Entfernung von Schwermetallen mit Eisen(III)-chlorid: Was sagen die neuesten Forschungsergebnisse?
Von فريق Egy Chem HubAktualisiert am 24. Oktober 2026
Es gibt keine einheitliche Antwort auf die Frage: Entfernt Eisen(III)-chlorid (wissenschaftlich bekannt als Eisen(III)-chlorid oder Ferric Chloride) Schwermetalle? Denn das Ergebnis der Schwermetallentfernung mit Eisen(III)-chlorid (Heavy Metal Removal with Ferric Chloride) hängt vom jeweiligen Metall, seiner chemischen Form, dem pH-Wert und der Wasserzusammensetzung ab. Dieser Artikel stellt die zwischen 2023 und 2026 veröffentlichten Arbeiten vor, ergänzt durch ältere Literaturangaben, die den Wirkmechanismus erläutern, wobei jede Zahl der jeweiligen Studie zugeordnet ist.
Der Artikel enthält allgemeine Informationen und stellt keine Dosierungsempfehlung dar. Da Egy Chem Hub keine Testdaten zu seinem Produkt hinsichtlich der Schwermetallentfernung vorlegt, wird hier keine Entfernungsrate angegeben.
Kurzzusammenfassung
- Eisen(III) zersetzt sich zu Eisen(III)-Hydroxid-Flocken, und die Metalle werden durch Adsorption, begleitende Ausfällung und Einlagerung in den Flocken entfernt.
- Arsen(V) (As(V)) ist am besten dokumentiert: Bei einem pH-Wert nahe dem Gleichgewicht wird eine Entfernung von über 90 % verzeichnet. Arsen(III) (As(III)) ist hingegen schwieriger zu behandeln.
- Kupfer, Nickel und Zink erfordern meist einen alkalischen pH-Wert, wobei sich der Effekt des Eisens mit dem der Hydroxidfällung überlagert. Chrom(VI) Cr(VI) wird in der Regel zunächst reduziert.
- Einschränkungen: Konkurrierende Ionen, Schlamm, verbleibendes Eisen und Chlorid sowie Verunreinigungen im Flockungsmittel.
- Die optimale Dosierung wird durch einen Dosierungstest mit dem tatsächlichen Wasser bestimmt, nicht anhand der Literaturangaben.
Wie werden Metalle entfernt?
Bei Zugabe der Lösung zum Wasser zersetzt sich das Eisen(III)-Ion unter Bildung von Wasser und es entsteht Eisen(III)-hydroxid (Fe(OH)₃) in Form von Flocken. Dabei greifen drei Mechanismen zusammen:
- Adsorption: Metallionen oder die sie transportierenden Anionen, wie z. B. Arsenate, haften an der Oberfläche der Flocken. In einer Zusammenfassung der US-Umweltschutzbehörde (EPA, 2000) wurde die Ansicht vertreten, dass Adsorption und Ko-Präzipitation die Hauptmechanismen für Arsen(V) sind; Studien von Inam et al. (2021) stimmen damit überein.
- Mitausfällung (Co-precipitation): Das Metall wird während der Flockenbildung eingeschlossen oder verbindet sich mit diesem zu einer schwer löslichen Verbindung.
- Sweep-Floc-Retention: Bei höheren Dosierungen werden die metallhaltigen Partikel und Kolloide durch die Flocken gebunden, wie aus den australischen Trinkwasserrichtlinien (NHMRC) hervorgeht.
Die Adsorption von Kationen an Eisen(III)-hydroxid nimmt hingegen mit steigendem pH-Wert zu: Kupfer und Blei (Swallow et al., 1980) sowie Zink und Cadmium (Roberts, 1981; darin wird angegeben, dass Cadmium einen höheren pH-Wert als Zink benötigt, um die Hälfte der Adsorption zu erreichen).
Aktueller Forschungsstand
| Studie | Wasser und Metall | Befunde | Anmerkung |
|---|---|---|---|
| Ibrahimi et al. (2026), PLoS One | Galvanisierungsanlage in Tunesien, 24 Wochen; Chrom(III) 70–132 und Nickel 33–92 mg/l | Eisen(III)-chlorid (0,864 kg/m³) wurde mit PAC und Kalk verglichen. Mit Kalk: Chrom zu über 99 % und Nickel zu etwa 97 %; Chemikalienkosten 0,134 Euro/m³ gegenüber 0,432 bei Eisen(III)-chlorid. Die Spitzenwerte der Rückstände bei Eisen(III)-chlorid lagen in den ersten Wochen bei 2–2,5 für Chrom und 17 mg/l für Nickel | Operativer Vergleich an einem Standort, kein kontrolliertes Experiment |
| Boguniewicz-Zabłocka et al. (2026), Verfahren | Echtes Galvanikwasser: Nickel, Zink, Kupfer und sechswertiges Chrom | Im Labor entfernte das Eisen-Fällungsmittel den größten Anteil an Chrom, während PAC für Nickel und Zink am besten geeignet war. Nach der Filtration mit Aktivkohle lag der Gesamtwirkungsgrad bei über 90 % | Die Zahl bezieht sich auf den gesamten Prozess, nicht nur auf die Fällung |
| Karakaş und Kızıl (2024), Turkish Journal of Engineering | Echtes Galvanikwasser: 88,67 mg Kupfer, 438,10 mg Nickel und 3,84 mg Zink proLiter | Eisen(III)-chlorid-Lösung mit einer Konzentration von 40 % (ca. 5,8 ml/Liter) zusammen mit Natriumhydroxid, Kalk und einem Trocknungsmittel: Kupfer und Nickel 97–100 %, Gewichtsanteil 82–98 % | Das Ergebnis ist eine Reaktion zwischen Eisen und Alkalien (p-Wert bis 12,3); es entstand ein Niederschlag von 67 ml pro 250 ml |
| Lan et al. (2023), Wasser | Arsen 5 mg/l | As(V) wurde innerhalb von 15 Minuten mit einer Dosis von 0,25 g/l Eisen(III)-chlorid oder Aluminiumsulfat entfernt; Aluminiumsulfat war bei As(III) | im Labor nicht erfolgreich; Quelle: Zusammenfassung der Studie |
| Inam et al. (2023), Wasser | Grundwasser mit Antimon(III) (100–1000 Mikrogramm/Liter) und Huminsäure | Bei 20–100 mg/Liter war die Dosierung der stärkste Einflussfaktor für die Entfernung von Antimon und organischem Kohlenstoff, und der Schlammgehalt betrug unter optimalen Bedingungen 0,45 ml/Liter | Statistisches Modell; Quelle: Zusammenfassung der Studie |
| Gorman et al. (2023), AWWA Water Science | Sechswertiges Chrom im Trinkwasser | Reduktion mit Eisen(II), anschließend Flockung und Filtration, wobei überschüssiges Eisen(II) vor der Filtration mit Hypochlorit oxidiert wird | Mit Eisen(II), nicht mit Eisen(III) |
Die Übersichtsarbeit von El Ouadrhiri et al. (2025, Processes) gibt die Entfernung von Schwermetallen durch Fällung und Flotation allgemein mit über 90 % an, ohne einen bestimmten Fällungsmittel zu nennen. Die Übersichtsarbeit von Sagar et al. (2026, Urban Science) beschreibt die Behandlung von Chrom(VI) durch Reduktion mit Eisen(II), gefolgt von Adsorption und begleitender Ausfällung, wobei der Schlamm, die verbleibenden Metalle und die Kosten als wiederkehrende Probleme angesehen werden. In den frei zugänglichen Quellen fanden wir keine ausreichenden aktuellen Daten zu Quecksilber oder speziell zu Blei und Cadmium in Verbindung mit Eisen(III)-chlorid.
Arsen: Der eindeutigste Fall
Der empfohlene Grenzwert im Trinkwasser beträgt 10 Mikrogramm/Liter (vorläufige Empfehlung der Weltgesundheitsorganisation, dies ist der verbindliche Höchstwert, den die EPA im Jahr 2001 verabschiedet hat). Die Organisation nennt unter den Entfernungsverfahren die Koagulation und die Sedimentation. Aus einer Zusammenfassung der EPA (2000) zu früheren Studien geht Folgendes hervor:
- Eine Dosis von 3–10 mg/Liter Eisen(III)-chlorid entfernte in einer vollmaßstabsgetreuen Anlage 81–96 % der Arsenbelastung, deren Ausgangswert bei etwa 2,1 Mikrogramm/Liter lag, gegenüber 23–71 % bei Alaun in einer Dosierung von 6–20 Milligramm/Liter.
- Bei Eisen(III)-chlorid-Dosierungen über 20 mg/Liter lag die Entfernung von Arsen(V) bei über 90 %.
- In den Versuchen von Hering (1996) wurde keine vollständige Entfernung von Arsen(III) beobachtet; die EPA schlägt vor, zunächst dessen Oxidation zu Arsen(V) in Betracht zu ziehen.
pH-Bereiche und Dosierungen
| Ziel | pH-Wert | Angegebene Dosierung | Anmerkung |
|---|---|---|---|
| As(V) | Gut zwischen 6 und 7, ab 8 abnehmend in den Studien von Inam (2021) und Amiri (2022); die EPA zitierte ältere Studien mit Wirksamkeit bis zu 7,5–8 | Amiri et al. (2022): 50–200 mg/l für arsenhaltiges Wasser | Studien widersprechen sich ab einem pH-Wert von 7 |
| As(III) | Unklar: geringste Effizienz nahe 6 in von der EPA zitierten Versuchen, Verbesserung zwischen 7 und 10 bei Inam (2021) | Keine vollständige Entfernung (Hering) | Zunächst Oxidation |
| Kupfer, Zink, Cadmium, Blei | Die Adsorption nimmt mit steigendem pH-Wert zu | von 864 mg/Liter (Ibrahimi) auf etwa 8,3 g/Liter der Lösung (Karakaş) in hochbelastetem Industrieabwasser | Die Adsorptionsfenster sind alkalisch und metallspezifisch |
| Nickel | 8,0–9,5 für die geringste Löslichkeit bei Ibrahimi und 10 oder mehr bei Karakaş, der sich auf seine Quellen beruft | — | Variiert je nach Zusammensetzung und Flockungsmitteln |
Die Dosierungen werden in verschiedenen Einheiten angegeben (mmol/l, FeCl₃·6H₂O, mg Eisen oder ml Lösung); rechnen Sie diese daher vor dem Vergleich in Eisen um. Als rechnerisches Beispiel, keine Empfehlung: 10 mg/l Eisen entsprechen etwa 71 bis 77 mg/l einer Lösung mit 13–14 % Eisen (Eisengehalt des Produkts gemäß TDS).
Praktische Einschränkungen
- Konkurrierende Ionen: Phosphat, Silikat, Sulfat und Huminstoffe verringern die Adsorption von Arsen (Inam et al., 2021, sowie EPA-Zusammenfassung). Komplexbildner wie EDTA halten einen Teil der Metalle in gelöster Form (Ibrahimi et al.).
- Schlamm: Jedes Milligramm Eisen ergibt bis zu etwa 1,9 mg Eisen(III)-hydroxid in trockener Form (berechnet aus der Molekülmasse von 106,87 und der Atommasse von 55,845). Der Schlamm ist mit Metallen belastet und wird von Karakaş und Kızıl als schwer zu entsorgen beschrieben. Die EPA berichtete, dass der Schlamm aus zwei Anlagen zur Arsenentfernung im TCLP-Test nicht als gefährlich eingestuft wurde; dies lässt sich jedoch nicht verallgemeinern.
- Restgehalt an Eisen: Der ästhetische Grenzwert für Eisen im Trinkwasser beträgt laut EPA und den australischen Leitlinien 0,3 mg/l; dieser ist jedoch nicht verbindlich. Das NHMRC weist darauf hin, dass Eisen(II) im Produkt die Wirksamkeit verringert und gelöstes Eisen freisetzen kann, das „rotes Wasser“ verursacht.
- Chlorid: Wird zusammen mit Eisen(III)-chlorid zugesetzt. Am Standort Ibrahimi sank der Chloridgehalt des aufbereiteten Wassers um etwa die Hälfte, als es durch Kalk ersetzt wurde.
- Verunreinigungen im Koagulierungsmittel: Eisenprodukte können Spuren von Metallen enthalten (die NHMRC hat eine Liste davon aufgeführt), weshalb ein Analysezertifikat für die Charge erforderlich ist, insbesondere für Trinkwasser.
- Echtes Wasser: Ibrahimi warnt davor, dass künstliches Wasser die Leistung überbewertet; ein Teil der Ergebnisse von Inam (2021) wurde mit entionisiertem Wasser durchgeführt.
Kurzer Vergleich mit Alaun und Kalk
- Alum: Eisen(III)-chlorid schnitt in der EPA-Zusammenfassung bei Arsen besser ab als Alum, und die EPA bevorzugt Eisen bei einem pH-Wert über 7,6 oder in Gegenwart von As(III). Ein detaillierter Vergleich der beiden Koagulierungsmittel ist in einem separaten Artikel auf der Website zu finden.
- Kalk: Beruht auf der Hydroxidfällung bei alkalischem pH-Wert und fügt kein Chlorid hinzu. Im Fall von Ibrahimi war er chemisch kostengünstiger und stabiler, allerdings handelt es sich dabei um einen Einzelfall. Eisen(III)-chlorid hingegen liefert einen starken Flockungsgrad, der für Anionen wie Arsen nahe dem Gleichgewicht geeignet ist.
- Einige Anlagen kombinieren beide, wie bei Karakaş und Kızıl: Eisen(III) für die Flockung sowie Kalk und Soda zur pH-Einstellung.
Eisen(III)-Chlorid-Lösung mit einer Konzentration von 40 % von Egy Chem Hub
Egy Chem Hub liefert Eisen(III)-chlorid-Lösung mit einer Konzentration von 40 % (Ferric Chloride Solution 40 %, Handelsname ECH-FR4014). Die Formel FeCl₃ bezieht sich auf die wasserfreie Verbindung, während es sich bei dem Produkt um eine rötlich-braune wässrige Lösung handelt. Das technische Datenblatt (TDS) gibt Folgendes an:
- Konzentration bis zu 40 % (±2) Gew.-%, Eisen 13–14 %, Eisen(II) bis zu 1 %, - freier Säuregehalt bis zu 1 %, spezifisches Gewicht 1,42 (±0,02) bei 20 °M, vollständige Löslichkeit in Wasser.
- Die optimale Dosierung wird im Potenzversuch ermittelt; das Produkt kann konzentriert oder verdünnt injiziert werden.
- Verpackung: HDPE-Fässer mit einem Fassungsvermögen von 280 kg, IBC-Behälter mit einem Fassungsvermögen von 1.400 kg sowie als Schüttgut. Herkunftsland: Ägypten, Lagerfähigkeit: 12 Monate, Mindestbestellmenge: ein Fass.
- Das Produkt wird in einer NSF-gelisteten Anlage gemäß NSF/ANSI/CAN 60 für die Flockung und Klärung von Trinkwasser hergestellt; der registrierte Höchstwert für die Verwendung beträgt 100 mg/l.
Was wir nicht angeben: Das TDS nennt Anwendungen zur Flockung und Klärung von Trinkwasser, Prozesswasser und Abwasser, enthält jedoch keine Angaben zur Metallentfernung. Daher geben wir weder einen Entfernungsgrad noch eine Dosierung für das Produkt an. TDS und SDS sind auf Anfrage erhältlich.
Sicherheit: Das Sicherheitsdatenblatt (Version 2) stuft die Lösung vorläufig als „Vorsichtsmaßnahme“ ein: Kann Metalle angreifen (H290), ist gesundheitsschädlich beim Verschlucken (H302), verursacht schwere Verätzungen der Haut und Augenschäden (H314) sowie schwere Augenschäden (H318). Der pH-Wert liegt unter 1. Die Lösung darf nicht zusammen mit Metallen, Laugen und Reduktionsmitteln gelagert werden; daher werden die Kalk- und Sodaleitungen von der Lösungsleitung getrennt.
Häufig gestellte Fragen
Entfernt Eisen(III)-chlorid alle Schwermetalle mit derselben Effizienz? Nein. Die Wirksamkeit hängt vom Metall und seiner Valenzform (As(III) gegenüber As(V), Cr(VI) gegenüber Cr(III)) sowie vom pH-Wert, von konkurrierenden Ionen und von Komplexbildnern ab.
Welcher pH-Wert ist geeignet? Das ist unterschiedlich. Arsen(V) wird in mehreren Studien bei einem pH-Wert von etwa 6–7 gut entfernt, Kationen benötigen einen höheren pH-Wert, und selbst bei Nickel variieren die Werte. Daher wird die Versuchsreihe über eine Reihe von Werten durchgeführt und nicht nur mit einem einzigen Wert.
Erreicht die Lösung von Egy Chem Hub einen bestimmten Entfernungsgrad? Da uns keine veröffentlichten Testdaten des Produkts zur Metallentfernung vorliegen, geben wir weder einen Prozentsatz noch eine Dosierung an. Die Dosierung und die Möglichkeit, den Einleitungsgrenzwert zu erreichen, werden durch einen Testlauf mit Ihrem Wasser ermittelt, begleitet von einer Laboranalyse der Metalle vor und nach der Behandlung.
Was ist mit dem anfallenden Schlamm? Er enthält die entfernten Metalle; seine Zusammensetzung wird analysiert und er wird gemäß den lokalen Vorschriften entsorgt. Gemäß der genannten EPA-Einstufung ist davon auszugehen, dass er nicht gefährlich ist.
Kontakt
Um ein Angebot oder technische Daten für eine Eisen(III)-chlorid-Lösung mit einer Konzentration von 40 % anzufordern, wenden Sie sich bitte an das Team von Egy Chem Hub und fügen Sie die Ihnen vorliegenden Daten bei: Zielmetalle und deren Konzentrationen sowie deren chemische Formeln, pH-Wert und Alkalität, konkurrierende Ionen sowie den gewünschten Abflussgrenzwert.
