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Die biogene Calcitfällung im Bodensee
Art der Abschlussarbeit
Diplomarbeit
Autoren
- Kempke, S.
Betreuer
- Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Uhl
Abstract
Die biogene Calcitfällung ist ein in vielen Hartwasserseen beobachtetes Phänomen während massenhaften Biomassenwachstum („Algenblüte“). Dieser primäre anorganische Partikelbil-dungsprozess wurde im Rahmen dieser Arbeit am Beispiel des Bodensees untersucht. Hierbei sind anhand von Laborexperimenten die wichtigsten Bildungsmechanismen von Calcit aufge-zeigt worden. Neben der Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von physikalischen und chemischen Randparametern, konnten über den Einsatz der Partikel- und Bildanalyse (Um-kehrmikroskop) die einzelnen Wachstumsphasen von CaCO3-Kristallen identifiziert und be-schrieben werden. Zur Charakterisierung der Kristallwachstumsrate R wurden drei kinetische Wachstumsgesetze verwendet und die Ergebnisse miteinander verglichen. In einer weiteren Untersuchungsreihe konnte erstmals auch für die am Bodensee ansässige Grünalgenart Sce-nedesmus quadricauda gezeigt werden, dass sie Vorgänge der Calcitfällung induzieren kann.
Um während Phasen des ausgeprägten Biomassenwachstums Aussagen zur Bildungsge-schwindigkeit und zu der gebildeten Menge an CaCO3 formulieren zu können, wurde ein An-satz erarbeitet, der ausschließlich auf dem Einsatz von unter in-situ Bedingungen durchführ-baren Online-Messverfahren (pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit, Temperatur) beruht.
Vor dem Hintergrund des Transportes von wassergefährdenden Stoffen via Straße und Bahn im Uferbereich des Bodensees und in dessen Einzugsgebietes (ca. 3,07 Mio. t•a-1), sind Ad-sorptionsversuche mit aromatischen Kohlenwasserstoffen (einem Mineralölbestandteil) an Calciumcarbonat durchgeführt worden. Auf Grundlage der Ergebnisse ließen sich adsorptive Eigenschaften von BTEX-Aromaten an CaCO3-Pulver nachweisen. Die Konzentrationsab-nahme betrug nach einer Versuchsdauer von 24 Stunden etwa 30 bis 40%.
Die Ergebnisse dieser Arbeit bestätigten die theoretischen Grundlagen der Thermodynamik und der Kristallwachstumskinetik der Calcitbildung und konnten erfolgreich mit praxisrele-vanten Problemstellungen verknüpft werden.
Schlagwörter: Biogene Calcitfällung, Bodensee, Kristallwachstumsgeschwindigkeit, Adsorption von BTEX-Aromaten an CaCO3
Um während Phasen des ausgeprägten Biomassenwachstums Aussagen zur Bildungsge-schwindigkeit und zu der gebildeten Menge an CaCO3 formulieren zu können, wurde ein An-satz erarbeitet, der ausschließlich auf dem Einsatz von unter in-situ Bedingungen durchführ-baren Online-Messverfahren (pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit, Temperatur) beruht.
Vor dem Hintergrund des Transportes von wassergefährdenden Stoffen via Straße und Bahn im Uferbereich des Bodensees und in dessen Einzugsgebietes (ca. 3,07 Mio. t•a-1), sind Ad-sorptionsversuche mit aromatischen Kohlenwasserstoffen (einem Mineralölbestandteil) an Calciumcarbonat durchgeführt worden. Auf Grundlage der Ergebnisse ließen sich adsorptive Eigenschaften von BTEX-Aromaten an CaCO3-Pulver nachweisen. Die Konzentrationsab-nahme betrug nach einer Versuchsdauer von 24 Stunden etwa 30 bis 40%.
Die Ergebnisse dieser Arbeit bestätigten die theoretischen Grundlagen der Thermodynamik und der Kristallwachstumskinetik der Calcitbildung und konnten erfolgreich mit praxisrele-vanten Problemstellungen verknüpft werden.
Schlagwörter: Biogene Calcitfällung, Bodensee, Kristallwachstumsgeschwindigkeit, Adsorption von BTEX-Aromaten an CaCO3
Zugeordnete Forschungsschwerpunkte
- Integrierte Optimierung von Wasserversorgungssystemen
Berichtsjahr
2005