22046 N
Die elektrochemische Abwasserbehandlung bietet eine Möglichkeit, diese Spurenstoffe in der sogenannten vierten Reinigungsstufe mit Hilfe von in-situ erzeugten reaktiven Sauerstoffspezies („Aktiv-Sauerstoff“) zu entfernen. Eine große Herausforderung stellt jedoch der spezifische Energie- bzw. Strombedarf für dieses Verfahren dar, insbesondere bei den geringen Konzentrationen der Spurenstoffe.
Die Integration einer Photoelektrode in das System soll den Strombedarf tagsüber durch die Nutzung von Sonnenlicht senken. Zunächst wurden geeignete Materialien für die Photoelektrode untersucht und Versuchsmuster angefertigt. Bismutvanadat (BiVO4) erwies sich als am besten geeignet; allerdings blieben die erreichten Photoströme im simulierten Abwasser relativ gering. Daher wurde zusätzlich ein Carbonatpuffer eingesetzt, welcher sich als wesentlich effizienter herausstellte.
Alle drei untersuchten Spurenstoffe (Diclofenac, Clindamycin und Iopamidol) konnten mit dem Verfahren abgebaut werden. Allerdings erwies sich Iopamidol als hartnäckig und erfordert ein zusätzliches Reduktionsmittel für einen effektiven Abbau. Besonders essentiell für den Abbauprozess ist das im verwendeten Elektrolyten gebildete Peroxomonocarbonat, das ein starkes Oxidationsmittel ist.
Im Anschluss wurde eine Versuchszelle aufgebaut, die neben dem klassischen Aufbau der elektrochemischen Wasserbehandlung – bestehend aus einer Bor-dotierten Diamant-Anode (BDD) und einer Gasdiffusionselektrode als Kathode – auch eine Photoelektrode als zusätzliche Anode integrierte. Diese kann bestrahlt werden, um den Prozess zu optimieren. Mit Hilfe dieser Versuchszelle konnte nachgewiesen werden, dass das Konzept prinzipiell funktioniert. Zudem zeigte sich, dass durch die Bestrahlung der Photoelektrode der Strombedarf für die Abwasserbehandlung signifikant gesenkt werden kann.
Es konnte gezeigt werden, dass das Konzept prinzipiell funktioniert und dass der Strombedarf für die Abwasserbehandlung durch die Bestrahlung der Photoelektrode gesenkt werden kann.
Bearbeitet wurde das Forschungsthema von 01/22 bis 12/24 an dem DECHEMA-Forschungsinstitut (Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main, Tel. 069/7564-387) unter der Leitung von PD Dr. J. Z. Bloh (Leiter der Forschungseinrichtung PD Dr. Mathias Galetz und PD Dr. J. Z. Bloh).
Das IGF-Vorhaben Nr. 22046 N der Forschungsvereinigung DECHEMA, Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.