Photocatalytic disintegration is a novel approach to eliminate pollution. The method utilizes the semiconductor titanium dioxide to degrade organic molecules in the presence of ultraviolet (UV) light. In this study, it is shown how the capabilities of several types of catalyst designs degrade the non-polar substance diesel fuel and the polar substance methylene blue. The floating design of foam glass coated with titanium dioxide could reduce the concentration of diesel fuel by 329 mg/L in 16 h; the submerged designs for coated glass fiber and coated steel grit could reduce methylene blue concentration by 96.6% after 4 h and 99.1% after 6 h, respectively. It could be shown that photocatalysis is a promising cost- and energy-efficient method for managing air and water pollution. It can be established as a low-technology method without requiring the use of a conventional source of energy, given an adequate amount of sun hours, or as an additional cleaning stage in water treatment plants using UV-LEDs.

Supported titanium dioxide catalysts were used in a photocatalytic flat cell reactor to remove organic micropollutants from real wastewater. Catalysts based on stainless steel mesh with a porous coating made of titanium dioxide nanoparticles with predominantly anatase modification were used. The influence of the retention time, and light output, and the effect of hydrogen peroxide on the degradation were examined. The kinetics of the degradation of the parent substances was determined by liquid chromatography-tandem mass spectrometry. As a result, first-order degradation kinetics could be confirmed for all substances. The irradiance had no linear influence on the degradation of the compounds. Hydrogen peroxides were added to the wastewater to be treated, as electron acceptors and boosters, and alone had no great oxidative effect on the parent substances. The combination of photocatalysis with the addition of hydrogen peroxide as an electron acceptor had great synergetic effects which can reduce the required energy of the process through a short retention time. The process is suitable for the removal of micropollutants from wastewater.

Anthropogene Spurenstoffe wie Arzneistoffe, Zusätze aus Körperpflegeprodukten oder Industriechemikalien und Pflanzenschutzmittel stellen die kommunale Abwasserbehandlung vor neue Herausforderungen. Oxidative Verfahren zu deren Reduk- tion, wie beispielsweise die Ozonierung, stehen im Verdacht, eine große Anzahl ungenügend einzuschätzender Transformationsprodukte zu erzeugen. Adsorptive Verfahren wie die Aktiv- kohleadsorption können bestimmte Verbindungsklassen nur un- zureichend zurückhalten. Erweiterte oxidative Verfahren (Advanced Oxidation Processes, AOP), die Hydroxylradikale als starkes Oxidationsmittel nutzen, sind bei den richtigen Bedingungen in der Lage, eine vollständige Mineralisation der organischen Mikroschadstoffe zu bewirken. Bei den im Beitrag dar- gestellten Untersuchungen wurde die photokatalytische Oxidation zur Entfernung von Arzneistoffen aus kommunalem Abwasser genutzt. Reinigungsleistung und Energieverbrauch wurden bewertet. Dabei kam ein photokatalytisch wirkender Rotations- tauchkörper zum Einsatz.

Anthropogene Spurenstoffe wie Arzneistoffe, Zusätze aus Körperpflegeprodukten oder Industriechemikalien und Pflanzenschutzmittel stellen die kommunale Abwasserbehandlung vor neue Herausforderungen. Oxidative Verfahren zu deren Reduk- tion, wie beispielsweise die Ozonierung, stehen im Verdacht, eine große Anzahl ungenügend einzuschätzender Transformationsprodukte zu erzeugen. Adsorptive Verfahren wie die Aktiv- kohleadsorption können bestimmte Verbindungsklassen nur un- zureichend zurückhalten. Erweiterte oxidative Verfahren (Advanced Oxidation Processes, AOP), die Hydroxylradikale als starkes Oxidationsmittel nutzen, sind bei den richtigen Bedingungen in der Lage, eine vollständige Mineralisation der organischen Mikroschadstoffe zu bewirken. Bei den im Beitrag dar- gestellten Untersuchungen wurde die photokatalytische Oxidation zur Entfernung von Arzneistoffen aus kommunalem Abwasser genutzt. Reinigungsleistung und Energieverbrauch wurden bewertet. Dabei kam ein photokatalytisch wirkender Rotations- tauchkörper zum Einsatz.

Diese Arbeit hat das Ziel, neue photokatalytische Materialien zu charakterisieren und bis zu einer technischen Systemlösung für die Abwasserbehandlung weiterzuentwickeln. Dazu wurden die vorhandenen Materialien detailliert untersucht und die allgemeine Kinetik des Abbaus von pharmazeutischen Substanzen bestimmt. Die Auswirkung von abwasserrelevanten chemischen Parametern auf diese Kinetik und die Mineralisationsleistung imVergleich mit anderen oxidativen Verfahren war ein weiterer Schwerpunkt der Untersuchungen. Letztlich konnten die Erkenntnisse für die Konstruktion von abwassertauglichen Reaktionssystemen genutzt und diese unter realen Bedingungen getestet sowie hinsichtlich ihrer Abwasserreinigungsleistung und energetischen Ezienz modelliert werden. Kurzzusammenfassung der Ziele: * Herstellung und Charakterisierung von trägergebundenen, photokatalytischen Materialien, * Optimierung einer Methode für die spurenanalytische Bestimmung der ausgewählten Pharmaka, * Beschreibung der Abbaukinetik der Pharmaka durch Funktionen, * Bestimmung des Einflusses von abwasserrelevanten Parametern auf die Abbaukinetik, * Entwicklung eines technischen Systems und Bestimmung des Abbauverhaltens der Pharmaka in realer Abwassermatrix (Kläranlagenablauf), * Bestimmung des Energiebedarfs des Systems

Pharmazeutische Mikroschadstoffe sind in jedem Kläranlagenablauf zu finden und werden über die Kläranlagen in die Um-welt eingetragen. Verfahren der weitergehenden Oxidation mit Hydroxylradikalen (AOP-Verfahren) können organische Schadstoffe oxidieren. Derartige Photokatalyse- und Titandioxid-basierte, trägerbasierte Photokatalysatoren sind in der Lage, pharmazeutische Mikroschadstoffe aus der Abwassermatrix zu entfernen. Dabei kann nur gereinigtes Abwasser mit einem neutralen pH-Wert sowie moderaten Konzentrationen von CSB/DOC und Gesamtphosphat ausreichend effektiv behandelt werden. Die verfahrenstechnische Lösung des photokatalytischen Rotationstauchkörpers hat sich als eine funktionale Mög-lichkeit der photokatalytischen Abwasserbehandlung erwiesen.

In der vorliegenden Arbeit wird die photokatalytische Oxidation untersucht, die zur Gruppe der Advanced Oxidation Processes gehört. Aus den Ergebnissen einer halbtechnischen Versuchsan-lage werden Auslegungs-und Betriebsparameter abgeleitet. Die photokatalytische Oxidation ist in der Lage, alle untersuchten organischen Spurenstoffe vollständig zu entfernen. Darüber hi-naus kann der DOC erheblich reduziert werden, was auf eine weitgehende Mineralisierung hindeutet. Innerhalb einer praxis-tauglicheren Verweilzeit von 35 Minuten können Bezafibrat, Carbamazepin und Diclofenac bis unter die Nachweisgrenze re-duziert werden. Für Iopromid und Metoprolol sind Abbauraten von 75 % beziehungsweise von 40 % möglich. Dabei variiert der zuzuführende Energieeintrag zwischen 12 kWh/m³ und 21 kWh/m³. Die Parameter DOC und ΔSAK 254 korrelieren in ge-eigneter Weise mit dem Spurenstoffabbau

Polycyclische aromatische (PAK), insbesondere naphthalinähnliche Verbindungen, stellen eine Untergruppe an Innenraumschadstoffen dar, welche immer mehr an Bedeutung gewinnen. Die photokatalytische Oxidation an titandioxidbasierten Katalysatoren ermöglicht eine effektive, elegante und kostenschonende in-situ Maßnahme zur Sicherstellung der Raumluftqualität. In Laboruntersuchungen und Projektierungen real belasteter Gebäude konnte die Funktion der photokatalytischen Raumluftreinigungssysteme demonstriert werden. Die Kombination von UV-A-LED in abgestimmten Wellenlängen mit hochporösen Titandioxidschichten ermöglicht den energiearmen Abbau von organischen Raumluftschadstoffen, ohne die Notwendigkeit, Filtermaterialien periodisch ersetzen zu müssen.