Abschlussbericht

zum

Verbundvorhaben

Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zur

Reinigung schadstoffhaltiger

Wässer mit RGS-Polymeren am Beispiel einer

TNT-Kontamination

Teilprojekt1 :

Untersuchung und Adaption von RGS-Polymeren für die Reinigung

sprengstoffbelasteter Grundwässer

Förderkennzeichen

02WT0152

vom 01.04.2001 bis 31.03.2005

am

Institut für Analytische Chemie der Universität Lei pzig

und am

Institut für Anorganische und Angewandte Chemie der

Universität Hamburg

Das dem Bericht zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung

und Forschung unter dem Förderkennzeichen 02WT0152 gefördert. Die Verantwortung liegt beim

Autor.

Abschlussbericht

Zuwendungsempfänger:

Universität Leipzig – Institut für

Analytische Chemie

Förderkennzeichen:

02WT0152

Vorhabensbezeichnung:

Verbund : Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zur Reinigung schadstoffhaltiger

Wässer mit RGS-Polymeren am Beispiel einer TNT-Kontamination

TP 1: Untersuchung und Adaption von RGS-Polymeren für die Reinigung

sprengstoffbelasteter Grundwässer

Laufzeit des Vorhabens :

01.04.2001 - 31.03.2005

Berichtszeitraum:

Vom 01.04.2001 bis 31.03.2005

Projektleiter:

Prof. Dr. J.A.C Broekaert (01.04.2001 – 31.03.2002)

Prof. Dr. W. Engewald (01.04.2002 – 30.09.2004)

Priv.-Doz. Dr. F.-M. Matysik (01.10.2004 -31.03.2005)

Bearbeiter:

Dipl. – Chem. D. Baumann (01.07.2003 – 31.03.2004)

Dipl. – Chem. K. Bahl (01.07.03 – 31.03.04)

Dr. Lei Guo (01.10. - 31.12.2004)

Dr. U. Lewin-Kretzschmar (01.07.2001 - 31.07.2003)

Dipl. – Chem. B. Niehus (21.06.2004 – 31.12.2004)

Dr. A.-C. Schmidt(01.08.2004 – 31.03.2005)

Chem-Technikerin A. Weiske (01.07.2001 - 31.05.2004)

Dipl.-Chem. Y. Zimmermann ( 01.04.2001 1.03.2005) Universität Leipzig/ Hamburg

Ilse Büns (01.10.2004-31.03.2005) Universität Hamburg

Abschlussbericht zum BMBF-Vorhaben FKZ 02WT0152 Sei te 34

Inhaltsverzeichnis

1 WISSENSCHAFTLICHE UND TECHNISCHE ERGEBNISSE ....... ............................................... 3

1.1 EINLEITUNG.............................................................................................................................. 3

1.2 ZEITLICHER ABLAUF.................................................................................................................. 7

2 ERGEBNISSE ................................................................................................................................ 8

2.1 EVALUATION DER POLYMERE UND ADSORPTIONSVERSUCHE IM LABORMAßSTAB .......................... 8

2.1.1 RGS-Polymere................................................................................................................... 8

2.1.1.1 Bestimmung der BET-Oberfläche......................................................................................... 11

2.1.2 Bestimmung der STV....................................................................................................... 12

2.1.2.1 Voltammetrische Bestimmung der STV................................................................................ 12

2.1.2.2 Optimierung der voltammetrischen Parameter..................................................................... 13

2.1.2.3 Bestimmung mittels HPLC ................................................................................................... 16

2.1.2.4 DOC als Summenparameter für Gemische.......................................................................... 18

2.1.3 Screeningversuche .......................................................................................................... 18

2.1.3.1 Vorbereitung der Polymere .................................................................................................. 18

2.1.3.2 Modifikation von Polymeren ................................................................................................. 18

2.1.4 Durchführung der Adsorptionsversuche .......................................................................... 19

2.1.4.1 Kapazitätswerte.................................................................................................................... 19

2.2 ERGEBNISSE DER FREUNDLICH-ISOTHERMEN........................................................................... 21

2.2.1.1 Auswahl der Filtermaterialien ............................................................................................... 24

2.2.2 Auswahl der Filterform..................................................................................................... 26

2.2.3 Zusammensetzung der untersuchten Wässer................................................................. 26

2.2.4 Strömungsverhalten der Laborpatronen.......................................................................... 28

2.2.4.1 Einfluss der Fliessgeschwindigkeit ....................................................................................... 29

2.2.4.2 Einfluss der Porengröße....................................................................................................... 30

2.2.4.3 Einfluss der Konzentration ................................................................................................... 30

2.2.5 Adsorption von Gemischen.............................................................................................. 33

2.2.6 Kombination von RGS-Polymeren mit Aktivkohle ........................................................... 34

2.2.6.1 Fließversuche mit Aktivkohle................................................................................................ 34

2.2.6.2 Optimierung der Strömungsbedingungen............................................................................. 34

2.2.7 Kombination mit RGS-Polymeren.................................................................................... 37

2.2.7.1 Versuchaufbau ..................................................................................................................... 37

2.2.7.2 Versuche mit natürlichen Wässern....................................................................................... 40

2.2.7.3 Desorption............................................................................................................................ 42

2.2.7.4 Regeneration der Polymere bei kombinierten Versuchen .................................................... 47

2.2.7.5 Relevante Ergebnisse anderer Arbeitsgruppen im Berichtszeitraum ................................... 47

2.3 ANALYTIK ............................................................................................................................... 49

2.3.1 Analysen Elsniger Wasserproben.................................................................................... 49

2.3.1.1 Bestimmung polarer und unpolarer sprengstoffrelevanter Verbindungen mittels HPLC-UV 51

2.3.2 Entwicklung und Erprobung einer LC-MS-Methode zur qualitativen und quantitativen

Bestimmung stark polarer sprengstoffrelevanter Verbindungen .................................................. 62

Abschlussbericht zum BMBF-Vorhaben FKZ 02WT0152 Sei te 34

2.3.2.1 Methodenentwicklung........................................................................................................... 62

2.3.2.2 Mittels LC-MS bestimmte Konzentrationen polarer sprengstofftypischer Verbindungen in

realen Wasserproben .............................................................................................................................. 64

2.3.2.3 Aufklärung von Koelutionen ................................................................................................. 67

2.3.2.4 Relevante Ergebnisse anderer Arbeitsgruppen im Berichtszeitraum ................................... 69

2.3.3 Entwicklung einer analytischen Methode zur Bestimmung von Hydrazin und

Methylhydrazinen auf der Basis der Nichtwässrigen Kapillarelektrophorese mit

elektrochemischer Detektion ........................................................................................................ 69

2.3.3.1 CE-LIF-Untersuchungen ...................................................................................................... 70

2.3.3.2 CE-ED-Untersuchungen....................................................................................................... 71

2.4 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK........................................................................................ 74

3 GESAMTLISTE DER VERÖFFENTLICHUNGEN, VORTRÄGE UND P OSTER........................ 76

Abschlussbericht zum BMBF-Vorhaben FKZ 02WT0152 Sei te 3

1 Wissenschaftliche und technische Ergebnisse

1.1 Einleitung

Die durch sprengstofftypische Verbindungen verursachten Kontaminationen in der

Umgebung ehemaliger Rüstungsstandorte sind von großer umweltrelevanter

Bedeutung, da sie sich meist in unmittelbarer Nachbarschaft zu Grund- und

Trinkwasserreservoiren befinden und somit eine akute Belastung darstellen.

Sprengstofffabriken wurden