effektiv stoppt. Die verwendete Aktivkohle wird dabei bisher durch Mahlung von kommerzieller Aktivkohle gewonnen, die in Deutschland oft aus fossilen und importierten Rohstoffen (z.B. aus Steinkohle) hergestellt wird. Die Kontrolle der Partikelmorphologie sowie der Oberflächeneigenschaften ist dabei ebenfalls nicht möglich. Im Rahmen dieses Projektes wurden alternative Synthesewege von feinkörniger Aktivkohle sowie von Eisen/Kohlenstoffkompositen (Fe/C) entwickelt, die auf hydrothermaler Carbonisierung (HTC) basieren. Der HTC-Prozess hat dabei die Vorteile, dass kolloidale Partikel aus erneuerbaren Ressourcen hergestellt werden können und die Partikelmorphologie kontrolliert werden kann. In einem nachfolgenden Pyrolyseschritt wurden das Porensystem und die Oberflächeneigenschaften der generierten Aktivkohle bzw. der Fe0-Gehalt des generierten Fe/C-Komposits optimiert. Im ersten Teil des Projekts wurde die Synthese der feinkörnigen Partikel ausgehend von Haushaltszucker und einem Stabilisator in Hinblick auf eine möglichst große Ausbeute und eine Anpassung des Porensystems an verschiedene Schadstoffe entwickelt. Das Produkt wurde umfassend charakterisiert hinsichtlich der Porengrößenverteilungen, Oberflächeneigenschaften und Suspensionsstabilität. Es weist exzellente Sorptionseigenschaften gegenüber verschiedenen Grundwasserschadstoffen wie z.B. per- und polyfluorierten Alkylverbindungen (PFAS) auf. Im zweiten Teil des Projekts wurde die Synthese eines Fe/C-Kompositmaterials ausgehend von verschiedenen eisen- und kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffen untersucht. Dabei zeigten sich Eisen und Natriumgluconat als besonders vielversprechend. Der Eisengehalt und damit die kolloidalen und reaktiven Eigenschaften des Produktes konnten durch Anpassung des HTC-Prozesses und der nachfolgenden thermischen Aktivierung optimiert werden. Das Komposit kann Chloroform als Vertreter für chlorierte organische Schadstoffe abbauen. Ein nahezu vollständiger Abbau zu unschädlichen halogenfreien Produkten sowie eine drastisch gesteigerte Reaktivität werden durch Einbau von geringen Mengen an Palladium in einem Pd/Fe/C-Komposit erreicht. Die entwickelten Produkte haben Anwendungspotential in verschiedenen Bereichen der Wasserreinigung, insbesondere in der Boden- und Grundwassersanierung aber auch im urbanen Kontext als Filtermaterialien bzw. in der 4. Reinigungsstufe von Kläranlagen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

Zusatzinformationen

© 2025 DFG Kontakt / Impressum / Datenschutz

Textvergrößerung und Kontrastanpassung