Suche...
Generic filters
Filter by Themen
Abwasserbehandlung
Analytik & Hygiene
Digitalisierung
Energie
Engineering
Events
gwf - Wasser|Abwasser
Industriewasser
Kosten & Tarife
Nachhaltigkeit & Umweltschutz
Netze
Politik
Recht & Regelwerk
Wasser & Abwasser
Wasseraufbereitung
Wassergewinnung
Wasserstress
Water Solutions
Filter by Kategorien
Branche
Forschung & Entwicklung
Leute
People
Products & Solutions
Produkte & Verfahren
Publications
Publikationen
Sonstiges
Trade & Industry
Filter by Kategorien
Firmenverzeichnis
Geschützte Downloads
Mediadaten
Öffentliche Downloads
Filter by Veranstaltungsschlagworte
abwasser
ACHEMA
Automatisierung
FDBR
Hydrologie
kanalnetze
MSR
Talsperren
trinkwasser
wasseraufbereitung
wasserbau
Wassernetze
Wasserversorgung

Abwasserreinigung durch Sonnenlicht?

Kategorie:
Thema:
Autor: Jonas Völker

Abwasserreinigung durch Sonnenlicht?

Weltweit gelangen z.B. immer mehr Rückstände von Arzneien, wie Entzündungshemmern, Antibiotika oder Verhütungsmitteln, in die Aufbereitungssysteme, wo sie sich nur schwer entfernen lassen. Labore arbeiten verstärkt an fotokatalytischen Lösungen, doch das Wissen über die Wirkprinzipien ist lückenhaft.

Beobachtung von Fotokatalysatoren

Forschende um Angelika Brückner und Jabor Rabeah am LIKAT haben deshalb Fotokatalysatoren gewissermaßen live bei der Arbeit beobachtet und Grundlagen ihrer Funktionsweise aufgeklärt. Dies eröffnet der Entwicklung von Fotokatalysatoren für die Abwasserbehandlung neue Wege, wie Prof. Dr. Brückner, Bereichsleiterin am LIKAT, sagt.

Internationale Kooperation

Kollegen aus China waren an sie mit der Bitte um Kooperation herangetreten. In bevölkerungsreichen Regionen Asiens sind organische Verunreinigungen, etwa durch stabile Abbauprodukte von Medikamenten, ein dringliches Problem. Die chinesischen Kolleg:innen hatten neue Katalysatoren entwickelt und brauchten die Expertise des LIKAT für spezielle Untersuchungen, um ihre Katalysatoren optimal präparieren zu können.

In-situ-Spektroskopie

Brückner und ihr Team sind Spezialisten auf dem Gebiet der sogenannten In-situ-Spektroskopie. Damit können sie die Funktion eines Katalysators während der chemischen Reaktion (in situ) verfolgen und seine molekulare Wirkweise dokumentieren. Carbonitrid statt Titanoxid gängige Fotokatalysatoren, wie Titandioxid, mit dem z. B. selbstreinigende Fensterscheiben beschichtet werden, um Schmutzpartikel zu zersetzen, arbeiten am effektivsten mit energiereicher UV-Strahlung. Allerdings beträgt der UV-Anteil im Sonnenlicht nur 5 bis 8 Prozent.

Nutzung von Carbonitrid

Die chinesischen Chemiker:innen nutzen deshalb eine neue Generation von Fotokatalysatoren: Carbonitrid, das im sichtbarem Licht aktiviert wird. Es entsteht durch thermische Behandlung von Melamin, das auch als Ausgangsstoff für farbenfrohes Geschirr aus Duroplast dient. Die Kolleg:innen in China konnten ihren Katalysator erfolgreich testen, und zwar mit verschiedenen Substanzen, die beim Abbau von Medikamenten entstehen und ins Abwasser gelangen.
Der pulverförmige Fotokatalysator wird dabei im Wasser verrührt und verrichtet als Schwebeteilchen seine Arbeit. Als Oxidationsmittel testeten die Kollegen Sauerstoff und Ozon. „Ozon erwies sich als außergewöhnlich effektiv“, erläutert Prof. Brückner. „Doch seine Aktivität schwankte, und das schien abhängig von den Präparationsbedingungen des Katalysators zu sein.“

Präparation eines Katalysators

Warum das so ist und welches die optimalen Bedingungen für das Präparieren des Katalysators darstellten, sollte Jiadong Xiao, ein junger Chemiker von der Universität Peking, am LIKAT in seiner Dissertation erkunden. Diese Forschungen liefen unter der Ägide von Dr. Jabor Rabeah, Themenleiter am LIKAT und Betreuer des Doktoranden.

Radikale sorgen für Abbau

Die Messungen ergaben, dass für die eigentliche Abbaureaktion eine Spezies von Radikalen verantwortlich ist. Angelika Brückner: „Das sind äußerst reaktionsfreudige Moleküle, die die Schadstoffe im Wasser sofort angreifen und abbauen. Und das Zusammenspiel von Sonnenlicht, Fotokatalysator und Ozon befördert diese Bildung von Radikalen.“ Tatsächlich waren die Radikale so kurzlebig, dass es zunächst selbst mit der modernen Analysentechnik am LIKAT nicht gelang, sie zu identifizieren.

Mit Spin-Trap Radikale einfangen

Für solche Fälle nutzen die Chemiker einen Trick, den sie Spin-Trap nennen: Die Radikale werden mit einem neutralen Molekül eingefangen, das dadurch selbst zum Radikal wird, allerdings zu einem, dass kaum reaktiv ist und deshalb lange genug „lebt“, um analysiert zu werden. So war es möglich, die hocheffektiven Teilchen als Hydroxyl-Radikale zu identifizieren, Moleküle, die aus einem Wasserstoff- und einem Sauerstoff-Atom bestehen.

Hohe Wirksamkeit

Die hohe Wirksamkeit der Kombination Fotokatalysator – Sonnenlicht – Ozon bei der Abwasserreinigung ließ sich durch die extrem rasche Bildung enorm vieler reaktionsfreudiger Radikale erklären. Ergebnis der Forschungsarbeiten ist „ein neues mechanistisches Konzept“ für diese Art von Reaktionen, wie Angelika Brückner sagt. Die Forscher:innen gehen davon aus, dass die Methode mit diesem Hintergrundwissen bald ihren Weg in die Praxis findet.

Das könnte Sie auch interessieren:

Grundwasser: Entspannung durch feuchten Sommer, aber immer noch Defizite
Forschungsgeist gefragt: Förderprogramm für Ökosystemforschung geht in eine neue Runde
Flutgebiete für den Klimawandel fit machen

Passende Firmen zum Thema:

WEHRLE Umwelt GmbH

Themen: Industriewasser | Wasseraufbereitung | Abwasserbehandlung

Mit den drei Geschäftsbereichen Energietechnik, Umwelttechnik, Fertigung und mehreren internationalen Tochtergesellschaften und Partnern entwickelt, plant, liefert und betreibt WEHRLE Anlagen und Komponenten zur Energieerzeugung aus Verbrennungsprozessen, Klärschlammverbrennung zur

Publikationen

10. Münchner Abwassertag

10. Münchner Abwassertag

Autor: Günter Arndt
Themenbereich: gwf - Wasser|Abwasser
Erscheinungsjahr: 2015

Als Gegenstück zu den Magdeburger Abwassertagen der HACH LANGE GmbH wurde speziell für die Kunden in Süddeutschland der Abwassertag in München-Unterhaching eingeführt, der am 20. November 2014 inzwischen zum 10. Mal erfolgreich durchgeführt ...

Zum Produkt

Computersimulation von Biofilmanlagen mit feinblasiger Druck belüftung in der biologischen Abwasserbehandlung

Computersimulation von Biofilmanlagen mit feinblasiger Druck belüftung in der biologischen Abwasserbehandlung

Autor: Helmut Bulle / Andrea Straub / Wolfgang Triller
Themenbereich: gwf - Wasser|Abwasser
Erscheinungsjahr: 2015

Mithilfe der Computersimulation lassen sich in Ergänzung zu herkömmlichen statischen Auslegungsmethoden wichtige zusätzliche Informationen über den Betrieb von Anlagen zur biologischen Abwasserbehandlung gewinnen. Die verwendeten mathematischen ...

Zum Produkt

Einfluss von Güllezusatzstoffen auf die Nitrifikation bei der biologischen Abwasserbehandlung

Einfluss von Güllezusatzstoffen auf die Nitrifikation bei der biologischen Abwasserbehandlung

Autor: Laura Helmis / Steffen Krause
Themenbereich: gwf - Wasser|Abwasser
Erscheinungsjahr: 2014

Für Landwirte besteht die Möglichkeit, Güllezusatzstoffe zur Ertragssteigerung auf den Feldern einzusetzen. Eine Form solcher Zusätze stellen Nitrifikationshemmstoffe dar. Sie sollen die Umwandlung von Ammonium zu Nitrit bzw. Nitrat verzögern ...

Zum Produkt

Mehr Publikationen...

Sie möchten die gwf Wasser + Abwasser testen

Bestellen Sie Ihr kostenloses Probeheft

Überzeugen Sie sich selbst: Gerne senden wir Ihnen die gwf Wasser + Abwasser kostenlos und unverbindlich zur Probe!

Finance Illustration 03