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Titelaufnahme

Titel
Untersuchungen zur katalytischen Entmanganung von Bergbauwässern aus Vietnam im Technikumsversuch / eingereicht von: Maria Grazia Paulin
VerfasserPaulin, Maria Grazia
Betreuer / BetreuerinFürhacker, Maria
Erschienen2010
UmfangVIII, 97 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Dipl.-Arb., 2010
Anmerkung
Mit engl. Zsfassung
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)katalytische Entmanganung Mangan Eisen Bergbauwässer Grubenwässer manganhaltig Filtermaterial MnO2 Mangandioxid Manganerz Sorption Sorptionskinetik heterogene Oxidation Oxidationsstufe spezifische Oberfläche Säulenversuch Langzeitsäulenversuch Technikumsversuch Filterbett Filtration Kohleabbau Vietnam Autokatalyse Rückspülung Rückspülschlamm Manganoxidbeschichtung Oxidationsprodukt Mn(III) Mn(II) Mn(IV) OH-Gruppen/cm Sorptionsplätze Sorptionsprozesse Oxiidationsprozesse BET-Analyse Königswasseraufschluss
Schlagwörter (EN)mine water treatment manganese iron catalytic demaganization filtration bench scale column experiment filter material MnO2 autocatalysis ore sorption oxidation process oxidationstate backwashing sludge sorption sites OH-sites/cm surface area removal capacity Mn(III) Mn(II) Mn(IV)
Schlagwörter (GND)Vietnam <Nordost> / Kohlenbergbau / Grubenwasser / Kläranlage / Entmanganung / Katalytische Oxidation / Sandfilter
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-10733 Persistent Identifier (URN)
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Untersuchungen zur katalytischen Entmanganung von Bergbauwässern aus Vietnam im Technikumsversuch [1.95 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Im Zuge eines Langzeitsäulenversuchs im Technikumsmaßstab zur katalytischen Entmanganung von Grubenwasser im Filterbett, wurden drei Filtermaterialien, die für die Trinkwasseraufbereitung (<2 mg/l Mn) ausgelegt sind, auf hohe Mn-Konzentrationen von 5-6 mg/l getestet. „Hydrolit-Mn“ und „Birm“ sind künstlich beschichtete Materialien und „Catalox“ ist ein Manganerz mit dem Hauptbestandteil MnO2. Der Zulauf und die Abläufe der Säulen wurden regelmäßig beprobt und die Säulen periodisch rückgespült. Die Dauer des Versuchs betrug 252 Tage mit Filtergeschwindigkeiten von 2 bzw. 4 m/h. Es wurden die Oxidationsstufen des Mangans im Rückspülschlamm bestimmt und Sorptionsversuche zur Sorptionskinetik von Mn2+ mit den Filtermaterialien durchgeführt. Außerdem wurden die spezifische Oberfläche und die Zusammensetzung der Filtermaterialien und der Rückspülschlämme bestimmt. Es ergab sich eindeutig, dass Catalox das am besten geeignete Filtermaterial zur Entmanganung des untersuchten Grubenwassers darstellt. Als einziges der getesteten Filtermaterialien erzielte es über die gesamte Versuchsdauer eine vollständige Entmanganung. Für die Filtermaterialien Birm und Hydrolit-Mn waren die Mn-Konzentrationen zu hoch. Sie erbrachten lediglich eine Entfernungsleistung von rund 2-3 mg/l. Die Anzahl der OH-Gruppen/cm Filtermaterial wurde bestimmt: 7,7x1014 (Catalox), 1,3x1014 (Birm) und 3,2x1014 (Hydrolit-Mn). Es konnte gezeigt werden, dass die Entmanganung durch Catalox nicht allein auf den besonders guten Sorptionseigenschaften, sondern auf der katalytischen Wirksamkeit, d. h. auf Sorptions- und Oxidationsprozessen beruht. Durch die Sorption von Mn2+ wird die Oxidation von Mangan gefördert. Es kommt zur Bildung einer Mangan(hydr-)oxidschicht um die Körner, welche wiederum Mn2+ sorbiert und die weitere Oxidation fördert. Auf diese Weise kommt es zur ständigen Neubildung von Sorptionsplätzen. Das oxidierte Mangan im Rückspülschlamm lag hauptsächlich als Mn(III) vor, tw. umgewandelt in Mn(IV).

Zusammenfassung (Englisch)

A bench scale column experiment for catalytic demanganization filtration of mine water was carried out for 252 days. Three filter materials, which are usually used for drinking water treatment (<2 mg/l Mn), were tested for high concentrations of Mn2+ (5-6 mg/l). “Hydrolit-Mn” and “Birm” are artificially coated materials and “Catalox” is a natural manganese ore, which primarily consists of MnO2. The inflow and outflow of the columns were regularly sampled and the columns were periodically backwashed. The filter velocities reached from 2 to 4 m/h. The oxidation state of Mn in the formed sludge was determined and batch experiments with regard to the sorption kinetics of Mn2+ on the filter materials were undertaken. Additionally the specific surface area and composition of the materials and sludge samples were determined. Catalox turned out to be the most capable filter material in respect to the mine water studied. It provided a complete removal of manganese during the whole duration of the experiment. Birm and Hydrolit-Mn achieved on average only 2-3 mg/l Mn removal capacity. The density of OH-sites/cm filter material was determined to be 7.7x1014 (Catalox), 1.3x1014 (Birm) and 3.2x1014 (Hydrolit-Mn). It has been shown, that the manganese removal due to Catalox is not only based on the high adsorption capacity, but on the surface catalysis, that means on sorption and oxidation processes. Owning to previous sorption, the manganese oxidation is facilitated. The formation of a manganese (hydr-)oxide coating around the grains has been observed. The coating is as well autocatalytic and provides new sorption sites for Mn2+ which enhances further oxidation. The oxidation product formed in the columns was mainly Mn(III), and has partly aged to Mn(IV).