Verlag des Forschungszentrums Jülich

JUEL-3802
Özbas, Galip
Gleichgewicht und Kinetik der Sorption von Schwermetallionen an reinem und polymermodifiziertem Geothit
110 S., 2000

Diese Arbeit befasst sich mit der Reaktion der drei Schwermetallionen Pb²⁺, Cd²⁺ und Ni²⁺ am Oxid Goethit und an mit Polymethacrylsäure (PMA)-modifiziertem Goethit. Es werden der Ladungszustand des Goethits, die Gleichgewichtslage und die Reaktionsraten der Schwer-metallionen untersucht und mit Hilfe zweier Grenzflächenmodelle quantitativ interpretiert. Potenziometrische Titrationen von Goethit bei verschiedenen Ionenstärken ergeben, dass in dem adsorptionsrelevanten pH-Bereich von 3,0 bis 6,0 die Goethit-Oberfläche eine positive Nettoladung aufweist. Das Ladungsverhalten kann mit dem Dreiebenen-Modell TLM quanti-tativ gut beschrieben werden.

Die pH-abhängigen Sorptionsisothermen von Pb²⁺, Cd²⁺ und Ni²⁺ an Goethit bei konstanter Ionenstärke zeigen einen S-förmigen Verlauf. Sorptionsuntersuchungen in Abhängigkeit von der Ionenstärke verdeutlichen, dass der adsorbierte Anteil mit steigender Ionenstärke zu-nimmt, was auf die erhöhte elektrostatische Abschirmung der Ladungen zurückzuführen ist. Die Blei-Ionen werden an Goethit stärker gebunden als Cadmium- und Nickel-Ionen. Unter Berücksichtigung verschiedener Sorptionsmechanismen im TLM-Modell kann bestätigt werden, dass neben einem geringen Anteil von M²⁺, MOH⁺ die dominante, in der 1-Ebene adsorbierte Spezies darstellt. Diese Ergebnisse werden durch die Auswertung nach dem Zwei-ebenen-Modell DLM unter Zuhilfenahme der elektrophoretischen Mobilität und des Aus-werteverfahrens nach Kallay unterstützt.

Kinetische Untersuchungen mittels der konduktometrischen Drucksprung-Relaxations-methode zeigen zwei Diffusionsschritte: 1 ein schneller, diffusionskontrollierter Transport der MOH⁺-Spezies an die äussere Goethit-Oberfläche und 2 die langsame, geschwindigkeits-bestimmende Diffusion von MOH⁺ in den porösen Goethit hinein. Bei diesem System wird keine pH-Abhängigkeit und nur eine geringe Temperaturabhängigkeit der Reaktions-geschwindigkeit beobachtet.

Bei der Adsorption der polydispersen PMA an Goethit wird eine Isotherme vom L2-Typ erhalten, wobei eine Fraktionierung der Molmassen an der Oberfläche beobachtet wird. Die PMA adsorbiert schliesslich irreversibel an der Oxid-Oberfläche unter Ausbildung von Schlaufen und freien Enden. Die partielle Belegung des Goethits mit PMA bewirkt eine zu-sätzliche Deprotonierung von Carboxylgruppen an der geladenen Oberfläche, was eine Um-ladung der Oxid-Oberfläche bei niedrigeren pH-Werten zur Folge hat. Wie pH-abhängige Sorptionsisothermen zeigen, bewirkt PMA-belegter Goethit eine verstärkte Bindung der Schwermetallionen.

Neuerscheinungen

• Neuerscheinungen des Verlagskatalogs

Schriften des Forschungszentrums Jülich

• Allgemeines
• Bibliothek
• Bioorganische Chemie
• Energie & Umwelt
• Gesundheit
• IAS Series
• Information
• Modeling and Simulation
• NIC Series
• PTJ Schriftenreihe
• Schlüsseltechnologien

Ihre Ansprechperson

Heike Lexis
+49 2461 61-5367
zb-publikation@fz-juelich.de