Schwermetalle aus Grubenwasser entfernen?
In dieser Studie untersuchten wir die Entfernung von Fe, Pb, Cd und Zn aus synthetischem Grubenwasser durch einen natürlichen Zeolithen. Der Schwerpunkt lag dabei auf dem Verhalten des Zeoliths gegenüber einigen Kationen, die miteinander konkurrieren. Pb wurde sowohl aus neutralen als auch aus sauren Lösungen effizient entfernt, während die Aufnahme von Zn und Cd bei niedrigem pH-Wert und hohen Eisenkonzentrationen abnahm. Mit zunehmender Ca-Konzentration in der Lösung wurde die Eliminierung von Zn und Cd schlechter, während die Entfernung von Pb praktisch unverändert blieb. Der Zeolith war in sauren Lösungen stabil. Ein Zerfall wurde nur unterhalb von pH 2,0 beobachtet. Es wurden Vor- und Rücktitrationen von synthetischem saurem Grubenwasser in Gegenwart und Abwesenheit von Zeolith durchgeführt, um die Auswirkungen einer pH-Erhöhung durch Zugabe von Neutralisationsmitteln und einer erneuten Ansäuerung, die durch anschließendes Mischen mit saurem Wasser verursacht werden kann, zu simulieren.
Der pH-Anstieg während der Neutralisierung führt zur Ausfällung wässriger Eisenoxide und zur Verringerung der Konzentrationen gelöster Metalle. Die Zugabe von Zeolith führte zu einer weiteren Verringerung der Pb-Konzentrationen, hatte jedoch keine Auswirkungen auf die Zn- und Cd-Konzentrationen in der Lösung. Bei der erneuten Ansäuerung der Lösung war die Remobilisierung von Pb in Gegenwart von Zeolith schwächer als in Abwesenheit von Zeolith. Bei der Immobilisierung von Fe, Cd und Zn wurden keine wesentlichen Unterschiede festgestellt.
Die Immobilisierung der Metalle während des pH-Anstiegs und die anschließende Remobilisierung durch eine erneute Ansäuerung lassen sich gut durch ein geochemisches Gleichgewichts- Speziierungsmodell beschreiben, das die Metallkomplexbildung an wasserhaltigen Eisenoxiden, den Ionenaustausch an den Zeolithoberflächen sowie Auflösungs- und Ausfällungsprozesse berücksichtigt.