Chemische Verfahrensbeschreibung zur Sulfatfällung
Sulfationen greifen, obgleich sie toxikologisch verhältnismäßig harmlos sind, Beton an und führen zu einer Zerstörung von Abwasserkanälen aus Beton. Da Sulfat im öffentlichen Abwasserkanalnetz aufgrund seiner betonkorrosiven Eigenschaften große Probleme bereitet, muss der Sulfatgehalt der Abwässer vor dem Einleiten in das öffentliche Kanalnetz in der Regel auf Werte von etwa 600 mg/l gesenkt werden. Die gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte für den Sulfatgehalt von Abwässern, die in öffentliche Kanalnetze eingeleitet werden, liegen allgemein im Bereich von 400 bis 600 mg SO₄²⁻/l.
Um die oben genannten Sulfat-Grenzwerte einzuhalten, muss ein Verfahren zur Verringerung der Sulfatkonzentration angewendet werden, da ein einfaches Verdünnen von sulfathaltigen wässrigen Lösungen mit Leitungswasser oder anderen sulfatarmen Abwässern keine wirtschaftlich und ökologisch gangbare Lösung darstellt.
Üblicherweise wird daher Kalkmilch, eine wässrige Suspension von CaO bzw. Ca(OH)₂, dem sulfathaltigen Abwasser zugesetzt, um das unerwünschte Sulfat in Form von Calciumsulfat (Gips) auszufällen. Gleichzeitig wird dadurch das auf diese Weise behandelte Abwasser neutralisiert nach der Gleichung:
Ca²⁺ + 2OH⁻ + 2H⁺ + SO₄²⁻ + nH₂O → CaSO₄.2H₂O + nH₂O
Dabei entsteht Gips (CaSO₄.2H₂O), der aufgrund seiner verhältnismäßig geringen Löslichkeit ausfällt. Die Gipsfällung nach der obigen Reaktionsgleichung verläuft aber häufig nicht bis zur Löslichkeitsgrenze, so dass im Ablauf der Neutralisations- und Fällungsanlagen immer noch hohe Sulfatfrachten (1700 mg SO₄²⁻/l und mehr) auftreten. Außerdem fällt der Gips aus den übersättigten Lösungen häufig an ungeeigneten Stellen aus, wodurch Ansatzbildungen in Leitungssystemen und Apparaturen auftreten.
Aufgrund des Löslichkeitsprodukts von Calciumsulfat bzw. Gips (6,1.10⁻⁵ Mol²/l² bei 25°C) errechnet sich für den Gleichgewichtszustand eine Sulfatkonzentration in der Lösung von 750 mg SO₄²⁻/l bei 25°C.
FAZIT:
Die chemischen Fällung von in Wasser gelösten Sulfaten sollte unter Verwendung einer Kalkhydrat-Suspension (Kalkmilch) und einer Natriumhydroxoaluminat-Lösung (zur Sulfatfällung optional mit Magnesium angereichert) als Fällungsmittel erfolgen.