Eisen(III)-chlorid (FeCl₃) ist eine der am häufigsten eingesetzten Chemikalien in der industriellen Wasser- und Abwasserbehandlung. Es gehört zur Gruppe der Fällmittel und spielt eine wesentliche Rolle bei der Phosphatelimination, Schwermetallfällung und Trübstoffentfernung. Eisenchlorid ist ein starkes Oxidationsmittel, das sowohl in der kommunalen als auch in der industriellen Wasseraufbereitung weit verbreitet ist. Durch seine hohe Effektivität bei der Bildung von Flocken trägt es entscheidend zur Verbesserung der Wasserqualität und zur Einhaltung von Grenzwerten bei.
Inhaltsverzeichnis
Technische Hintergründe und chemische Eigenschaften
Eisen(III)-Chlorid liegt in fester Form als gelbbraunes Salz vor und ist hochgradig hygroskopisch, das heißt, es zieht Wasser aus der Umgebungsluft an. In Wasser löst es sich leicht und bildet Eisenionen (Fe³⁺), die mit anderen Bestandteilen im Abwasser reagieren können. In wässriger Lösung hydrolysiert Eisen(III)-Chlorid und bildet Eisenhydroxid [Fe(OH)₃], das als Flockenbildner agiert.
Die Flockenbildung durch Eisen(III)-Chlorid basiert auf folgenden chemischen Reaktionen:
Hydrolyse:
- Wenn Eisen(III)-Chlorid in Wasser gelöst wird, zerfällt es in Eisen- und Chloridionen. Die Eisenionen reagieren mit Wasser zu Eisenhydroxid.
- Das gebildete Eisenhydroxid ist schwerlöslich und bildet Flocken, die Trübstoffe und Verunreinigungen im Abwasser binden.
Koagulation und Flockung:
- Eisen(III)-hydroxidflocken binden feinste Partikel und Verunreinigungen, indem sie die Oberflächenladung der Partikel neutralisieren. Dies ermöglicht eine Anlagerung der Partikel an die Flocken, wodurch sie zu größeren Einheiten aggregieren und sich durch Sedimentation in CP-Anlagen, Flotation oder Filtration leicht abtrennen lassen.
pH-Abhängigkeit:
- Die Fällungsreaktion von Eisen(III)-Chlorid ist stark pH-abhängig. Eine optimale Flockenbildung tritt im leicht sauren bis neutralen Bereich auf (pH-Wert von etwa 5 bis 7). Bei höheren pH-Werten nimmt die Löslichkeit des Eisenhydroxids ab, was die Flockenbildung begünstigt.
Foto: CP-Anlage (Fällungs- und Flockungsanlage) ALMA Chem MCW mit Eisen(III)-Chloriddosierung
Anwendungen von Eisen(III)-Chlorid in der Abwasserbehandlung
Eisen(III)-Chlorid wird in zahlreichen industriellen und kommunalen Anwendungen eingesetzt. Hier einige der wichtigsten Einsatzbereiche:
Phosphatelimination:
- In der kommunalen und industriellen Abwasserbehandlung wird Eisenchlorid zur Phosphatfällung verwendet. Phosphate, die zu Eutrophierung und Algenwachstum in Gewässern führen können, reagieren mit Eisenionen und bilden schwerlösliche Eisenphosphate, die sich absetzen und aus dem Wasser entfernt werden. Diese Reaktion ist besonders relevant in der Lebensmittelverarbeitung und der Landwirtschaft, wo hohe Phosphatkonzentrationen vorkommen.
Schwermetallfällung:
- Eisen(III)-Chlorid wird verwendet, um Schwermetalle wie Chrom, Kupfer und Zink zu fällen. Diese Metalle reagieren mit dem Eisen(III)-Ion und bilden unlösliche Metallhydroxide, die aus dem Abwasser entfernt werden können. Die Schwermetallfällung ist in der Galvanikindustrie, Metallverarbeitung und anderen verarbeitenden Industrien mit hohen Schwermetallbelastungen essenziell.
Entfernung organischer Verbindungen:
- Eisen(III)-Chlorid kann auch zur Fällung organischer Verbindungen beitragen. Durch die Bildung von Flocken und die Anlagerung organischer Stoffe wird die chemische Sauerstoffnachfrage (CSB) im Abwasser reduziert. Dies ist insbesondere in der Papier- und Zellstoffindustrie von Bedeutung, in der organische Verbindungen als Abfallprodukte anfallen.
Farb- und Geruchsbeseitigung:
- Eisen(III)-Chlorid wirkt effektiv bei der Entfernung von Farbstoffen und Geruchsstoffen aus Abwässern. Die Flockenbildung ermöglicht die Abscheidung von organischen und anorganischen Verbindungen, die Verfärbungen oder Gerüche verursachen. Dies ist ein häufiges Anwendungsgebiet in der Textil- und Farbherstellung sowie in der Lebensmittelindustrie.
Foto: IBC-Dosierstation für Eisen(III)-Chlorid, installiert im Technikraumcontainer ALMA Modul
Vorteile und Herausforderungen beim Einsatz von Eisenchlorid
Vorteile:
- Hohe Wirksamkeit: Eisen(III)-Chlorid bietet eine starke Flockenbildung, was die Abtrennung von Feststoffen und die Reduktion von Phosphaten und Schwermetallen effektiv ermöglicht.
- Schnelle Reaktionszeit: Die Reaktion mit Wasser und anderen Ionen im Abwasser erfolgt schnell, was Eisenchlorid ideal für kontinuierliche Prozesse macht.
- Geringer Chemikalienverbrauch: Da Eisen(III)-Chlorid auch in kleinen Mengen eine hohe Effizienz zeigt, reduziert sich der Chemikalienverbrauch, was die Betriebskosten senkt.
Herausforderungen:
- pH-Abhängigkeit: Der Flockungsprozess ist pH-abhängig, was eine genaue Steuerung und Überwachung des pH-Werts im Abwasser erfordert.
- Korrosive Eigenschaften: Eisen(III)-Chlorid ist stark korrosiv und erfordert spezielle Lagerungs- und Dosiertechniken. Anlagen müssen aus korrosionsbeständigen Materialien gefertigt sein, um eine langfristige Haltbarkeit sicherzustellen.
- Bildung von Schlamm: Die Fällung von Phosphaten und Schwermetallen führt zu Schlammbildung, der z.B. mittels Kammerfilterpressen entwässert und entsorgt werden muss. Dies kann zu zusätzlichen Entsorgungskosten führen.
Eisen(III)-Chlorid bei ALMAWATECH: ALMA AQUA Abwasser
Als Spezialist für industrielle Wasser- und Abwasserbehandlung bietet ALMAWATECH mit der Produktlinie ALMA AQUA Abwasser eine Auswahl hochwertiger Fällmittel, darunter auch Eisenchlorid in unterschiedlichen Konzentrationen und Reinheitsgraden. Unser erfahrenes Team unterstützt Sie dabei, das optimale Eisen(III)-Chloridprodukt für Ihre spezifischen Anforderungen zu wählen und maßgeschneiderte Lösungen für Ihre Abwasserbehandlungsprozesse zu entwickeln. Zudem führen wir Laboranalysen durch, um die Dosierung und den Flockungsprozess exakt auf die Anforderungen Ihres Abwassers abzustimmen, sodass eine maximale Effizienz bei minimalem Chemikalienverbrauch erreicht wird.
Foto: Anwendungsspezifische Betriebsmittel ALMA AQUA Abwasser: Fällmittel, Flockungshilfsmittel, Neutralisationsmittel und weitere Produkte
Fazit
Eisen(III)-Chlorid ist ein unverzichtbares Fällmittel in der Wasser- und Abwasserbehandlung und spielt eine zentrale Rolle bei der Entfernung von Phosphaten, Schwermetallen und organischen Verbindungen. Dank seiner starken Flockenbildung und schnellen Reaktionszeit ist Eisen(III)-Chlorid ideal für verschiedenste industrielle Anwendungen geeignet. Mit den maßgeschneiderten Produkten und der fachlichen Unterstützung von ALMAWATECH lässt sich Eisen(III)-Chlorid optimal in den Abwasserprozess integrieren, wodurch die Einhaltung von Umweltauflagen sichergestellt und die Effizienz der Behandlung maximiert wird.
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