Es gibt viele Arten von Auslaugungsszenarien; daher ist der Umfang dieses Themas groß. Im Allgemeinen können die drei Stoffe jedoch wie folgt beschrieben werden:
- ein Träger, Stoff A;
- ein gelöster Stoff, Stoff B;
- und ein Lösungsmittel, Stoff C.
Stoff A und B sind in einem System vor der Einführung von Stoff C einigermaßen homogen. Zu Beginn des Auslaugungsprozesses löst Stoff C den oberflächlichen Stoff B mit einer ziemlich hohen Geschwindigkeit auf. Die Auflösungsgeschwindigkeit nimmt erheblich ab, sobald er die Poren des Stoffes A durchdringen muss, um weiter auf den Stoff B einzuwirken. Dieses Durchdringen kann häufig zur Auflösung des Stoffes A oder zum Entstehen mehrerer gelöster Stoffe führen, was beides unbefriedigend ist, wenn eine spezifische Auslaugung gewünscht wird. Die physiochemischen und biologischen Eigenschaften des Trägers und des gelösten Stoffes sollten bei der Beobachtung des Auslaugungsprozesses berücksichtigt werden, wobei bestimmte Eigenschaften je nach Material, Lösungsmittel und deren Verfügbarkeit wichtiger sein können. Diese spezifischen Eigenschaften können unter anderem sein:
- Partikelgröße
- Lösungsmittel
- Temperatur
- Agitation
- Oberfläche
- Homogenität des Trägers und der gelösten Substanz
- Aktivität der Mikroorganismen
- Mineralogie
- Zwischenprodukte
- Kristallstruktur
Der allgemeine Prozess wird typischerweise in drei Teile unterteilt und zusammengefasst:
- Auflösung des oberflächlichen gelösten Stoffes durch das Lösungsmittel
- Diffusion des inneren gelösten Stoffes durch die Poren des Trägers, um in das Lösungsmittel zu gelangen
- Transfer des gelösten Stoffes aus dem System
Auslaugungsprozesse für biologische StoffeEdit
Biologische Stoffe können selbst auslaugen, als auch als Teil des Lösemittels zur Rückgewinnung von Schwermetallen zur Auslaugung verwendet werden. Bei vielen Pflanzen kommt es zu einer Auslaugung von Phenolen, Kohlenhydraten und Aminosäuren, und allein durch Wasserquellen wie Regen, Tau, Nebel und Dunst können bis zu 30 % Massenverluste durch Auslaugung auftreten. Diese Wasserquellen werden als Lösungsmittel im Auslaugungsprozess betrachtet und können auch zur Auslaugung organischer Nährstoffe aus den Pflanzen führen, wie z. B. freie Zucker, Pektinstoffe und Zuckeralkohole. Dies kann wiederum zu einer größeren Vielfalt an Pflanzenarten führen, die einen direkteren Zugang zu Wasser haben. Diese Art der Auslaugung kann häufig dazu führen, dass ein unerwünschter Bestandteil durch Wasser aus dem Feststoff entfernt wird; dieser Vorgang wird als Auswaschen bezeichnet. Ein großes Problem bei der Auslaugung von Pflanzen ist die Auslaugung von Pestiziden, die mit dem Regenwasser abfließen; dies ist nicht nur für die Pflanzengesundheit wichtig, sondern auch für die Kontrolle, da Pestizide für die Gesundheit von Mensch und Tier giftig sein können.
Bioleaching ist ein Begriff, der die Entfernung von Metallkationen aus unlöslichen Erzen durch biologische Oxidations- und Komplexierungsprozesse beschreibt. Dieses Verfahren wird vor allem zur Gewinnung von Kupfer, Kobalt, Nickel, Zink und Uran aus unlöslichen Sulfiden oder Oxiden eingesetzt. Bioleaching-Verfahren können auch bei der Wiederverwendung von Flugasche eingesetzt werden, indem Aluminium mit Hilfe von Schwefelsäure zurückgewonnen wird.
Auslaugungsverfahren für FlugascheEdit
Kohlenflugasche ist ein Produkt, das bei der Entsorgung stark ausgelaugt wird. Obwohl die Wiederverwendung von Flugasche in anderen Materialien wie Beton und Ziegeln gefördert wird, wird in den Vereinigten Staaten immer noch ein Großteil der Asche in Auffangbecken, Lagunen, Deponien und Schlackenhalden entsorgt. Diese Deponien enthalten alle Wasser, in dem durch die Waschwirkung viele verschiedene wichtige Elemente ausgelaugt werden können, je nach Art der Flugasche und dem Ort, an dem sie entstanden ist. Die Auslaugung von Flugasche ist nur dann problematisch, wenn die Flugasche nicht ordnungsgemäß entsorgt wurde, wie im Fall des Kingston Fossil Plant in Roane County, Tennessee. Das strukturelle Versagen des Kingston Fossil Plant der Tennessee Valley Authority führte zu massiven Zerstörungen im gesamten Gebiet und zu einer erheblichen Verunreinigung flussabwärts sowohl des Emory River als auch des Clinch River.
Auslaugungsprozesse im BodenEdit
Die Auslaugung im Boden hängt in hohem Maße von den Eigenschaften des Bodens ab, was die Modellierung erschwert. Der größte Teil der Auslaugung erfolgt durch Infiltration von Wasser, ein Auswascheffekt, der dem bei der Auslaugung von biologischen Stoffen beschriebenen ähnelt. Die Auslaugung wird in der Regel durch Modelle für den Transport gelöster Stoffe beschrieben, z. B. das Darcy’sche Gesetz, Massenflussausdrücke und Diffusions-Dispersions-Verständnisse. Die Auslaugung wird größtenteils durch die hydraulische Leitfähigkeit des Bodens gesteuert, die von der Partikelgröße und der relativen Dichte abhängt, zu der der Boden durch Spannung verfestigt wurde. Die Diffusion wird durch andere Faktoren wie die Porengröße und das Bodenskelett, die Tortuosität des Fließwegs und die Verteilung des Lösungsmittels (Wasser) und der gelösten Stoffe gesteuert.