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Sorption and Desorption Processes of Organic Contaminants on Carbonaceous Materials

Elhaddad, Engy :
Sorption and Desorption Processes of Organic Contaminants on Carbonaceous Materials.
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2012)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Sorption and Desorption Processes of Organic Contaminants on Carbonaceous Materials
Language: English
Abstract:

Sorption is considered the most important abiotic process for determining the fate and transport of organic contaminants in the environment. Hence, we investigated whether sorption is fully reversible or whether a irreversibly sorbed pollutant fraction remains in the sorbent and if the total amount of contaminants is available to biological receptors or only a fraction of them. This process has a great importance for remediation targets. This question was examined in multi-stage batch sorption and desorption experiments with Trichloroethylene (TCE) and Tetrachloroethylene (also perchloroethylene PCE), as well as o-xylene and p-xylene, in combination with the sorbents activated carbon, charcoal, peat, and the hydrophobic zeolite Y-200. It was shown that the structural composition of the sorbent is one of the important features for a contaminant adsorption-resistant fraction. Hence, the rigid pore system of micro porous zeolite Y-200 exhibits the mostly reversible sorption. Charcoal and activated carbon showed a significantly irreversible sorption, or at least a very slowly desorbing pollutant fraction. This fraction can be harmful in environment due to different kinds of pollutants. Competitive sorption may cause releasing of this fraction.

Generally, the results indicate that the sorption in the above mentioned sorbents for the different chemicals investigated is dominated by pore filling processes, except for peat. A nonlinear type sorption isotherm is described by the combination of the partitioning and pore-filling mechanisms.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Sorption wird als der wichtigste abiotische Prozess zur Untersuchung des Transports und Verbleibs von organischen Schadstoffen in der Umwelt angesehen. Für die Wasseraufbereitung ist es von großer Bedeutung, ob die Sorption vollständig reversibel ist, ein Teil der sorbierten Schadstoffe irreversibel im Sorbens verbleibt und ob die Gesamtmenge oder nur ein Teil der Schadstoffe für biologische Rezeptoren verfügbar ist. Im Rahmen der Arbeit wurde diesen Fragestellungen in mehrstufigen Sorptions- und Desorptionsversuchsreihen nachgegangen. Als Sorbentien kamen Aktivkohle, Holzkohle, Torf und hydrophober Zeolith Y-200 zum Einsatz, welche den Modellverbindungen Trichlorethylen (TCE), Tetrachlorethylen, Perchlorethylen (PCE), o-Xylol sowie p-Xylol ausgesetzt wurden. Es wurde gezeigt, dass der strukturelle Aufbau des Sorbens maßgeblich für das Sorptionsverhalten der Verunreinigungen ist. Das starre Porensystem des mikroporösen Zeoliths Y-200 wies bezüglich der Sorption den höchsten Reversibilitätsgrad auf. Holz- und Aktivkohle zeigten eine signifikant irreversible Sorption bzw. ein zumindest sehr langsames Desorbieren der Schadstoffe. Da die verbliebenen Schadstoffe durch kompetitive Sorption anderer Verunreinigungen im Wasser wieder freigesetzt werden können, stellen sie eine potentielle Umweltgefährdung dar. Allgemein gilt, dass die Sorption der untersuchten Chemikalien in den oben genannten Sorbentien mit Ausnahme von Torf durch porenfüllende Prozesse dominiert wird. Die theoretische Beschreibung der Sorption gelang durch nichtlineare Sorptionsisothermen, die mechanistisch gesehen sowohl Verteilungsgleichgewichte als auch Porenfüllung umfassen.German
Alternative keywords:
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Sorption, Desorption , Carbonaceous MaterialsUNSPECIFIED
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Divisions: Fachbereich Material- und Geowissenschaften
Date Deposited: 15 Oct 2012 15:01
Last Modified: 07 Dec 2012 12:05
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-31303
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Ensinger, Prof Wolfgang and Schüth, Prof Christoph
Refereed: 21 September 2012
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/3130
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