Bodenkunde · Säulenelution · Perkolationsversuche

Elutionssäulen und Perkolationssysteme

ecoTech-Elutionssäulen und Perkolationssysteme werden für gesättigte und ungesättigte Säulenversuche, Durchbruchsstudien und standardorientierte Elutionsprüfungen mit Böden, mineralischen Materialien, Bauprodukten, Abfällen und anderen porösen Medien eingesetzt. Das modulare Programm reicht von einzelnen Elutionssäulen über halbautomatische Elutionseinheiten bis zu vollautomatischen ASPA-Systemen für reproduzierbare Säulenperkolationsversuche mit hohem Probendurchsatz.

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Inhalt

Produkt-Untergruppen
Auswahl- / Konfigurationshilfe
ASPA für automatisierte Säulenperkolationsversuche
Wie Säulenperkolation funktioniert
Planung der hydraulischen Bedingungen
Methodenbasierte Prüfung / relevante Standards
Funktionsvergleich von Basic Set bis ASPA
Technische Informationen
FAQ
Verwandte Anwendungen

Automatisiertes Säulenelutionssystem ASPA

Produkt-Untergruppen

Basic Set | Elutionssäulen

Einzelne Elutionssäulen werden für manuelle Säulentests zusammen mit vorhandener Laborausrüstung wie Pumpen, Wassertanks, Eluatflaschen und externer Steuerung eingesetzt. Sie eignen sich für flexible Forschungsarbeiten, Vorversuche und methodenbasierte Aufbauten, wenn die Peripherie im Labor bereits vorhanden ist.

einfache Installation und Säulenbefüllung
drei Standard-Säulengrößen: 50 mm, 65 mm und 100 mm; andere Höhen auf Anfrage
Säulenkörper aus Borosilikatglas 3.3, PMMA optional, mit PE-Verschlüssen
werkzeugfreies Klemmsystem für erhöhte Druckbeständigkeit
Fallgewicht für gleichmäßige Verdichtung des Probenmaterials verfügbar
Konzept basiert auf Anforderungen nach DIN 19528:2009
ecoTech-Elutionssäulen verfügen über ein geschütztes eingetragenes Design

Halbautomatische Elutionseinheit mit Pumpe und Säule

Extended Set | Halbautomatische Elutionseinheit

Die halbautomatische Elutionseinheit kombiniert Säule, hochpräzise Membrandosierpumpe und abgestimmte Peripherie für kontrollierte Laborsäulenversuche. Die Komponentenwahl und deren Anordnung sind kritisch, da Abweichungen bei Pumpe, Schläuchen, Fittings, Vorfilter oder Druckhaltekomponenten zu Fehlerquellen in strengen methodenbasierten Prüfungen werden können.

vollständiger Aufbau für halbautomatische Säulentests
stabiler und genauer Durchfluss auch bei Gegendruck durch die gefüllte Säule
hochpräzise Membrandosierpumpe statt einfacher Transferpumpe
nachgeschaltetes Druckentlastungs- / Druckhaltekonzept mit abgestimmter Geometrie
definierte Pumpeneingangskomponenten: Schlauch, Schlauchlänge, Rohrabmessungen, Fittings und Vorfilter
intuitive Bedienung und einfache Kalibrierung
Komponenten können später in ein ASPA-System integriert werden
Elutionssets für 50-mm-, 65-mm- und 100-mm-Säulen verfügbar

Automatisiertes ASPA-Säulenelutionssystem

Professional Set | Automatisiertes ASPA-System

Das ASPA Automated Column Percolation System ist für vollautomatische Säulentests konzipiert und kann für den gleichzeitigen Betrieb separat gesteuerter Elutionsversuche konfiguriert werden. Laut Broschüre wurde das System von ecoTech in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) entwickelt und kann an unterschiedliche industrielle, materialspezifische und methodische Anforderungen angepasst werden.

automatische Testdurchführung und geringere Abhängigkeit von Laborarbeitszeiten
Ein- oder Mehrkanalkonfigurationen; Broschürenbeispiel mit vier separat gesteuerten Elutionsversuchen
automatische bzw. unabhängige Fraktionierung je nach Systemkonfiguration
Steuerungsmodul mit Prozessanzeige und Bedienung über Touchscreen
Netzwerkanschluss, PC-Software, Alarmmanagement und Betriebs-/Ereignisprotokollierung
sichere autonome Funktion und Notabschaltung bei Überschreitung des eingestellten Drucks
Erstellung von GLP-Protokollen nach Versuchsende laut Broschüre
hydraulischer Verteiler mit geringem Totvolumen, ohne rotierende Komponenten und ohne Kontakt des Eluats mit Ventilkomponenten
Sammelflaschen aus Borosilikatglas 3.3 mit Schraubverschluss und möglicher Kaskadenschaltung für größere Probenvolumen
mobiler Vorratstank mit ca. 50 L Kapazität und platzsparender Integration im ASPA-Regal
modulares und erweiterbares Regalkonzept mit Vollauszügen

Auswahl- / Konfigurationshilfe

Das geeignete Säulenelutionssystem hängt von Probenmaterial, Zielparametern, Sättigungszustand, erforderlicher Flussrate, Fraktionierung, Prüfstandard und Automatisierungsgrad ab. Eine Basissäule kann für flexible Forschungsarbeiten mit vorhandener Laborausstattung ausreichend sein. Pumpengestützte oder automatisierte Systeme sind sinnvoll, wenn reproduzierbarer Niedrigflussbetrieb, Fraktionierung, Drucküberwachung, Protokollierung oder hoher Probendurchsatz erforderlich sind.

Basisaufbau: einzelne Elutionssäulen für manuelle Säulenversuche, flexible Laborversuche und kundenspezifische Testdesigns mit vorhandenen Pumpen, Tanks oder Sammelflaschen.
Elutionseinheit für kontrollierte Säulentests: halbautomatischer Aufbau mit Membrandosierpumpe, Druckhalteventil, Schläuchen, Fittings und Vorfilter für reproduzierbaren Niedrigfluss durch gepackte Säulen.
Automatisiertes ASPA-System: professionelles System für vollautomatische Säulenperkolationsversuche mit separat gesteuerten Kanälen, programmierbaren Prüfabläufen, Fraktionierung, Drucküberwachung und optionalem Remote Monitoring. Freie Programmierung oder vordefinierte Standards können berücksichtigt werden, zum Beispiel DIN 19528, CEN/TS 14405, EN 16637-3 und NEN 7373.

ASPA für automatisierte Säulenperkolationsversuche

Für wiederholte methodenorientierte Säulenelutionsversuche sollte ASPA als vollständige professionelle Lösung dargestellt werden. Das System kombiniert Säulen, Pumpen, hydraulische Verteiler, Eluatflaschen, Vorratstank, Steuerungsmodul, Monitoringfunktionen und Regalsystem in einem integrierten Konzept. Das ist besonders relevant für Hochdurchsatzlabore, lange Prüfsequenzen, unabhängige Fraktionierung, Dokumentationsanforderungen und kundenspezifisch programmierbare Abläufe.

vollautomatische Säulentestdurchführung
programmierbare kundenspezifische Prüfabläufe
Drucküberwachung und Prozessprotokollierung
Remote Monitoring je nach Konfiguration möglich
ausgelegt für hohen Probendurchsatz und standardorientierte Workflows
geeignet für Studien zur Freisetzung anorganischer und organischer Stoffe je nach Materialkompatibilität und Methodenaufbau

Wie Säulenperkolation funktioniert

In einem typischen Aufbau wird der Eluent mit definierter Flussrate aus einem Vorratsbehälter zur Säule gefördert. Die Flüssigkeit passiert die gepackte Probe und wird als Eluat zur späteren Analyse gesammelt. Stabile Flussbedingungen, kontrollierter Sättigungszustand und reproduzierbare Fraktionierung sind wichtig, wenn Materialien, Versuchsbedingungen oder Probenahmeintervalle verglichen werden sollen.

definierte Flüssigkeitszufuhr durch die gepackte Säule
kontrolliertes Up-flow- oder Down-flow-Konzept je nach Methode und Fragestellung
fraktionierte Eluatsammlung für zeitaufgelöstes Freisetzungsverhalten
geeignet für Durchbruchskurven, Mobilisierungsstudien und Elutionsverhaltenstests
nutzbar für Böden, mineralische Materialien, Bauprodukte, Abfälle und weitere poröse Medien

Planung der hydraulischen Bedingungen

Flussrate, Sättigungszustand, Probenvorbereitung und Säulengeometrie beeinflussen die Interpretation stark. Pumpenbereich, Säulenquerschnitt, Korngrößenbereich, Verdichtung und Fraktionsvolumen sollten deshalb gemeinsam geplant werden.

Flussrate und Perkolationsrichtung vor Auswahl von Pumpe und Säulendimension definieren
Säulendurchmesser und Probenhöhe an Standard, Probenmaterial und Korngrößenbereich anpassen
Probenverdichtung und Fallgewicht einplanen, wenn gleichmäßige Packung erforderlich ist
Luftblasen, unnötiges Totvolumen und unkontrollierte Druckverluste vermeiden
Filter-, Dicht-, Schlauch- und Fittingmaterialien nach Zielstoffen auswählen
Fraktionsvolumen und Sammelflaschengröße an Analytik und Konzentrationsbereich anpassen

Automatisierung, Fraktionierung und Datenmanagement

Bei längeren Versuchen können halbautomatische oder automatisierte Lösungen sinnvoll sein, besonders wenn viele Fraktionen, mehrere Säulen oder strenge Dokumentationsanforderungen bestehen. ASPA ergänzt Drucküberwachung, Protokollierung, programmierbare Abläufe und unabhängige Fraktionierung, die in einem reinen Basissäulenaufbau nicht vorhanden sind.

Parallelbetrieb mehrerer Säulen je nach Systemkonfiguration möglich
zeit- oder volumenbasierte Fraktionierung je nach Prüfablauf und Hardware
Drucküberwachung hilft, hydraulische Probleme während des Laufs zu erkennen
Prozess- und Ereignisprotokollierung unterstützt nachvollziehbare Laborabläufe
Fernüberwachung kann Standortbesuche reduzieren, ersetzt aber nicht Kontrolle und Wartung
GLP-ähnliche Dokumentation kann nach Versuchsende erzeugt werden

Methodenbasierte Prüfung / relevante Standards

Das anzuwendende Verfahren hängt von Probenmaterial, regulatorischem Kontext und Prüfziel ab. Säulenelutions- und Perkolationsprojekte werden üblicherweise gegen eine DIN-, EN-, CEN/TS-, NEN-, EPA- oder kundendefinierte Methode konfiguriert. Standard oder Protokoll sollten vor der finalen Systemkonfiguration bestätigt werden, weil dieselbe Säule, Pumpe oder Automatisierung je nach Methode unterschiedliche Dimensionen, Flussraten, Fraktionierung und Materialauswahl benötigen kann.

Typische Referenzen

DIN 19528:2023 — Elution von Feststoffen – Perkolationsverfahren zur gemeinsamen Untersuchung des Elutionsverhaltens von anorganischen und organischen Stoffen .
CEN/TS 14405 — Characterisation of waste – Leaching behaviour tests – Up-flow percolation test under specified conditions .
EN 16637-3:2021 — Construction products: Assessment of release of dangerous substances – Part 3: Horizontal up-flow percolation test .
NEN 7373 — Säulentest für anorganische Komponenten in festen erdigen und steinigen Bau- und Abfallstoffen.
EPA Method 1314 — Liquid-solid partitioning as a function of liquid-to-solid ratio using an up-flow percolation column procedure.
Mantelverordnung / EBV — Anforderungen an den Einbau mineralischer Ersatzbaustoffe in technische Bauwerke.
Kundenspezifische oder laborspezifische Protokolle — Prüfung gegen Abmessungen, Flussrate, Fraktionierung und Materialkompatibilität.

Beispiele methodenbasierter Anforderungen

Säulendurchmesser und Probenhöhe
Probenvorbereitung, Korngrößenbereich und Verdichtungskonzept
gesättigter oder ungesättigter Betrieb
Up-flow- oder Down-flow-Perkolationskonzept
Flussrate, Flüssig-Fest-Verhältnis und Versuchsdauer
Anzahl, Zeitpunkt und Volumen der Eluatfraktionen
Druckgrenzen und Monitoringanforderungen
Materialkompatibilität mit anorganischen und organischen Zielstoffen

Funktionsvergleich von Basic Set bis ASPA

Funktion	Basic Set / Säulen	Extended Set / Elutionseinheit	Professional Set / ASPA
Einfache Durchführung von Säulentests	ja	ja	ja
Genaue und konstante Flussraten während des Tests	nein	ja	ja
Unterschiedliche Sättigungs- und Prüfflussraten möglich	nein	nein	ja
Fraktionierung	nein	nein	ja
Drucküberwachung	nein	nein	ja
Protokollierung	nein	nein	ja
Automatische Durchführung von Säulentests	nein	nein	ja

Technische Informationen

Systemoptionen

Glassäulen aus Borosilikatglas 3.3; PMMA oder Sonderversionen für ausgewählte Anwendungen möglich
Standard-Säulendimensionen nach Methodenanforderung, weitere Abmessungen auf Anfrage
werkzeugfreier Klemmschluss / Bügelspannsystem für erhöhte Druckbeständigkeit und praktische Handhabung
Fallgewicht für gleichmäßige Probenverdichtung
halbautomatische Elutionseinheit mit hochpräziser Membrandosierpumpe, Druckhalteventil, Schläuchen, Fittings und Vorfilter
ASPA-System mit Säulen, Pumpen, hydraulischen Verteilern, Sammelflaschen, Vorratstank, Steuerungsmodul und Netzwerkanschluss
optionale Saugplattenintegration für ungesättigte Versuche
optionale Anschlüsse für Redoxelektroden, Minisaugkerzen oder weiteres Zubehör
Edelstahl-Sonderversionen für ungestörte oder spezielle Proben nach Eignung

Typische Standard-Säulendimensionen

Parameter	435.50SC	435.65SC	435.100SC
Innendurchmesser Glasrohr	50 mm	65 mm	100 mm
Außendurchmesser Glasrohr	60 mm	75 mm	110 mm
Glasrohrhöhe	300 mm	320 mm	440 mm
Glasrohrvolumen	589 ml	1.062 ml	3.456 ml
Gesamthöhe	410 mm	440 mm	610 mm
Material Glasrohr	Borosilikatglas 3.3	Borosilikatglas 3.3	Borosilikatglas 3.3
Verschlussmaterial	Polyethylen (PE)	Polyethylen (PE)	Polyethylen (PE)

FAQ

Warum verwendet die ecoTech-Elutionseinheit eine Membrandosierpumpe statt einer Peristaltikpumpe?
Säulenelutionsversuche erfordern präzise und reproduzierbare niedrige Flussraten, häufig unter 5 ml/min. Eine Membrandosierpumpe ist für stabile Niedrigflussförderung gegen den Gegendruck einer gepackten Säule besser geeignet und kann kalibriert werden, um das tatsächlich geförderte Volumen zu prüfen. Peristaltikpumpen sind für allgemeinen Flüssigkeitstransfer nützlich, ihr Durchfluss kann aber durch Schlauchkompression, Schlauchalterung, Gegendruck und lange Laufzeiten beeinflusst werden.
Werden Elutionssäulen nur für Standardprüfungen verwendet?
Nein. Sie werden auch für Forschungsanwendungen, Durchbruchskurven, Materialvergleiche und kundenspezifische Perkolationsstudien eingesetzt. Methodenbasierte Prüfung ist ein wichtiger Anwendungsfall, aber dasselbe Säulenkonzept kann auch explorative Forschung unterstützen, wenn die Konfiguration passend angepasst wird.
Benötige ich ein vollautomatisches ASPA-System?
Nicht immer. Einzelne Säulen oder eine halbautomatische Elutionseinheit können für flexible Laborarbeiten ausreichen. ASPA wird besonders sinnvoll bei langen Prüfschemata, mehreren Säulen, unabhängiger Fraktionierung, Drucküberwachung, Protokollierung, hohem Durchsatz oder reduziertem manuellem Eingriff.
Was ist der Vorteil der halbautomatischen Elutionseinheit gegenüber einer Basissäule?
Die halbautomatische Elutionseinheit liefert eine kontrollierte und reproduzierbare Flüssigkeitszufuhr durch die Säule. Sie kombiniert Säule, abgestimmte Pumpe, Schläuche, Fittings, Vorfilter und Druckhaltekomponenten und reduziert damit das Risiko, dass einzelne Peripheriekomponenten zur Fehlerquelle werden.
Können ungesättigte Versuche durchgeführt werden?
Ja, abhängig von der ausgewählten Säulenkonfiguration. Für ungesättigte Versuche kann eine Saugplatte in den Säulenboden integriert werden, wenn Methode und Forschungsfrage diese Randbedingung erfordern.
Kann das System an spezielle Probenmaterialien angepasst werden?
Ja. Unterschiedliche Abmessungen und Sonderversionen, einschließlich Edelstahlausführungen und zusätzlicher Anschlüsse für Sensoren oder Minisaugkerzen, sind je nach Probenmaterial und Anwendung möglich.
Was sollte vor der finalen Konfiguration geprüft werden?
Der relevante Standard oder das Laborprotokoll, Korngrößenbereich, Säulengeometrie, Flussrate, Eluatfraktionierung, Materialkompatibilität und erforderlicher Automatisierungsgrad sollten vor der finalen Systemauswahl geklärt werden.