gwf Wasser/Abwasser Memo Sens (Vorschau)

Wasserversorgung
Fachberichte
Als Membran wurde bei allen Versuchen die
RO-Membran FilmTec FT30 SW verwendet.
Die Charakterisierung der chemischen Struktur der
Kieselsäure erfolgte mittels folgender unterschiedlicher
Analysenmethoden:
""
SPM Photometrische Methode, Hach Methode 8185,
Molybdat-Test,
""
AAS Atomabsorptionsspektrometrie bzw.
ICP Induktiv gekoppeltes Plasma.
Mit dem Molybdat-Test (SPM) werden die monomere
Kieselsäure bzw. die noch reaktionsfähigen niedrigen
Oligomeren erfasst. Die AAS/ICP-Methode ergibt die
gesamte Kieselsäure-Konzentration.
Die Differenz der SPM- und der AAS/ICP-Methode
ergibt den Anteil der „polymeren Kieselsäure“. Aus der
Differenz zwischen der AAS/ICP-Kieselsäure-Konzentration
der filtrierten Wasserproben zu Beginn und während
des Tests ergibt sich die Menge des Niederschlages
resp. Gels („filtrierbare“ Kieselsäure).
Mit diesen Analysenmethoden konnte in vorausgegangenen
Laborversuchen der Einfluss der mehrwertigen
Kationen auf die Bildung der unterschiedlichen
Kieselsäurespezien untersucht werden. In Bild 9 und
Bild 10 ist die mit der SPM bzw. AAS-Methode gemessene
SiO 2 -Konzentration der filtrierten Proben in Abhängigkeit
der Reaktionszeit dargestellt. Alle Versuche wurden
mit einer Ausgangskonzentration an SiO 2 von
1000 mg/L gestartet. Das Testwasser enthielt eine in
Summe konstante Salzkonzentration von 25 mval/L. Als
Versuchsparameter wurde das Na + /Ca 2+ -Verhältnis variiert
(z.B. 5 mmol/L NaCl und 10 mmol/L CaCl 2 oder
20 mmol/L NaCl und 2,5 mmol/L CaCl 2 ).
Die Ergebnisse belegen, dass mit steigender Ca 2+ -
Konzentration die AAS-Messwerte abnehmen, d. h. dass
die Bildung von abfiltrierbarer Kieselsäure steigt. Die
Messwerte nach der SPM-Methode zeigen, dass es nur
einen geringen Einfluss der CaCl 2 -Konzentration auf
den Endgehalt an reaktiver Kieselsäure gibt. Aus der
Differenz zwischen den AAS- und den SPM-Daten ergibt
sich der Gehalt an nicht reaktiver polymerer Kieselsäure.
Von Bedeutung ist ebenfalls die Reaktions ge schwindigkeit,
die mit steigender Ca 2+ -Konzentration ebenfalls
steigt.
5. Ergebnisse
Ein typisches Beispiel für den Druckverlauf und das
zugehörige Permeanz-Profil ist in Bild 11 dargestellt.
Während des Verblockens der Membran steigt der
Druck zunächst nur relativ langsam an und die Permeanz
nimmt in dieser Zeit entsprechend ab (Dauer der
Permeanz-Abnahme, DPA). Danach erfolgt ein starker
Druckanstieg bis zu einem Druck von 60 bar, bei dem
der Versuch abgebrochen wird (Gesamtlaufzeit, GLZ).
Die Dauer der Permeanz-Abnahme (DPA) und deren
Steigung (SP) dienen als Hauptkriterien für die Wirkung
SiO 2
-Konzentration (ppm)
SiO 2
-Konzentration (ppm)
Permeanz [L/hm²bar]
1000
800
600
400
200
0
1000
800
600
400
200
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0 10 20 30 40 50
Zeit (Stunden)
0 mmol NaCl
5 mmol NaCl
12,5 mmol NaCl
20 mmol NaCl
25 mmol NaCl
Bild 9. SiO 2 -Konzentration mittels SPM vs. Zeit und
NaCl/CaCl 2 -Verhältnis.
0 mmol NaCl
5 mmol NaCl
12,5 mmol NaCl
20 mmol NaCl
25 mmol NaCl
0 10 20 30 40 50
Zeit (Stunden)
Bild 10. SiO2-Konzentration mittels AAS vs. Zeit und
NaCl/CaCl 2 -Verhältnis.
Abnahme der Permeanz
Periode der Permeanzabnahme
Gesamtlaufzeit
0
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Zeit [h]
Bild 11. Permeanz-Profil (SiO 2 153 mg/L).
Druck
Permeanz
60
50
40
30
20
10
Druck [bar]
Oktober 2012
gwf-Wasser Abwasser 1093