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Entfernung von Problemstoffen aus Abwässern mit Hilfe von Membranverfahren und Fotokatalyse (Willy-Hager III)

Entfernung von Problemstoffen aus Abwässern mit Hilfe von Membranverfahren und Fotokatalyse (Willy-Hager III)
Ansprechpartner:

Fritz H. Frimmel

Projektgruppe:Projekt
Förderung:Willy-Hager-Stiftung

Laufzeit

2006 – 2008

Beschreibung

Entfernung von Problemstoffen aus Abwässern mit Hilfe von Membranverfahren und Fotokatalyse
(WILLY-HAGER III)

Ein Nachteil der fotokatalytischen Oxidation mit TiO2 zur Wasseraufbereitung liegt darin begründet, dass für eine effiziente Reinigung des Wassers eine bestrahlbare Oberfläche benötigt wird, die auch für die abzubauenden Substanzen zugänglich sein muss. Aufgrund der Oberflächeneigenschaften von TiO2 adsorbieren die relevanten Verbindungen (z.B. Pharmazeutika, Röntgenkontrastmittel), die hauptsächlich unpolaren Charakter besitzen, jedoch sehr schlecht. Da der fotokatalytische Abbau entweder direkt an der Oberfläche des TiO2 oder in deren unmittelbarer Nähe über kurzlebige OH--Radikale abläuft, ist die geringe Adsorption geschwindigkeitsbestimmend.

Der Einsatz von Aktivkohle (AK) birgt den Nachteil, das unpolare Substanzen zwar effizient entfernt werden können, ein stationärer Betrieb jedoch kaum möglich ist, da die beladene AK in der Regel extern regeneriert werden muss.

Die Kombination von TiO2/AK könnte für beide Probleme eine Lösung darstellen. Die Anwesenheit von AK bei fotokatalytischen Prozessen kann zu einem verbesserten Abbau der zu entfernenden Inhaltstoffe beitragen. Weiterhin kann eine Regeneration bzw. eine Kreislaufführung der AK und somit ein stationärer Betrieb ermöglicht werden.

Bei getrennter Verwendung der einzelnen Partikeln kann die Zusammensetzung der Suspension flexibel gestaltet werden und bereits bestehende Anlagen für den Einsatz von TiO2 in Suspension können ohne Umbau genutzt werden.

Abbildung 1: Fließbild der Anlage zur Kombination von Fotokatalyse und Membranverfahren

Es konnte bei Versuchen zum Abbau verschiedener Pharmaka im Labormaßstab festgestellt werden, dass abhängig vom Versuchssystem ein messbarer synergistischer Effekt (1,5-fach höhere Abbauraten für Clofibrinsäure) auftritt und genutzt werden kann für einen beschleunigten fotokatalytischen Abbau. Weiterhin kann durch Zugabe von AK die Filtration der TiO2-Suspension effizienter gestaltet werden. Eine zumindest teilweise Regeneration der AK durch fotokatalytisch generierte OH-Radikale ist möglich, muss jedoch in Langzeitversuchen überprüft werden. Im weiteren Verlauf des Projektes wird eine Pilotanlage in Betrieb genommen um die Ergebnisse aus den Vorversuchen im größeren Maßstab umzusetzen.