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phil
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    r183 r184  
    11\chapter{Ergebnisse der S"aulenversuche} 
    22\label{Ergebnisse S"aulen} 
     3 
     4\section{Auswertung der Messungen} 
     5 
     6 
     7\subsection{Konzentration CS2} 
     8Der größte Teil an DNAPL wurde mit den ersten zwei Porenvolumen Tenisidlösung entfernt. Die maximalen Konzentrationen lagen bei $200$-$250$ g/L bei zweiprozentiger Tensidlösung und bei $150$-$200$ g/L bei einprozentiger Tensidlösung. 
     9Das heißt, dass die gefundene DNAPL-Konzentrationen über denen der Batchversuche bei gleicher Tensidkonzentration liegen. Dort wurden mit einprozentigen Tensidmischungen Konzentrationen von weiniger als $50$g/L erreicht. Konzentrationen von $200$g DNAPL wurden erst mit $2,5\%$ Tensid erreicht. (Vgl. Kapitel \ref{Ergebnisse Batch}) 
     10Das kann verschiedene Ursachen haben. Zum einen könnte hier ein bei einzelnen früheren Bachversuchen beobachteter Effekt aufgetreten sein: hier hatte sich eine Mittelphase mit extrem hoher Solubilisierung gebildet. Diese war aber deutlich stärker gefärbt als die entsprechenden Proben aus den Säulenversuchen. 
     11Eine weitere mögliche Erklärung ist die Stabilisierung durch Feststoffpartikel (Pickering-Emulsion vgl. Kapitel \ref{Einfuehrung Batch}).  
     12Eine andere Möglichkeit ist die bessere Angreifbarkeit des feinverteilten DNAPLs. Untersuchungen %LFU KEHL 
     13haben gezeigt, dass sich disperse verteilte kleine Tröpfchen gut mittels Tensidspülung sanieren lassen, nicht aber größere Plops oder Pools. Es besteht die Möglichkeit, dass der Kontaktfläche und -Zeit in den Säulenversuchen besser war als in den Batchtests. 
     14 
     15\subsection{Oberfl"achenspannung} 
     16 
     17Da die erst Probe bei allen Versuchen bereits nach $0,7$ Porenvolumen genommen worden war, sollte der erste Messwert in etwa der Oberflächenspannung von Wasser entsprechen. Das war nicht bei allen Proben der Fall. Da das Tensid  bei auftreffen auf den DNAPL zu quellen began, war teils schon in den ersten Proben Tensid enthalten und damit die Oberflächenspannnung reduziert. Nach einem Porenvolumen war die Oberflächenspannung auf das Minimum von $35$ mN/m abgesunken und stabil. Nach dem Nachspülen von einem Porenvolumen Wasser stieg die Oberflächenspannung wieder auf das Ausgangsniveau an. 
     18 
     19 
     20\subsection{Dichte} 
     21 
     22Die Dichte war nur für die wenigen Proben mit erhöht, die eine sehr hohe Konzentration an gelöstem DNAPL aufwiesen Für alle weiteren Werte entsprach die Dichte etwa der von Wasser. 
     23 
     24 
     25\subsection{Sanierungsrate} 
     26 
     27Die Sanierung lief im feinen Sand etwas schneller ab als im Mittelsand. 
     28 
     29 
     30\section{Bewertung und Vergleich} 
     31 
     32\subsection{Druck} 
     33 
     34%Kolmation, siehe LUBW_Kehl 
     35Tenside können im Boden zu einer Verminderung der hydraulischen Durchlässigkeit des Bodens führen (vgl. \cite{Lee}, \cite{LUBW}) und damit einen Anstieg des Druckes verursachen. Leztlich kommt es zu schnell durchströmten, sich aufweitenden Fließwege und zu nicht durchströmten ruhenden Bereichen im Aquifer. Beides führt zu einer Verschlechterung der Sanierungssituation.  
     36 
    337 
    438 
    …… 
    75109%Verhalten Tensid: Quellen, klarer nachlauf, umschalten auf wasser, umschalten auf IPA 
    76110 
    77 \section{Auswertung der Messungen} 
    78  
    79  
    80 \subsection{Konzentration CS2} 
    81 Der größte Teil an DNAPL wurde mit den ersten zwei Porenvolumen Tenisidlösung entfernt. Die maximalen Konzentrationen lagen bei $200$-$250$ g/L bei zweiprozentiger Tensidlösung und bei $150$-$200$ g/L bei einprozentiger Tensidlösung. 
    82 Das heißt, dass die gefundene DNAPL-Konzentrationen über denen der Batchversuche bei gleicher Tensidkonzentration liegen. Dort wurden mit einprozentigen Tensidmischungen Konzentrationen von weiniger als $50$g/L erreicht. Konzentrationen von $200$g DNAPL wurden erst mit $2,5\%$ Tensid erreicht. (Vgl. Kapitel \ref{Ergebnisse Batch}) 
    83 Das kann verschiedene Ursachen haben. Zum einen könnte hier ein bei einzelnen früheren Bachversuchen beobachteter Effekt aufgetreten sein: hier hatte sich eine Mittelphase mit extrem hoher Solubilisierung gebildet. Diese war aber deutlich stärker gefärbt als die entsprechenden Proben aus den Säulenversuchen. 
    84 Eine weitere mögliche Erklärung ist die Stabilisierung durch Feststoffpartikel (Pickering-Emulsion vgl. Kapitel \ref{Einfuehrung Batch}).  
    85 Eine andere Möglichkeit ist die bessere Angreifbarkeit des feinverteilten DNAPLs. Untersuchungen %LFU KEHL 
    86 haben gezeigt, dass sich disperse verteilte kleine Tröpfchen gut mittels Tensidspülung sanieren lassen, nicht aber größere Plops oder Pools. Es besteht die Möglichkeit, dass der Kontaktfläche und -Zeit in den Säulenversuchen besser war als in den Batchtests. 
    87  
    88 \subsection{Oberfl"achenspannung} 
    89  
    90 Da die erst Probe bei allen Versuchen bereits nach $0,7$ Porenvolumen genommen worden war, sollte der erste Messwert in etwa der Oberflächenspannung von Wasser entsprechen. Das war nicht bei allen Proben der Fall. Da das Tensid  bei auftreffen auf den DNAPL zu quellen began, war teils schon in den ersten Proben Tensid enthalten und damit die Oberflächenspannnung reduziert. Nach einem Porenvolumen war die Oberflächenspannung auf das Minimum von $35$ mN/m abgesunken und stabil. Nach dem Nachspülen von einem Porenvolumen Wasser stieg die Oberflächenspannung wieder auf das Ausgangsniveau an. 
    91  
    92  
    93 \subsection{Dichte} 
    94  
    95 Die Dichte war nur für die wenigen Proben mit erhöht, die eine sehr hohe Konzentration an gelöstem DNAPL aufwiesen Für alle weiteren Werte entsprach die Dichte etwa der von Wasser. 
    96  
    97  
    98 \subsection{Sanierungsrate} 
    99  
    100 Die Sanierung lief im feinen Sand etwas schneller ab als im Mittelsand. 
    101  
    102  
    103 \section{Bewertung und Vergleich} 
    104  
    105 \subsection{Druck} 
    106  
    107 %Kolmation, siehe LUBW_Kehl 
    108 Tenside können im Boden zu einer Verminderung der hydraulischen Durchlässigkeit des Bodens führen (vgl. \cite{Lee}, \cite{LUBW}) 
    109  
    110111 
    111112 
    …… 
    117118Die Trapping Number beschreibt das Kräftegleichgewicht zwischen Kapillarkräften, die den NAPL in den Porenräumen festhalten, und den viskosen und Gravitationskräften, die den Weitertransport fördern. 
    118119Sie ist  in Gleichung \ref{eqn:trapping number} definiert \cite{childs2004}.  
    119 Mithilfe der Trapping-Number lässt sich eine Aussage darüber treffen, unter welchen Vorrausetzungen es zur Mobilisierung des DNAPLs kommt. Childs (\ref{childs.2004}) definiert hierzu sogenannte Trapping Curves wo die berechnete Residualsättigung gegen die Grenzflächenspannung für variable Viskosität aufgetragen wird.  
     120Mithilfe der Trapping-Number lässt sich eine Aussage darüber treffen, unter welchen Vorrausetzungen es zur Mobilisierung des DNAPLs kommt. Childs (\ref{childs.2004}) definiert hierzu sogenannte Trapping Curves wo die Residualsättigung gegen die Grenzflächenspannung für variable Viskosität aufgetragen wird.  
    120121 
    121122\begin{equation} 
    …… 
    158159\end{equation} 
    159160 
    160 Die Antonow'sche Gleichung berücksichtigt nur die Kräfte zwischen Flüssigphase der einzelnen Phasen und deren Dampfphase. Die Oberflächen werden als eben angenommen und die Wechselwirkungen, die zwischen den flüssigen Phasen wirken, werden nicht beachtet. Dies wären Dispersion, Polarität und Wasserstoffbrückenbindungen. Sollen die Grenzflächenkräfte zwischen Flüssigkeiten und Festkörpern berechnet werden ist zudem die Kenntnis des Kontaktwinkels nötig. (\ref{Krüss_GFS}) %http://www.kruss.de/de/theorie/messungen/kontaktwinkel/einfuehrung.html 
    161 Da die Anteile der Wechselwirkungskräfte nicht bekannt sind, soll hier dennoch mit der Näherung von Antonow gerechnet werden. 
     161Die Antonow'sche Gleichung berücksichtigt jedoch nur die Kräfte zwischen Flüssigphase der einzelnen Phasen und deren Dampfphase. Die Oberflächen werden als eben angenommen und die Wechselwirkungen, die zwischen den flüssigen Phasen wirken, werden nicht beachtet. Dies wären Dispersion, Polarität und Wasserstoffbrückenbindungen. Sollen die Grenzflächenkräfte zwischen Flüssigkeiten und Festkörpern berechnet werden ist zudem die Kenntnis des Kontaktwinkels nötig. (\ref{Krüss_GFS}) %http://www.kruss.de/de/theorie/messungen/kontaktwinkel/einfuehrung.html 
     162Da die Anteile der Wechselwirkungskräfte nicht bekannt sind, soll hier dennoch mit der Näherung von Antonow gerechnet werden. Zu bedenken ist, dass die berechnete Grenzflächenspannung größer sein dürfte, als die tatsächliche Grenzflächenspannung.  
    162163 
    163 Nach Childs (\ref{childs.2004}) errechnet sich die Residualsättigun 
     164Mit dieser Berechnungsart wurden Grenzflächenminima um $3$ mN/m gefunden.  
    164165 
     166Nach Li (\cite{Li, 2007}) lässt sich aus der Trapping Number die Residualsättigung berechnen, wie in Gleichung\ref{eqn:Sn} dargestellt. 
     167 
     168\begin{equation} 
     169S_n = S_n^{min} +(S_n^{max} - S_n^{min})(1+(T_1N_t)^{T_2})^{1/T_2-1} 
     170\label{eqn:S_n} 
     171\end{equation} 
     172 
     173$S_n^{max}$ ist die Ausgangssättigung 
     174$S_n^{min}$ ist die verbleibende Restsättigung 
     175$T_1$ und $T_2$ sind Parameter, abhängig vom Aquifermaterial 
     176 
     177$T_1$ bestimmt den Beginn der Mobilisierung. Bei kleinem $T_1$ tritt Mobilisierung erst bei hohen N$_t$-Werten auf. 
     178$T_2$ bestimmt die Geschwindigkeit der Sanierung. Je größer $T_2$ umso steiler die Kurve.