Entwicklung eines photokatalytischen Sensors zur Online-Messung organischer Summenparameter in kommunalem Abwasser

Ziel dies angestrebten Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines Sensors zur summarischen, praktisch nichtinvasiven

und automatisierten Erfassung organischer Wasserinhaltsstoffe. Den innovativen Kern stellt hierbei

das neuartige Messprinzip dar, welches auf Erzeugung elektrischer Ströme in photoelektrochemischen Zellen

basiert. 

Hintergrund, Zielsetzung, Inhalte

Strengere Grenzwerte und dynamische Abwasserströme verlangen robuste Online-Analytik. Laborverfahren für CSB/BSB sind aufwendig, diskontinuierlich und wartungsintensiv. Ziel ist die Entwicklung von CataCOD: einer kompakten, photokatalytisch-elektrochemischen Sonde zur summarischen und fraktionierenden Erfassung organischer Wasserinhaltsstoffe – nahezu wartungsfrei und automatisiert.

Die Messzelle kombiniert Photoanode/Kathode, UV-A-LEDs und Potentiostat-Elektronik (Auflösung ±20 nA). Durch dünne Katalysatorschichten und Oxid-Halbleiter mit variabler Bandlücke (TiO₂, WO₃, CdS, ZnO) werden Photoströme gezielt angeregt; voltametrische Verfahren erlauben die Trennung von Fraktionen. Eine Leitfähigkeitsmessung ist integriert, sodass keine Elektrolyt-Dosierung nötig ist. Eine galvanische Selbstreinigung minimiert Drift und Wartung; Ziel ist stabiler Betrieb ≥6 Monate.

Inhalte: (i) Herstellung und Screening stabiler Photoanoden (hydrothermal/Screen-Printing), (ii) Entwicklung der Elektronik/Signalverarbeitung, (iii) Modellierung und Kalibrierung gegen Labor-CSB/DOC mit <5 % Abweichung in realen Matrizes, (iv) Untersuchung von Störeinflüssen und voltametrischer Fraktionierung, (v) Aufbau eines Demonstrators und Validierung im Feld (kommunal/industriell). Ergebnis ist eine praxisreife Online-Sonde für Echtzeit-Überwachung und digitale Prozessführung