Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Photoreaktors zur Abwasserreinigung, mit dem biologisch schwer abbaubare Schadstoffe mit hoher Effizienz abgebaut werden k\u00f6nnen. Aus verfahrenstechnischen Gr\u00fcnden soll der Photokatalysator fixiert werden, so dass eine aufw\u00e4ndige Abtrennung vom gereinigten Wasser entf\u00e4llt. Die Wirksamkeit der als Photokatalysator eingesetzten Titandioxid-D\u00fcnnfilme soll mit unterschiedlichen Reaktortypen und verschiedenartigen Modellschadstoffen demonstriert werden. Die mit Modellschadstoffen und Laborreaktoren erzielten Ergebnisse flie\u00dfen in die Konstruktion eines Pilotreaktors ein, der mit einem realen verunreinigtem Wasser aus einem Grundwassersanierungsprojekt getestet wird.
\nAls umweltrelevantes Ziel wird ein h\u00f6herer Wirkungsgrad der Abwasserreinigung angestrebt: eine Steigerung um 40 % im Vergleich zum herk\u00f6mmlichen UV-Abbau soll erreicht werden. Um den Reaktor in der Praxis sinnvoll betreiben zu k\u00f6nnen, soll der Titandioxid-Abtrag 1 % pro Woche nicht \u00fcberschreiten.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden\u00b7\tKonstruktion von Laborreaktoren f\u00fcr Abbauversuche von Modellschadstoffen mit Messm\u00f6glichkeit der Abbaurate
\n\u00b7\tEntwicklung von Sol-Gel-Beschichtungstechnologien f\u00fcr verschiedene Substrate
\n\u00b7\tCharakterisierung der Titandioxid-D\u00fcnnfilme mit Rasterelektronenmikroskopie, R\u00f6ntgen-Photoelektronenspektroskopie, R\u00f6ntgendiffraktometrie und R\u00f6ntgenfluoreszenzanalyse
\n\u00b7\tBestimmung der photokatalytischen Aktivit\u00e4t von beschichteten Proben und Ermittlung von Zusammenh\u00e4ngen zwischen Aktivit\u00e4t einerseits und Schichtherstellung sowie Substratart andererseits
\n\u00b7\tErmittlung der Langzeitstabilit\u00e4t der Titandioxid-D\u00fcnnfilme
\n\u00b7\t\u00dcbertragung der Ergebnisse aus den Versuchen mit den Laborreaktoren auf die Konstruktion eines Pilotreaktors
\n\u00b7\tErmittlung der optimalen Betriebsbedingungen des Pilotreaktors f\u00fcr die Behandlung eines realen Abwassers
\n\u00b7\tDurchf\u00fchrung von Abbauversuchen mit diesem realen Abwasser
\n\u00b7\tVergleich der Abbauergebnisse des photokatalytischen Abbaus mit den Ergebnissen aus herk\u00f6mmlichen Methoden (Strippung und UV-Oxidation)<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
m Rahmen des Projekts werden auf verschiedenartige Substrate (Vliese, Gewebe, Drahtnetze, Glasscheiben und -rohre Titandioxid-D\u00fcnnfilme aufgebracht. Auf allen untersuchten Proben kann TiO2 identifiziert werden. Durch R\u00f6ntgendiffraktometrie gelingt es, die aktive TiO2-Modifikation Anatas in den Schichten nachzuweisen. Alle D\u00fcnnfilme zeigen eine deutlich messbare photokatalytische Aktivit\u00e4t beim Abbau von Dichloressigs\u00e4ure. Anders als erwartet sinkt die Aktivit\u00e4t beim \u00dcbergang von Substraten mit erh\u00f6hter geometrischer Oberfl\u00e4che (Glasseidengewebe) zu ebenen Substraten (Glasrohre oder -scheiben) nicht, so dass f\u00fcr weiterf\u00fchrende Untersuchungen die stabileren Schichten auf letzteren Substraten eingesetzt werden. Hierdurch wird der TiO2-Schichtaustrag minimiert und liegt deutlich unter 1 % pro Woche.
\nDie Erh\u00f6hung der Gesamtabbaurate unter Bedingungen, bei denen auch UV-Oxidation (bei Wellenl\u00e4ngen unterhalb von 300 nm) auftritt, ist mit Modellsubstanzen, die leicht durch UV-Oxidation abgebaut werden k\u00f6nnen, nur bedingt nachzuweisen.
\nDie Erkenntnis, dass auch lichtabgewandte TiO2-D\u00fcnnfilme zur photokatalytischen Aktivit\u00e4t beitragen, f\u00fchrt zum Reaktorkonzept mit drei konzentrischen TiO2-beschichteten Borosilicatglas-Rohren. Die Wirk-samkeit dieses Pilotreaktors wird an einem mit BTEX und LHKW belastetem Abwasser mit Erfolg untersucht: eine Erh\u00f6hung des Schadstoffabbaus im Vergleich zum herk\u00f6mmlichen Reaktorbetrieb, bei dem die Schadstoffe durch Strippen und UV-Oxidation aus dem Wasser entfernt werden, wird in mehreren F\u00e4llen nachgewiesen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Eine Pr\u00e4sentation der Projektergebnisse ist auf entsprechenden Fachmessen geplant.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Aufgrund der vielversprechenden Ergebnisse f\u00fcr den Pilotreaktor erscheint es sinnvoll, die Untersuchungen fortzusetzen. Hierbei ist eine enge Zusammenarbeit mit einem entsprechend ausger\u00fcsteten Labor f\u00fcr Wasseranalytik notwendig, denn Schnelltests, wie sie innerhalb dieses Projekts angewandt werden, geben lediglich Richtwerte in Form von Summenparametern (z. B. CSB, TOC). W\u00fcrden W\u00e4sser mit einem h\u00f6heren Anteil an schwerfl\u00fcchtigen Schadstoffen eingesetzt, so w\u00e4re eine Verst\u00e4rkung des additiven Effekts der Photokatalyse zu erwarten.
\nDie positiven Ergebnisse beim Einsatz einer Blacklight-Lampe lassen an einen Einsatz der photokatalyti-schen Abwasserreinigung mit Sonnenlicht denken.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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