InnoBLA III: Auswirkungen der thermischen Bodenbehandlung auf die Mobilität von Schwermetallen und die Korrosion von Heizlanzen

Die Auswirkungen der thermisch unterstützten Bodenluftabsaugung mit festen Wärmequellen (thermal conduction heating, TCH) auf die Mobilität von Metallen sind noch wenig erforscht. Eine Forschergruppe zeigte einen Anstieg der Mobilität von Fe und Al (Roh, et al., 2000), eine andere erklärte eine erhöhte Ökotoxizität durch eine Änderung der Speziation von Schwermetallen (Bonnard, Devin, Leyval, Morel, & Vasseur, 2010), eine weitere beobachtete einerseits eine schwächere Sorption durch Zerstörung der organischen Substanz, aber auch eine Umverteilung von Fe und Zn in schwerer lösliche Fraktionen (Biache, Mansuy-Huault, Faure, Munier-Lamy, & Leyval, 2008). Die wenigen existierenden Studien zu diesem Thema basieren auf dem rein empirischen Prinzip der sequentiellen Extraktion, welche weder die realen Mechanismen, welche die Mobilität kontrollieren, berücksichtigt, noch die reale Speziation der Schwermetalle untersucht.

Im Projekt InnoBLA wurde die Auswirkung der thermischen Behandlung von Böden auf die Mobilität von Schwermetallen und die Korrosion der Heizlanzen untersucht. Dabei wurden fünf Bodenproben thermisch behandelt (t = 7 d, T = 105 °C, 300 °C, 500 °C) und danach pH-abhängigen Elutionsversuchen unterzogen. Zum anderen wurde ein Hüllrohr (Edelstahl 304) nach dem Einsatz im Feld mittels Licht- und Elektronenmikroskopie sowie Röntgenfluoreszenzanalyse charakterisiert. Zur Optimierung des Lanzenmaterials wurden Proben von 15 weiteren Legierungen zunächst unter Argon thermisch behandelt (24 h, 750 °C), dann in einer Elektrolytlösung ausgelagert (120 h, 236 mL H2SO4, 25 g Fe2(SO4)3, 400 mL Wasser) und die Abtragsrate lichtmikroskopisch bestimmt. Die Elutionsversuche zeigen, dass die thermische Behandlung die Mobilität jener Schwermetalle, die Oxyanionen bilden können (z.B. Cr) tendenziell verringert, während bei kationisch auftretenden Schwermetallen (z.B. Pb und Zn) der umgekehrte Effekt eintritt, was darauf zurückgeführt werden kann, dass thermisch behandelte Böden stärker alkalisch reagieren. Diese Beobachtung ist im Einklang mit den Ergebnissen der Modellierungen, denen zufolge die Freisetzung der Schwermetalle überwiegend durch Adsorptionsprozesse kontrolliert wird. Die Korrosionsuntersuchungen zeigen, dass sich bei der Erhitzung der Proben Crreiche Carbide ausscheiden und es später durch den Elektrolyten zu einer interkristallinen Korrosion kommt. Die Legierungen X1NiCrMoCu31-27.4, X10CrAl25 und X18CrN28 zeigen dagegen eine Abtragsrate von <1 g/(m²a).



Copyright: © Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft der Montanuniversität Leoben
Quelle: Recy & Depotech 2022 (November 2022)
Seiten: 4
Preis inkl. MwSt.: € 2,00
Autor: Prof. Daniel Vollprecht
J. Kern
I. Berrer
J. Riedl
Theresa Sattler

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