DE102020130170A1 - Process for the production of clay mineral composites and their use for separating organic, halogenated compounds from aqueous solutions - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Tonmineralkompositen, die Verwendung des Tonmineralkomposits zur Abtrennung von organischen, halogenierten Verbindungen aus wässrigen Lösungen, ein Verfahren zur Abtrennung von organischen, halogenierten Verbindungen aus wässrigen Lösungen und die Verwendung des Tonmineralkomposits in Barrieren und/oder Schutzschichten zum Auffangen von organischen, halogenierten Verbindungen.The invention relates to a method for producing clay mineral composites, the use of the clay mineral composite for separating organic, halogenated compounds from aqueous solutions, a method for separating organic, halogenated compounds from aqueous solutions and the use of the clay mineral composite in barriers and/or protective layers for collection of organic, halogenated compounds.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Tonmineralkompositen, die Verwendung des Tonmineralkomposits zur Abtrennung von organischen, halogenierten Verbindungen aus wässrigen Lösungen, ein Verfahren zur Abtrennung von organischen, halogenierten Verbindungen aus wässrigen Lösungen und die Verwendung des Tonmineralkomposits in Barrieren und/oder Schutzschichten zum Auffangen von organischen, halogenierten Verbindungen.The invention relates to a method for producing clay mineral composites, the use of the clay mineral composite for separating organic, halogenated compounds from aqueous solutions, a method for separating organic, halogenated compounds from aqueous solutions and the use of the clay mineral composite in barriers and/or protective layers for collection of organic, halogenated compounds.

Bei per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS, auch per- und polyfluorierte Verbindungen, PFCs) handelt es sich um Verbindungen, bei denen Wasserstoffatome im Molekül entweder teilweise (poly-) oder vollständig (perfluoriert) durch Fluoratome ersetzt worden sind, wie Polytetrafluorethylen PTFE (Teflon®) oder Polyvinylfluorid (PVF). Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen sind heutzutage in vielen wasser- und schmutzabweisenden Beschichtungen enthalten. Die Verbindungen können sich aus Beschichtungen von Kleidung und anderen Gegenständen lösen und so in die Umwelt gelangen. Problematisch ist hierbei, dasseine Vielzahl dieser Verbindungen nicht biologisch abbaubar ist und somit lange in der Umwelt verbleibt. Viele PFAS sind zudem toxisch und stehen im Verdacht Krebs zu begünstigen oder auszulösen.Perfluorinated and polyfluorinated alkyl substances (PFAS, also perfluorinated and polyfluorinated compounds, PFCs) are compounds in which hydrogen atoms in the molecule have been replaced either partially (polyfluorinated) or completely (perfluorinated) by fluorine atoms, such as polytetrafluoroethylene PTFE ( Teflon®) or polyvinyl fluoride (PVF). Per- and polyfluorinated alkyl compounds are nowadays contained in many water- and dirt-repellent coatings. The compounds can leach out of coatings on clothing and other objects and thus enter the environment. The problem here is that many of these compounds are not biodegradable and therefore remain in the environment for a long time. Many PFAS are also toxic and are suspected of promoting or triggering cancer.

Zur Entfernung von PFAS, insbesondere bei erhöhten Belastungen von zur Trinkwassergewinnung genutztem Wasser oder Industrieabwässern wird beispielsweise Aktivkohle eingesetzt. Abhängig von der Adsorption der vorliegenden PFAS kann der Einsatz hoher spezifischer Aktivkohlemengen erforderlich sein, wodurch dieses Verfahren mit rund 2 €/kg Aktivkohle sehr kostenintensiv sein kann (Janda et al. 2017).Activated carbon, for example, is used to remove PFAS, particularly in the case of increased contamination of water used for drinking water production or industrial waste water. Depending on the adsorption of the PFAS present, it may be necessary to use high specific amounts of activated carbon, which means that this process can be very expensive at around €2/kg activated carbon (Janda et al. 2017).

Neben Aktivkohle (Zhi und Liu 2018) werden auch lonenaustauscherharze zur Entfernung von PFASs, z. B. zur Reinigung von Grundwasser, getestet und angewandt (Ross et al. 2018).In addition to activated carbon (Zhi and Liu 2018), ion exchange resins are also used to remove PFASs, e.g. B. for cleaning groundwater, tested and applied (Ross et al. 2018).

Eine weitere Möglichkeit zur Entfernung von Schadstoffen einschließlich Medikamentenrückstände besteht in der Verwendung von Tonmineral-Organik-Kompositen, wobei die Tonminerale durch geochemische Prozesse in der Lagerstätte erzeugt wurden und die organischen Komponenten aus fossilen Überresten von Algen stammen. Tröbs et al. beschreiben ein Verfahren zur Abtrennung endokrin wirksamer Substanzen wie Bisphenol A oder 17β-Estradiol aus Wasser unter Verwendung des Gesteins Alginit (Tröbs et al. 2018).Another way to remove contaminants, including drug residues, is to use clay mineral-organic composites, where the clay minerals are generated by geochemical processes in the deposit and the organic components come from fossil remains of algae. Trobs et al. describe a process for separating endocrine disrupting substances such as bisphenol A or 17β-estradiol from water using the rock alginite (Tröbs et al. 2018).

Ausgehend von der Verwendung natürlicher Tonmineral-Organik-Komposite erfolgte die Synthese von synthetischen Tonmineral-Organik-Kompositen für den Einsatz als Adsorbentien. Hierbei dienen Dreischicht-Tonminerale, wie Montmorillonit, als Basiskomponente. Dieser Tonmineral-Typ hat den Vorteil, dass die Schichtstruktur im Zwischenschichtbereich negative Ladungen aufweist. Die natürliche negative Ladung im Kristallgitter resultiert aus der unvollständigen Absättigung mit positiv geladenen Metallionen, wodurch ein erleichterter Austausch von Metallionen und Säureprotonen ermöglicht wird.Based on the use of natural clay mineral-organic composites, synthetic clay mineral-organic composites for use as adsorbents were synthesized. Here, three-layer clay minerals such as montmorillonite serve as the basic component. This type of clay mineral has the advantage that the layered structure in the interlayer area has negative charges. The natural negative charge in the crystal lattice results from incomplete saturation with positively charged metal ions, which facilitates the exchange of metal ions and acidic protons.

Yan et al. offenbaren die Entfernung von PFASs aus Grundwasser, gesammelt auf einem ehemaligen US-Luftwaffenstützpunkt, auf dem wässrige filmbildende Schäume enthaltend PFAS verwendet wurden, mittels Smektit, welches mittels quartären Ammoniumionen modifiziert wurde (Yan et al. 2020). Weiterhin wird eine Reinigungseffizienz von 74 bis 99 % beschrieben und die Ergebnisse mit der Adsorption der PFASs mittels Aktivkohle, Biokohle und lonenaustauscherharze verglichen.Yan et al. disclose the removal of PFASs from groundwater collected at a former US Air Force base using aqueous film-forming foams containing PFAS using smectite modified with quaternary ammonium ions (Yan et al. 2020). Furthermore, a cleaning efficiency of 74 to 99% is described and the results are compared with the adsorption of the PFASs using activated carbon, biochar and ion exchange resins.

Zhou et al. beschreiben die Bindung von Perfluorooctansulfonat an Organo-Montmorillonit, welches mittels Hexadecyltrimethylammoniumbromid modifiziert wurde (Zhou et al. 2010). Die Modifizierung erfolgt mittels heißem Wasser mit einer Temperatur von 80 °C für 2 h unter leichtem Rühren. Nachteilig wird die Struktur von mineralischen Rohstoffen umfassend Dreischichttonminerale bei Temperaturen ab 50 °C verändert oder über längere Zeiträume sogar zerstört (Karnland et al. 2006).Zhou et al. describe the binding of perfluorooctane sulfonate to organo-montmorillonite modified with hexadecyltrimethylammonium bromide (Zhou et al. 2010). The modification is carried out using hot water at a temperature of 80° C. for 2 hours with gentle stirring. The disadvantage is that the structure of mineral raw materials, including three-layer clay minerals, is changed at temperatures above 50 °C or even destroyed over longer periods of time (Karnland et al. 2006).

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein mildes Verfahren zur Herstellung von Tonmineralkompositen bereitzustellen.The object of the present invention is to provide a mild method for the production of clay mineral composites.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, Tonmineralkomposite zur Verwendung in der Abtrennung von organischen, halogenierten Verbindungen aus wässrigen Lösungen bereitzustellen.It is also an object of the invention to provide clay mineral composites for use in separating organic, halogenated compounds from aqueous solutions.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Tonmineralkompositen umfassend die Schritte:

  1. a) Bereitstellen eines mineralischen Rohstoffes umfassend mindestens ein Dreischichttonmineral,
  2. b) Suspendierung des mineralischen Rohstoffes in mindestens einem Alkanol,
  3. c) Zugabe einer wässrigen Lösung enthaltend mindestens ein kationisches Tensid, und
  4. d) Abtrennung der wässrigen Lösung und Trocknung.
According to the invention, the object is achieved by a method for producing clay mineral composites, comprising the steps:
  1. a) providing a mineral raw material comprising at least one three-layer clay mineral,
  2. b) suspension of the mineral raw material in at least one alkanol,
  3. c) addition of an aqueous solution containing at least one cationic surfactant, and
  4. d) Separation of the aqueous solution and drying.

Erfindungsgemäß erfolgt das Verfahren in der genannten Reihenfolge der Schritte a), b), c) und d).According to the invention, the process is carried out in the stated order of steps a), b), c) and d).

Vorteilhaft sind die mineralischen Rohstoffe als Ausgangsstoffe günstig und gut verfügbar. Weiterhin vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren mild und schnell. Erfindungsgemäß wird unter dem Begriff „mild“ ein Verfahren mit geringen Temperaturen, bevorzugt unter 60 °C, und geringen mechanischen Einwirkungen verstanden. Erfindungsgemäß wird unter dem Begriff „schnell“ ein Verfahren mit einer Dauer von unter 1 h, bevorzugt im Bereich von 10 min bis 30 min, besonders bevorzugt im Bereich von 20 min bis 30 min, verstanden. Durch das milde Verfahren wird die Veränderung der Struktur des mineralischen Rohstoffs verringert. Bevorzugt bleibt die Struktur des mineralischen Rohstoffs durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten. Weiterhin wird der Lösungsmittel- bzw. Wasserbedarf durch das erfindungsgemäße Verfahren verringert.Advantageously, the mineral raw materials are cheap and readily available as starting materials. Furthermore, the method according to the invention is advantageously mild and fast. According to the invention, the term “mild” means a process with low temperatures, preferably below 60° C., and low mechanical effects. According to the invention, the term “quickly” means a process lasting less than 1 hour, preferably in the range from 10 minutes to 30 minutes, particularly preferably in the range from 20 minutes to 30 minutes. The mild process reduces the change in the structure of the mineral raw material. The structure of the mineral raw material is preferably retained by the method according to the invention. Furthermore, the solvent or water requirement is reduced by the process according to the invention.

Unter dem Begriff „Tonmineralkomposit“ wird ein organisch, anorganisches Kompositmaterial auf Basis von Dreischichttonmineralen verstanden.The term "clay mineral composite" means an organic, inorganic composite material based on three-layer clay minerals.

In Ausführungsformen weist der mineralische Rohstoff ein natives Dreischichttonmineral auf. Unter einem „nativen Dreischichttonmineral“ wird ein Dreischichttonmineral verstanden, welches nicht getrocknet oder anderweitig vorbehandelt wurde und somit eine native Struktur aufweist.In embodiments, the mineral raw material has a native three-layer clay mineral. A “native three-layer clay mineral” is understood to mean a three-layer clay mineral that has not been dried or otherwise pretreated and thus has a native structure.

In Ausführungsformen erfolgt das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere die Schritte b), c) und d) bei einer Temperatur von maximal 50 °C, bevorzugt im Bereich von 0 °C bis 50 °C. In weiteren Ausführungsformen erfolgen die Schritte b) und c) bei einer Temperatur im Bereich von 15 °C bis 30 °C, bevorzugt bei Raumtemperatur. In weiteren Ausführungsformen erfolgt Schritt c) bei einer Temperatur im Bereich von 40 °C bis 50 °C.In embodiments, the method according to the invention, in particular steps b), c) and d) takes place at a maximum temperature of 50°C, preferably in the range from 0°C to 50°C. In further embodiments, steps b) and c) take place at a temperature in the range from 15° C. to 30° C., preferably at room temperature. In further embodiments, step c) takes place at a temperature in the range from 40°C to 50°C.

In Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der mineralische Rohstoff einen Gehalt an dem mindestens einen Dreischichttonmineral im Bereich von 15 % (m/m) bis 100% (m/m), bevorzugt im Bereich von 70 % (m/m) bis 95 % (m/m), auf.In embodiments of the method according to the invention, the mineral raw material has a content of the at least one three-layer clay mineral in the range from 15% (m/m) to 100% (m/m), preferably in the range from 70% (m/m) to 95% ( m/m), on.

In Ausführungsformen ist das mindestens eine Dreischichttonmineral ein dioktaedrisches oder trioktaedrisches Dreischichttonmineral. In Ausführungsformen ist das mindestens eine Dreischichttonmineral aus der Smectitgruppe ausgewählt. Bevorzugt ist das mindestens eine Dreischichttonmineral Montmorillonit Vorteilhaft weist das Dreischichttonmineral eine Schichtstruktur mit negativen Ladungen im Zwischenschichtbereich auf.In embodiments, the at least one three-layer clay mineral is a dioctahedral or trioctahedral three-layer clay mineral. In embodiments, the at least one three-layer clay mineral is selected from the smectite group. The at least one three-layer clay mineral is preferably montmorillonite. The three-layer clay mineral advantageously has a layered structure with negative charges in the interlayer region.

In Ausführungsformen ist der mineralische Rohstoff Bentonit. Vorteilhaft weist Bentonit einen hohen Anteil an Montmorillonit auf.In embodiments, the mineral raw material is bentonite. Advantageously, bentonite has a high proportion of montmorillonite.

In weiteren Ausführungsformen umfasst der mineralische Rohstoff weiterhin mineralische Bestandteile, bevorzugt aus Quarzen, Biotit, Pyroxene, Feldspat, Zirkon und Anatas ausgewählt.In further embodiments, the mineral raw material also includes mineral components, preferably selected from quartz, biotite, pyroxene, feldspar, zircon and anatase.

In Ausführungsformen ist das mindestens eine Alkanol aus Methanol, Ethanol und i-Propanol ausgewählt ist. Bevorzugt ist das mindestens eine Alkanol Ethanol.In embodiments, the at least one alkanol is selected from methanol, ethanol and i-propanol. The at least one alkanol is preferably ethanol.

In Ausführungsformen weist das mindestens eine Alkanol einen Gehalt im Bereich von 70 % (v/v) bis 100 % (v/v), bevorzugt 90 % (v/v) bis 96 % (v/v), auf. Zweckmäßig ergänzen sich die Bestandteile des Alkanols zu 100 Volumen-%. In bevorzugten Ausführungsformen weist das mindestens eine Alkanol als weiteren Bestandteil Wasser auf.In embodiments, the at least one alkanol has a content in the range from 70% (v/v) to 100% (v/v), preferably 90% (v/v) to 96% (v/v). The components of the alkanol expediently add up to 100% by volume. In preferred embodiments, the at least one alkanol has water as a further component.

In Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der mineralische Rohstoff und das mindestens eine Alkanol mit einem Massenverhältnis im Bereich von 0,5:1 (m/m) bis 2:1 (m/m), bevorzugt im Bereich von 0,75:1 (m/m) bis 2:1 (m/m), suspendiert.In embodiments of the method according to the invention, the mineral raw material and the at least one alkanol are used in a mass ratio in the range from 0.5:1 (m/m) to 2:1 (m/m), preferably in the range from 0.75:1 ( m/m) to 2:1 (m/m), suspended.

In Ausführungsformen ist das kationische Tensid eine quartäre Ammoniumverbindung mit einem C10- bis C20-Rest, bevorzugt mit einem C16-Rest. Vorteilhaft dient die quartäre Ammoniumverbindung als Anker für das kationische Tensid im Zwischenschichtbereich des Dreischichttonminerals.In embodiments, the cationic surfactant is a quaternary ammonium compound having a C10 to C20 residue, preferably a C16 residue. The quaternary ammonium compound advantageously serves as an anchor for the cationic surfactant in the interlayer region of the three-layer clay mineral.

Unter dem Begriff „C10-, C16- bzw. C20-Rest“ wird eine organische Gruppe verstanden, welche 10, 16 bzw. 20 C-Atome aufweist. Vorteilhaft werden durch die hydrophoben organischen Reste hydrophobe Wechselwirkungen mit organischen, halogenierten Verbindungen möglich.The term “C10, C16 or C20 radical” means an organic group which has 10, 16 or 20 carbon atoms. Hydrophobic interactions with organic, halogenated compounds are advantageously possible as a result of the hydrophobic organic residues.

In Ausführungsformen ist das kationische Tensid eine quartäre Alkylammoniumverbindung mit einem C10- bis C20-Alkylrest, bevorzugt mit einem C16-Alkylrest.In embodiments, the cationic surfactant is an alkyl quaternary ammonium compound having a C10 to C20 alkyl group, preferably having a C16 alkyl group.

In weiteren Ausführungsformen weist das kationische Tensid mindestens eine Estergruppe auf, bevorzugt in α-, β-, γ-, δ- und/oder ε-Position zur quartären Ammoniumgruppe.In further embodiments, the cationic surfactant has at least one ester group, preferably in the α, β, γ, δ and/or ε position to the quaternary ammonium group.

In Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Stoffmenge des kationischen Tensids (mol) in Schritt c) mit einem Verhältnis im Bereich von 0,5:1 bis 3:1, bevorzugt im Bereich von 0,75:1 bis 1:1, zu der Kationenaustauschkapazität des mineralischen Rohstoffes (in cmol/kg) zugegeben.In embodiments of the method according to the invention, the amount of substance of the cationic surfactant (mol) in step c) in a ratio in the range from 0.5:1 to 3:1, preferably in the range from 0.75:1 to 1:1, to the Cation exchange capacity of the mineral raw material (in cmol/kg) added.

Unter der „Kationenaustauschkapazität“ wird ein Maß für die austauschbaren Kationen und damit die Zahl an negativen Bindungsplätzen in Rohstoffen verstanden. Die Kationenaustauschkapazität eines mineralischen Rohstoffes ist abhängig von der Lagerstätte. Die Bestimmung der potentiellen Kationenaustauschkapazität und der austauschbaren Kationen unter Verwendung einer bei pH = 8,1 gepufferten Bariumchloridlösung erfolgt beispielsweise nach DIN ISO 13536.The "cation exchange capacity" is a measure of the exchangeable cations and thus the number of negative binding sites in raw materials. The cation exchange capacity of a mineral raw material depends on the deposit. The determination of the potential cation exchange capacity and the exchangeable cations using a barium chloride solution buffered at pH = 8.1 is carried out according to DIN ISO 13536, for example.

In Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die wässrige Lösung mit einem Verhältnis im Bereich von 1:1 bis 3:1 (m/m), bevorzugt im Bereich von 1:1 bis 2:1 (m/m), zur Masse des mineralischen Rohstoffes zugegeben.In embodiments of the method according to the invention, the aqueous solution is used in a ratio in the range from 1:1 to 3:1 (m/m), preferably in the range from 1:1 to 2:1 (m/m), to the mass of the mineral raw material admitted.

In Ausführungsformen erfolgt das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere Schritt c), bei einem pH-Wert im Bereich von pH 6 bis pH 8.In embodiments, the method according to the invention, in particular step c), takes place at a pH in the range from pH 6 to pH 8.

In Ausführungsformen umfasst das erfindungsgemäße Verfahren mindestens einen weiteren Schritt, wobei der weitere Schritt ein Waschschritt nach Schritt c), bevorzugt mit Wasser oder Ethanol; ist. Zweckmäßig erfolgt der Waschschritt nach Schritt c), falls die wässrige Lösung enthaltend mindestens ein kationisches Tensid aus einem Salz hergestellt wird. Vorteilhaft wird durch den Waschschritt das Gegenion des Salzes entfernt.In embodiments, the method according to the invention comprises at least one further step, the further step being a washing step after step c), preferably with water or ethanol; is. The washing step is expediently carried out after step c) if the aqueous solution containing at least one cationic surfactant is produced from a salt. Advantageously, the washing step removes the counterion of the salt.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Tonmineralkomposit erhalten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.A further aspect of the invention relates to a clay mineral composite obtained by the method according to the invention.

Vorteilhaft weist das erfindungsgemäße Tonmineralkomposit eine günstigere Herstellung als Aktivkohle auf.Advantageously, the clay mineral composite according to the invention is more economical to produce than activated carbon.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung des erfindungsgemäßen Tonmineralkomposits, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, zur Abtrennung von organischen, halogenierten Verbindungen aus wässrigen Lösungen.A further aspect of the invention relates to the use of the clay mineral composite according to the invention, produced by the process according to the invention, for separating organic, halogenated compounds from aqueous solutions.

Unter dem Begriff „wässrige Lösung“ wird ein homogenes oder heterogenes Gemisch umfassend Wasser und mindestens eine gelöste feste, flüssige oder gasförmige Verbindung verstanden.The term "aqueous solution" means a homogeneous or heterogeneous mixture comprising water and at least one dissolved solid, liquid or gaseous compound.

In bevorzugten Ausführungsformen erfolgt die Verwendung zur Abtrennung von per- und/oder polyfluorierten Alkylverbindungen (PFAS), besonders bevorzugt langkettigen PFASs. Vorteilhaft weist das Tonmineralkomposits, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, ein hohes Entfernungsvermögen für PFASs auf, wobei eine Abtrennung von bis zu 100% (m/m) aus der wässrigen Lösung innerhalb von 4 h erreicht werden kann. Zudem ist vorteilhaft, dass das Tonmineralkomposit im Vergleich zu Aktivkohle keine größeren Mengen an Huminstoffen adsorbiert und somit in huminstoffreichen Wässern bevorzugt eingesetzt werden kann.In preferred embodiments, it is used for separating off perfluorinated and/or polyfluorinated alkyl compounds (PFAS), particularly preferably long-chain PFASs. The clay mineral composite produced by the process according to the invention advantageously has a high removal capacity for PFASs, with a separation of up to 100% (m/m) from the aqueous solution being able to be achieved within 4 hours. In addition, it is advantageous that the clay mineral composite does not adsorb larger amounts of humic substances than activated carbon and can therefore be used preferably in water rich in humic substances.

In bevorzugten Ausführungsformen ist die organische, halogenierte Verbindung Perfluoroctansulfonsäure (PFOS), Perfluorhexansulfonsäure (PFHxS) und/oder Perfluoroctansäure (PFOA).In preferred embodiments, the organic, halogenated compound is perfluorooctane sulfonic acid (PFOS), perfluorohexane sulfonic acid (PFHxS), and/or perfluorooctanoic acid (PFOA).

In Ausführungsformen ist die wässrige Lösung aus Grundwasser, Oberflächenwasser, Brunnenwasser, Wasser aus der Trinkwasseraufbereitung und Abwasser, insbesondere Klärwerksabwasser, Industrieabwasser, Feuerlöschschaumabwasser und/oder Textilreinigungsabwasser, ausgewählt.In embodiments, the aqueous solution is selected from groundwater, surface water, well water, water from drinking water treatment and waste water, in particular sewage treatment plant waste water, industrial waste water, fire extinguishing foam waste water and/or textile cleaning waste water.

In Ausführungsformen erfolgt die Verwendung des erfindungsgemäßen Tonmineralkompositszur Abtrennung von organischen, halogenierten Verbindungen in der 4. Reinigungsstufe in der Abwasserbehandlung.In embodiments, the clay mineral composite according to the invention is used for separating organic, halogenated compounds in the 4th purification stage in waste water treatment.

In Ausführungsformen erfolgt die Verwendung des erfindungsgemäßen Tonmineralkomposits in Form von Pellets oder Granulaten.In embodiments, the clay mineral composite according to the invention is used in the form of pellets or granules.

In Ausführungsformen erfolgt die Verwendung in Form von Pellets oder Granulaten als Gemisch mit mindestens einer weiteren Substanz, insbesondere einem Trägermaterial.In embodiments, the use takes place in the form of pellets or granules as a mixture with at least one other substance, in particular a carrier material.

In weiteren Ausführungsformen erfolgt die Verwendung des erfindungsgemäßen Tonmineralkomposits in Form einer gepackten Säule.In further embodiments, the clay mineral composite according to the invention is used in the form of a packed column.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Abtrennung von organischen, halogenierten Verbindungen aus wässrigen Lösungen umfassend die Schritte:

  1. i. Bereitstellen eines Tonmineralkomposits mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  2. ii. Zugabe des Tonmineralkomposits zu einer wässrigen Lösung, umfassend mindestens eine organische, halogenierte Verbindung und Immobilisieren der mindestens einen organischen, halogenierten Verbindung aus der wässrigen Lösung durch Adsorption an dem Tonmineralkomposit, und
  3. iii. Abtrennen der mindestens einen organischen, halogenierten Verbindung von dem Tonmineralkomposit durch thermische Behandlung des Tonmineralkomposits.
The invention also relates to a method for separating organic, halogenated compounds from aqueous solutions, comprising the steps:
  1. i. providing a clay mineral composite by means of the method according to the invention,
  2. ii. adding the clay mineral composite to an aqueous solution comprising at least one organic halogenated compound and immobilizing the at least one organic halogenated compound from the aqueous solution by adsorption onto the clay mineral composite, and
  3. iii. Separating the at least one organic, halogenated compound from the clay mineral composite by thermal treatment of the clay mineral composite.

In Ausführungsformen wird das Tonmineralkomposit in Form von Pellets oder Granulaten bereitgestellt.In embodiments, the clay mineral composite is provided in the form of pellets or granules.

In Ausführungsformen wird das Tonmineralkomposit in Form von Pellets oder Granulaten als Gemisch mit mindestens einer weiteren Substanz, insbesondere einem Trägermaterial bereitgestellt.In embodiments, the clay mineral composite is provided in the form of pellets or granules as a mixture with at least one other substance, in particular a carrier material.

In weiteren Ausführungsformen wird das Tonmineralkomposit in Form einer gepackten Säule bereitgestellt.In further embodiments, the clay mineral composite is provided in the form of a packed column.

In Ausführungsformen erfolgt die Zugabe des Tonmineralkomposits zu der wässrigen Lösung, umfassend mindestens eine organische, halogenierte Verbindung, mit einer Konzentration im Bereich von 5 mg bis 1.000 mg Tonmineralkomposit/I wässrige Lösung, bevorzugt 10 mg bis 100 mg Tonmineralkomposit/I wässrige Lösung. Zweckmäßig erfolgt die Verwendung des Tonmineralkomposits, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, entsprechend der Kationenaustauschkapazität und der Konzentration der mindestens einen organischen, halogenierten Verbindung in der wässrigen Lösung.In embodiments, the clay mineral composite is added to the aqueous solution comprising at least one organic, halogenated compound with a concentration in the range from 5 mg to 1000 mg clay mineral composite/I aqueous solution, preferably 10 mg to 100 mg clay mineral composite/I aqueous solution. The clay mineral composite, produced by the process according to the invention, is expediently used in accordance with the cation exchange capacity and the concentration of the at least one organic, halogenated compound in the aqueous solution.

In bevorzugten Ausführungsformen ist die organische, halogenierte Verbindung eine per- und/oder polyfluorierte Alkylverbindung (PFAS), besonders bevorzugt eine langkettige PFAS.In preferred embodiments, the organic, halogenated compound is a per- and/or polyfluorinated alkyl compound (PFAS), particularly preferably a long-chain PFAS.

In Ausführungsformen umfasst die wässrige Lösung mindestens eine organische, halogenierte Verbindung mit einer Konzentration im Bereich von 1 ng/l bis 50 mg/l.In embodiments, the aqueous solution comprises at least one organic, halogenated compound at a concentration ranging from 1 ng/L to 50 mg/L.

Vorteilhaft weist das erfindungsgemäße Verfahren eine kurze Kontaktzeit auf. In Ausführungsformen erfolgt Schritt b) für eine Dauer im Bereich von 1 min bis 6 h, bevorzugt 1 h bis 4 h.The method according to the invention advantageously has a short contact time. In embodiments, step b) takes place for a period in the range from 1 min to 6 h, preferably from 1 h to 4 h.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung eines Tonmineralkomposits, hergestellt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, in Barrieren und/oder Schutzschichten zum Auffangen von organischen, halogenierten Verbindungen, insbesondere für Böden und/oder Wände.A further aspect of the invention relates to the use of a clay mineral composite, produced with the method according to the invention, in barriers and/or protective layers for collecting organic, halogenated compounds, in particular for floors and/or walls.

In Ausführungsformen erfolgt die Verwendung des Tonmineralkomposits in Bentofixmatten.In embodiments, the clay mineral composite is used in Bentofix mats.

Für die Realisierung der Erfindung ist es auch zweckmäßig, die vorbeschriebenen Ausführungsformen und Merkmale der Ansprüche zu kombinieren.For the realization of the invention, it is also expedient to combine the above-described embodiments and features of the claims.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele und zugehöriger Figuren eingehender erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele sollen dabei die Erfindung beschreiben ohne diese zu beschränken.The invention will be explained in more detail below with reference to some exemplary embodiments and associated figures. The exemplary embodiments are intended to describe the invention without restricting it.

Es zeigt die

  • 1 Entfernungsraten (%) für acht verschiedene PFAS bei Einsatz des erfindungsgemäßen Tonmineralkomposits.
It shows the
  • 1 Removal rates (%) for eight different PFAS using the clay mineral composite according to the invention.

Verfahren zur Herstellung eines TonmineralkompositsProcess for the production of a clay mineral composite

Zunächst wird eine Tensidlösung aus Wasser und einem kationischen Tensid, insbesondere Hexadecyltrimethylammoniumbromid (CTAB), in einer Konzentration von 100 mM hergestellt. Die Konzentration richtet sich nach dem Gehalt nach der Kationenaustauschkapazität des mineralischen Rohstoffes. 5 g Ton, insbesondere Betonit, werden in 5 ml Ethanol suspendiert, 10 ml der Tensidlösung hinzugefügt und für 20 min bis 6 h mit 50 bis 70 U/min geschüttelt. Überschüssige Lösung wird abgetrennt, der Feststoff mit Wasser gewaschen, um das in der Tensidlösung enthaltene Gegenion zu entfernen. Anschließend erfolgt die Trocknung des Tonmineralkomposit bei 50 °C.First, a surfactant solution is prepared from water and a cationic surfactant, specifically hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB), at a concentration of 100 mM. The concentration depends on the content of the cation exchange capacity of the mineral raw material. 5 g of clay, in particular bentonite, are suspended in 5 ml of ethanol, 10 ml of the surfactant solution are added and shaken at 50 to 70 rpm for 20 min to 6 h. Excess solution is separated off, and the solid is washed with water in order to remove the counterion contained in the surfactant solution. The clay mineral composite is then dried at 50 °C.

Verfahren zur Abtrennung organischer, halogenierter Verbindungen aus wässrigen LösungenProcess for separating organic, halogenated compounds from aqueous solutions

Bei einer Dosierung von 5 mg Tonmineralkomposit auf 1 I schadstoffhaltige Lösung (je 50 µg/l acht verschiedener PFAS: Perfluorbuttersäure (PFBA), Perfluorpentansäure (PFPA), Perfluorhexansäure (PFHxA), Perfluorheptansäure (PFHpA), Perfluoroctansäure (PFOA), Perfluorbutansulfonsäure (PFBS), Perfluorhexansulfonsäure (PFHxS), Perfluoroctansulfonsäure (PFOS)) wurde innerhalb einer Stunde eine Entfernung von drei PFAS mit über 50 % (PFOA, PFHxS und PFOS) und insbesondere für die Verbindung Perfluoroctansulfonsäure (PFOS) eine Entfernung von 94 % aus der Mischlösung erreicht. Bei einer höheren Dosierung und bei einer längeren Kontaktzeit wurde eine erhöhte Entfernung erreichtWith a dosage of 5 mg clay mineral composite to 1 l solution containing pollutants (50 µg/l each of eight different PFAS: perfluorobutyric acid (PFBA), perfluoropentanoic acid (PFPA), perfluorohexanoic acid (PFHxA), perfluoroheptanoic acid (PFHpA), perfluorooctanoic acid (PFOA), perfluorobutanesulfonic acid (PFBS ), perfluorohexanesulfonic acid (PFHxS), perfluorooctanesulfonic acid (PFOS)), a removal of three PFAS with more than 50% (PFOA, PFHxS and PFOS) and in particular for the compound perfluorooctanesulfonic acid (PFOS) a removal of 94% from the mixed solution was achieved within one hour . Increased removal was achieved at a higher dosage and with a longer contact time

1 zeigt die Entfernung acht verschiedener PFAS durch 30 mg Tonmineralkomposit auf 1 I schadstoffhaltige Lösung (je 50 µg/l PFBA, PFPA, PFHxA, PFHpA, PFOA, PFBS, PFHxS, PFOS) nach 4 h. 1 shows the removal of eight different PFAS by 30 mg clay mineral composite on 1 l solution containing pollutants (each 50 µg/l PFBA, PFPA, PFHxA, PFHpA, PFOA, PFBS, PFHxS, PFOS) after 4 h.

Vergleich zur Adsorption an Aktivkohle hinsichtlich der Entfernung von PFASComparison to activated carbon adsorption for PFAS removal

Eine Trinkwasserprobe mit 50 µg/l PFAS wird für 24 Stunden mit pulverisierter Aktivkohle (Chemviron Filtrasorb 300) kontaktiert. Anschließend wird die PFAS-Restkonzentration bestimmt. Vergleichend sind die Ergebnisse der Kontaktierung mit erfindungsgemäßen Tonmineralkomposit aufgeführt. Die Ergebnisse der Untersuchungen beider Adsorbentien bei 30 mg/l Adsorbens und 24 Stunden Kontaktzeit in Karlsruher Trinkwasser sind in Tab. 1 gegenübergestellt. Tab. 1 Vergleich der Entfernungsraten (in %) für Aktivkohle und das erfindungsgemäße Tonmineralkomposit. PFAS Tonmineralkomposit Aktivkohle PFBA 17% 7% PFPA 18% 37% PFHxS 62% 100% PFOS 96% 100 % A drinking water sample with 50 µg/l PFAS is contacted with powdered activated carbon (Chemviron Filtrasorb 300) for 24 hours. The residual PFAS concentration is then determined. The results of contacting with the clay mineral composite according to the invention are listed for comparison. The results of the investigations of both adsorbents at 30 mg/l adsorbent and 24 hours contact time in Karlsruhe drinking water are compared in Table 1. Tab. 1 Comparison of the removal rates (in %) for activated carbon and the clay mineral composite according to the invention. PFAS clay mineral composite activated charcoal PFBA 17% 7% PFPA 18% 37% PFHxS 62% 100% PFOS 96% 100%

Der Einsatz der Aktivkohle Filtrasorb 300 zeigte teilweise eine höhere Entfernungsrate für PFAS. Allerdings wurde für PFBA eine höhere Entfernung mit dem erfindungsgemäßen Tonmineralkomposit erreicht. Für PFBA und PFPA werden bei den gewählten Versuchsbedingungen für Aktivkohle Entfernungsraten von 7 % und 37 % erreicht. Für PFOS wurden vergleichbar hohe Entfernungsraten von 95 % bzw. 100 % erreicht.The use of the activated carbon Filtrasorb 300 partially showed a higher removal rate for PFAS. However, for PFBA a higher removal was achieved with the clay mineral composite according to the invention. For PFBA and PFPA, removal rates of 7% and 37% are achieved under the selected test conditions for activated carbon. Comparably high removal rates of 95% and 100% were achieved for PFOS.

Die verwendete Aktivkohle hat gemäß der Untersuchung der BET-Oberfläche einen deutlich höheren Wert (1027,55 m2/g) gegenüber dem erfindungsgemäßen Tonmineralkomposit (31,84 m2/g). Das erfindungsgemäße Tonmineralkomposit hat daher eine höhere flächenbezogene Beladung, da die ähnlich niedrige Restkonzentration von PFOS eine deutlich geringere BET-Oberfläche zugrunde liegt. Mit der hohen flächenbezogenen Beladung kann für das erfindungsgemäße Tonmineralkomposit festgestellt werden, dass dieses Adsorbens gegenüber der verwendeten Filtrasorb 300-Aktivkohle mit dem Adsorptiv spezifischer interagiert.According to the examination of the BET surface area, the activated carbon used has a significantly higher value (1027.55 m 2 /g) compared to the clay mineral composite according to the invention (31.84 m 2 /g). The clay mineral composite according to the invention therefore has a higher area-related loading, since the similarly low residual concentration of PFOS is based on a significantly lower BET surface area. With the high surfaces Based on the loading, it can be stated for the clay mineral composite according to the invention that this adsorbent interacts more specifically with the adsorbent than the Filtrasorb 300 activated carbon used.

Beim Einsatz von Aktivkohle zur Entfernung von Spurenstoffen ist bekannt, dass die maximal erreichbare Adsorptionskapazität mit zunehmender Konzentration an natürlichen organischen Wasserinhaltsstoffen sinkt. Praktisch bedeutet dies, dass bei steigendem DOC ein Durchbruch des Aktivkohlefilters deutlich früher erreicht wird (Sontheimer et al. 1988). Das erfindungsgemäße Tonmineralkomposit hingegen zeigte in Versuchen, dass natürliche organische Wasserinhaltsstoffe die Adsorption der PFAS nicht signifikant beeinflussen.When using activated carbon to remove trace substances, it is known that the maximum achievable adsorption capacity decreases as the concentration of natural organic water constituents increases. In practical terms, this means that as the DOC increases, the activated carbon filter will break through much earlier (Sontheimer et al. 1988). In contrast, the clay mineral composite according to the invention showed in tests that natural organic water constituents do not significantly influence the adsorption of the PFAS.

Weiterhin haben Versuche gezeigt, dass im Gegensatz zur Aktivkohle eine kürzere Kontaktzeit von vier Stunden für die Einstellung des Adsorptionsgleichgewichtes bei dem erfindungsgemäßen Tonmineralkomposit ausreichend ist.Furthermore, tests have shown that, in contrast to activated carbon, a shorter contact time of four hours is sufficient for setting the adsorption equilibrium in the clay mineral composite according to the invention.

Janda J, Lange FT, Riegel M (2017) Weitergehende Erfassung von PFC-Quellen im Einzugsbereich von Wasserwerken und Entfernung von kurzkettigen, persistenten PFC, Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e. V. - Technisch-wissenschaftlicher Verein, DVGW-Förderkennzeichen W 07-03-14 star.Janda J, Lange FT, Riegel M (2017) Further detection of PFC sources in the catchment area of waterworks and removal of short-chain, persistent PFC, Deutscher Verein des Gas- und Wasserfach e. V. - Technical-scientific association, DVGW funding code W 07-03-14 star.

Karnland O, Birgersson M (2006) Montmorillonite stability with special respect to KBS-3 conditions. Technical Report TR-06-11 Clay Technology. 1-38.Karnland O, Birgersson M (2006) Montmorillonite stability with special respect to KBS-3 conditions. Technical Report TR-06-11 Clay Technology. 1-38.

Ross I, McDonough J, Miles J, Storch P, Thelakkat Kochunarayanan P, Kalve E, Hurst J, Dasgupta SS, Burdick J (2018) A review of emerging technologies for remediation of PFASs. Rem. J. 28(2), 101-126.Ross I, McDonough J, Miles J, Storch P, Thelakkat Kochunarayanan P, Kalve E, Hurst J, Dasgupta SS, Burdick J (2018) A review of emerging technologies for remediation of PFASs. Rem. J. 28(2), 101-126.

Sontheimer H, Crittenden JC, Summers RS (1988) Activated Carbon for Water Treatment. DVGW-Forschungsstelle, Engler-Bunte-Institut, Universität Karlsruhe (TH), 512-513.Sontheimer H, Crittenden JC, Summers RS (1988) Activated Carbon for Water Treatment. DVGW research center, Engler-Bunte-Institute, University of Karlsruhe (TH), 512-513.

Tröbs R, Guhl AC, Bertau M (2018) Gestein Alginit: Neues Adsorbens für hormonell wirksame Substanzen. Chem. Unserer Zeit 52, 280-281.Tröbs R, Guhl AC, Bertau M (2018) Alginite rock: New adsorbent for hormonally active substances. Chem. Our Time 52, 280-281.

Yan B, Munoz G, Sauve S, Liu J (2020) Molecular Mechanisms of Per- and Polyfluoroalkyl Substances on a Modified Clay: A Combined Experimental and Molecular Simulation Study. Water Research, doi: https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.116166.Yan B, Munoz G, Sauve S, Liu J (2020) Molecular Mechanisms of Per- and Polyfluoroalkyl Substances on a Modified Clay: A Combined Experimental and Molecular Simulation Study. Water Research, doi: https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.116166.

Zhi Y, Liu JX (2018) Sorption and desorption of anionic, cationic and zwitterionic polyfluoroalkyl substances by soil organic matter and pyrogenic carbonaceous materials. Chem. Eng. J. 346, 682-691.Zhi Y, Liu JX (2018) Sorption and desorption of anionic, cationic and zwitterionic polyfluoroalkyl substances by soil organic matter and pyrogenic carbonaceous materials. Chem. Eng. J. 346, 682-691.

Zhou Q, Deng S, Yu Q, Zhang Q, Yu G, Huang J, He H (2010) Sorption of perfluorooctane sulfonate on organo-montmorillonites. Chemosphere 78, 688-694.Zhou Q, Deng S, Yu Q, Zhang Q, Yu G, Huang J, He H (2010) Sorption of perfluorooctane sulfonate on organo-montmorillonites. Chemosphere 78, 688-694.

Claims (15)

Verfahren zur Herstellung von Tonmineralkompositen umfassend die Schritte: a) Bereitstellen eines mineralischen Rohstoffes umfassend mindestens ein Dreischichttonmineral, b) Suspendierung des mineralischen Rohstoffes in mindestens einem Alkanol, c) Zugabe einer wässrigen Lösung enthaltend mindestens ein kationisches Tensid, und d) Abtrennung der wässrigen Lösung und Trocknung.Process for the production of clay mineral composites comprising the steps: a) providing a mineral raw material comprising at least one three-layer clay mineral, b) suspension of the mineral raw material in at least one alkanol, c) addition of an aqueous solution containing at least one cationic surfactant, and d) Separation of the aqueous solution and drying. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mineralische Rohstoff einen Gehalt an dem mindestens einen Dreischichttonmineral im Bereich von 15 % (m/m) bis 100 % (m/m) aufweist.procedure after claim 1 , characterized in that the mineral raw material has a content of the at least one three-layer clay mineral in the range from 15% (m/m) to 100% (m/m). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Dreischichttonmineral ein dioktaedrisches oder trioktaedrisches Dreischichttonmineral ist.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the at least one three-layer clay mineral is a dioctahedral or trioctahedral three-layer clay mineral. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Alkanol aus Methanol, Ethanol oder i-Propanol ausgewählt ist.Procedure according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the at least one alkanol is selected from methanol, ethanol or i-propanol. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Alkanol einen Gehalt im Bereich von 70 % (v/v) bis 100 % (v/v) aufweist.Procedure according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the at least one alkanol has a content in the range from 70% (v/v) to 100% (v/v). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mineralische Rohstoff und das mindestens eine Alkanol mit einem Massenverhältnis im Bereich von 0,5:1 (m/m) bis 2:1 (m/m) suspendiert werden.Procedure according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the mineral raw material and the at least one alkanol are suspended in a mass ratio in the range from 0.5:1 (m/m) to 2:1 (m/m). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das kationische Tensid eine quartäre Ammoniumverbindung mit einem C10- bis C20-Rest ist.Procedure according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the cationic surfactant is a quaternary ammonium compound having a C10 to C20 radical. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffmenge des kationischen Tensids in Schritt c) mit einem Verhältnis im Bereich von 0,5:1 bis 3:1 zu der Kationenaustauschkapazität des mineralischen Rohstoffes zugegeben wirdProcedure according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the molar amount of the cationic surfactant in step c) is added in a ratio in the range from 0.5:1 to 3:1 to the cation exchange capacity of the mineral raw material Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend mindestens einen weiteren Schritt, wobei der weitere Schritt ein Waschschritt nach Schritt c) ist.Procedure according to one of Claims 1 until 8th , comprising at least one further step, wherein the further step is a washing step after step c). Tonmineralkomposit erhalten nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Clay mineral composite obtained according to one of Claims 1 until 9 . Verwendung eines Tonmineralkomposits hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Abtrennung von organischen, halogenierten Verbindungen aus wässrigen Lösungen.Use of a clay mineral composite produced according to one of Claims 1 until 9 for separating organic, halogenated compounds from aqueous solutions. Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Lösung ausgewählt ist aus Grundwasser, Oberflächenwasser, Brunnenwasser, Wasser aus der Trinkwasseraufbereitung und Abwasser, insbesondere Klärwerksabwasser, Industrieabwasser, Feuerlöschschaumabwasser und/oder Textilreinigungsabwasser.use after claim 11 , characterized in that the aqueous solution is selected from groundwater, surface water, well water, water from drinking water treatment and waste water, in particular sewage treatment plant waste water, industrial waste water, fire extinguishing foam waste water and/or textile cleaning waste water. Verfahren zur Abtrennung von organischen, halogenierten Verbindungen aus wässrigen Lösungen umfassend die Schritte: i. Bereitstellen eines Tonmineralkomposits mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ii. Zugabe des Tonmineralkomposits zu einer wässrigen Lösung, umfassend mindestens eine organische, halogenierte Verbindung und Immobilisieren der mindestens einen organischen, halogenierten Verbindung aus der wässrigen Lösung durch Adsorption an dem Tonmineralkomposit, und iii. Abtrennen der mindestens einen organischen, halogenierten Verbindung von dem Tonmineralkomposit durch thermische Behandlung des Tonmineralkomposits.Process for separating organic, halogenated compounds from aqueous solutions, comprising the steps: i. Providing a clay mineral composite by means of a method according to any one of Claims 1 until 9 , ii. adding the clay mineral composite to an aqueous solution comprising at least one organic, halogenated compound and immobilizing the at least one organic, halogenated compound from the aqueous solution by adsorption onto the clay mineral composite, and iii. Separating the at least one organic, halogenated compound from the clay mineral composite by thermal treatment of the clay mineral composite. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe des Tonmineralkomposits zu der wässrigen Lösung, umfassend mindestens eine organische, halogenierte Verbindung, mit einer Konzentration im Bereich von 5 mg bis 1.000 mg Tonmineralkomposit/I wässrige Lösung erfolgt.procedure after Claim 13 , characterized in that the clay mineral composite is added to the aqueous solution, comprising at least one organic, halogenated compound, with a concentration in the range from 5 mg to 1,000 mg of clay mineral composite/I aqueous solution. Verwendung eines Tonmineralkomposits hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in Barrieren und/oder Schutzschichten zum Auffangen von organischen, halogenierten Verbindungen, insbesondere für Böden und/oder Wände.Use of a clay mineral composite produced according to one of Claims 1 until 9 in barriers and/or protective layers for trapping organic, halogenated compounds, especially for floors and/or walls.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010065996A1 (en) 2008-12-09 2010-06-17 Crc Care Pty Ltd Modified clay sorbents
WO2011069189A1 (en) 2009-12-07 2011-06-16 Crc Care Pty Ltd Amine modified clay sorbents

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010065996A1 (en) 2008-12-09 2010-06-17 Crc Care Pty Ltd Modified clay sorbents
WO2011069189A1 (en) 2009-12-07 2011-06-16 Crc Care Pty Ltd Amine modified clay sorbents

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