Zink ist von Natur aus im Wasser vorhanden. Die durchschnittliche Zinkkonzentration im Meerwasser beträgt 0,6-5 ppb. Flüsse enthalten im Allgemeinen zwischen 5 und 10 ppb Zink. Algen enthalten 20-700 ppm, Seefische und Muscheln 3-25 ppm, Austern 100-900 ppm und Hummer 7-50 ppm.
Die Weltgesundheitsorganisation hat einen gesetzlichen Grenzwert von 5 mg Zn2+/L festgelegt.

Auf welche Weise und in welcher Form reagiert Zink mit Wasser?

Elementares Zink reagiert nicht mit Wassermolekülen. Das Ion bildet eine schützende, wasserunlösliche Zinkhydroxid (Zn(OH)2) -Schicht mit gelösten Hydroxidionen gemäß dem folgenden Reaktionsmechanismus:

Zn2+ + 2OH- -> Zn(OH)2(s)
Zink reagiert mit H+ -Ionen gemäß dem folgenden Reaktionsmechanismus:

Zn(s) + 2H+ -> Zn2+(aq) + H2(g)
Diese Reaktion setzt Wasserstoff frei, der explosiv mit Sauerstoff reagiert.

Zinksalze verursachen in höheren Konzentrationen eine milchige Trübung im Wasser. Darüber hinaus kann Zink dem Wasser einen unerwünschten Geschmack verleihen. Dies geschieht bei Konzentrationen von etwa 2 mg Zn2+/ L.

Löslichkeit von Zink und Zinkverbindungen

Die Löslichkeit von Zink hängt von der Temperatur und dem pH-Wert des betreffenden Wassers ab. Wenn der pH-Wert ziemlich neutral ist, Zink in Wasser unlöslich. Die Löslichkeit nimmt mit zunehmender Acidität zu. Oberhalb von pH 11 nimmt auch die Löslichkeit zu. Zink löst sich in Wasser als ZnOH+ (aq) oder Zn2+ (aq). Anionisches ZnCO3 hat eine Löslichkeit von 0,21 g/L.
Beispiele für Löslichkeit von Zinkverbindungen sind: Zinkchlorid (ZnCl2) 4320 g/l und Zinkoxid (ZnO) oder Zinkvitriol (ZnSO4. 7H2O) 580 g/L

Warum ist Zink im Wasser vorhanden?

Zu den bedeutendsten Zinkerzen zählen Sphalerit (ZnS) und Smithsonit (ZnCO3). Diese Verbindungen landen an Orten, an denen Zinkerze gefunden werden, im Wasser.
Etwa drei Viertel der gesamten Zinkversorgung wird in Metallform verwendet. Der Rest wird als verschiedene Zinkverbindungen in verschiedenen Industrien angewendet.
Zinkhaltige Industrieabwässer stammen aus der galvanischen Industrie, der Batterieproduktion usw. Zinkverbindungen werden für viele verschiedene Zwecke verwendet. Zinkchlorid wird für die Pergamentherstellung verwendet, Zinkoxid ist Bestandteil von Salben, Farben und Katalysatoren, Zinkvitriol wird als Dünger verwendet und Zinkbacitracin wird als Wachstumsstimulans in der Tierhaltung verwendet.
Der größte Teil des Zinks im Abwasser stammt nicht aus Punktquellen. Es stammt aus größeren Oberflächengewässern, die das Element enthalten.
Zink tritt aus Zinkrohren und Regenrohren aus, was zur Zirkulation von kohlenstoffreichem Wasser führt. Autoreifen, die Zink und Motoröl aus Zinktanks enthalten, setzen Zinkverbindungen auf Straßen frei. Zinkverbindungen sind in Fungiziden und Insektiziden enthalten und gelangen daher in Wasser.Wenn unzureichende Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden, kann Zink von chemischen Mülldeponien und Deponien oder von Baggermörtel emittiert werden.

Was sind die Umweltauswirkungen von Zink in Wasser?

Zink wurde keine Wassergefährdungsklasse zugeordnet, da es nicht als Gefahr gilt. Dies betrifft jedoch nur elementares Zink. Einige Zinkverbindungen wie Zinkarsenat und Zinkcyanid können extrem gefährlich sein.
Zink ist ein Nahrungsmineral für Mensch und Tier. Dennoch können Überdosierungen die Gesundheit von Mensch und Tier negativ beeinflussen und ab einer bestimmten Grenzkonzentration kann Zink sogar toxisch sein. Die Toxizität für Mensch und Tier ist gering, die Phytotoxizität darf jedoch nicht unterschätzt werden.Schlamm aus der Abwasserbehandlung wird in der Landwirtschaft, im Gartenbau und in der Forstwirtschaft eingesetzt, und die Zinkkonzentration darf daher die Grenze von 3 g / kg nicht überschreiten.
Ökotoxikologische Tests wiesen gelöstem Zink einen PNEC-Wert von 50 µg/l zu. Dies bedeutet eine Gesamtkonzentration von 150-200 µg/l Zink in Wasser. Dieser PNEC-Wert stellt die maximale Konzentration dar, bei der keine Umweltwirkung auftritt (vorhergesagte Konzentration ohne Wirkung).
Die industriellen Zinkemissionen sind in den vergangenen Jahrzehnten stark zurückgegangen. Aktuelle Zinkwerte stellen kein sehr umfangreiches Umweltrisiko dar. Die Zinkkonzentrationen im Rhein haben optimale Werte erreicht. Leider gibt es immer noch Orte historischer Kontamination.
Insgesamt fünf stabile Zink-Isotope kommen in der Natur vor, darunter 64Zn, 66Zn und 68Zn. Wir kennen jetzt ungefähr fünfzehn instabile Zinkisotope. 65Zn ist im Kühlwasser des Kernreaktors anwesend und wird in der Medizin angewendet.Zink scheint sich in einigen Organismen anzusammeln.

Was sind die gesundheitlichen Auswirkungen von Zink im Wasser?

Der menschliche Körper enthält ungefähr 2,3 g Zink, und Zink hat einen diätetischen Wert als Spurenelement. Seine Funktionen umfassen hauptsächlich enzymatische Prozesse und DNA-Replikation. Das menschliche Hormon Insulin enthält Zink und spielt eine wichtige Rolle bei der sexuellen Entwicklung. Die minimale tägliche Aufnahme beträgt 2-3 g, dies verhindert Mängel. Der menschliche Körper nimmt nur 20-40% des in der Nahrung enthaltenen Zinks auf, daher trinken viele Menschen zinkreiches Mineralwasser. Symptome von Zinkmangel sind Geschmacklosigkeit und Appetitlosigkeit. Das Immunsystem und die Enzymsysteme von Kindern können betroffen sein.
Höhere Zink-Anwendung scheint Menschen vor Cadmium-Vergiftung zu schützen. Zink kann auch die Bleiabsorption verringern. Das Verhältnis Kupfer : Zink im menschlichen Körper ist ein wichtiges Merkmal.
Man kann auch Zink Überdosierungen absorbieren. Dies geschieht nicht sehr regelmäßig. Symptome sind Übelkeit, Erbrechen, Schwindel, Koliken, Fieber und Durchfall und treten meist nach Einnahme von 4-8 g Zink auf. Die gleichzeitige Einnahme von 2 g Zinksulfat verursacht akute Toxizität, die zu Bauchschmerzen und Erbrechen führt.Zink gehört auffallend zur gleichen Elementgruppe im Periodensystem wie Cadmium und Quecksilber, die beide giftig sind.Beispiele für zinkbedingte gesundheitliche Auswirkungen sind auch Schleimhautinfektionen durch Zinkchlorid (tödliche Dosis 3-5 g) und Zinkvitriolvergiftungen (tödliche Dosis 5 g).

Welche Wasseraufbereitungstechnologien können angewendet werden, um Zink aus Wasser zu entfernen?

Zink kann durch verschiedene Methoden aus dem Wasser entfernt werden. Um ein Niveau zu erreichen, das den gesetzlichen Standards entspricht, kann man Techniken wie Koagulation, Ionenaustausch und Aktivkohle anwenden. Sandfiltration wird wahrgenommen und ausgezeichnete Lösung.

Literatur und die anderen Elemente und ihre Wechselwirkung mit Wasser