Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Der Chemische Sauerstoffbedarf (CSB) ist einer der wichtigsten Parameter der Abwassertechnik, da er erlaubt, die Belastung eines Wassers mit organischen Stoffen summarisch zu beschreiben. Der CSB kennzeichnet dabei weniger die einzelnen Inhaltsstoffe des Wassers; vielmehr beschreibt er den Aufwand – eben den Sauerstoffbedarf – der zum Abbau der Stoffe erforderlich ist. Aufgrund dieses universellen Ansatzes hat sich der CSB als ein Leitparameter zur Wasseranalytik in der Umwelttechnik und Abwassertechnik ganz allgemein durchgesetzt.<\/p>\n
Das durchgef\u00fchrten F+E- Vorhaben befa\u00dft sich damit, eine neuartige, elektrochemische Methode der CSB- Messung zur Anwendungsreife zu bringen. Die Reaktion wird \u00fcber an einer Anode elektrochemisch zu entwickelnde Oxidantien vermittelt, deren Bildung \u00fcber den Anodenstrom kontrolliert werden kann.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Projekt waren die folgenden Arbeitspakete zu bearbeiten:<\/p>\n
*\tBeschreibung der anzuwendenden Me\u00dfmethode und Festlegung der me\u00dftechnischen und chemischen Randbedingungen (z.B. Art und Konzentration des Elektrolyten, Temperatur).<\/p>\n
*\tFestlegung einer geeigneten Metalloxidanode und Definition sowie Optimierung der Herstellungsvorschrift f\u00fcr diese Elektroden.<\/p>\n
*\tDurchf\u00fchrung von Stofftests und Untersuchung industrieller Abw\u00e4sser. <\/p>\n
*\tErweiterung der Applikationsbandbreite durch Variation des Elektrodenpotentials und cyclovoltammetrische Messung.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Ein wesentliches Ziel des Projekts war es, zuverl\u00e4ssige Elektroden mit stabilen Eigenschaften herzustellen. Hier wurde im Rahmen eines externen Auftrags mit der DW Chem-Tech, Herrn Prof. D. Wabner in Garching eng kooperiert. Herr Prof. Wabner ist ein anerkannter Experte f\u00fcr das Fachgebiet der Hydro-xyl-Radikal-Chemie und die Zusammenarbeit mit ihm war f\u00fcr das Vorhaben von allergr\u00f6\u00dftem Wert.<\/p>\n
Basierend auf den Ergebnissen der DW Chem-Tech wurde in umfangreichen Versuchsreihen ein Herstellungsproze\u00df entwickelt, mit dem Bleidioxidanoden erhalten werden, die eine Lebensdauer von 10 – 20 Monaten haben, mechanisch sehr stabil sind, eine sehr hohe Sauerstoff\u00fcberspannung aufweisen (also bis zu hohen Potentialen kein Sauerstoffgas entwickeln) und auch in ihren sonstigen Eigenschaften sehr gleichartig sind. Der im Arbeitspaket Elektrodenherstellung entwickelte Proze\u00df f\u00fchrt zu Bleidioxidelektroden, die langfristig stabile Eigenschaften haben und praxistauglich sind. Damit ist die entscheidende Grundlage f\u00fcr die weiteren Arbeitsschritte des Projekts gelegt<\/p>\n
Parallel zur Auswahl bzw. Entwicklung von Metalloxidelektroden mit besonders hohem OH- Radikalbildungsverm\u00f6gen wurden die chemischen Parameter, mit denen der Me\u00dfproze\u00df abl\u00e4uft, untersucht und optimiert. Dabei wurde sowohl mit Einzelsubstanzen als auch mit tats\u00e4chliche Abw\u00e4ssern verschiedenster Herkunft gearbeitet. <\/p>\n
Die Ausrichtung des Entwicklungsprojekts elektrochemische CSB- Messung erfolgte von vornherein anwendungsbezogen. Aus diesem Gesichtspunkt heraus resultierten enge Kontakte mit verschiedenen Kl\u00e4ranlagen kommunaler und industrieller Art. Insgesamt wurden im Rahmen des Projekts \u00fcber 50 verschiedene Abw\u00e4sser untersucht, die aus so unterschiedlichen Bereichen wie Petrochemie, Papierindustrie, Lebensmittelindustrie und anorganischer Farbstoffproduktion f\u00fcr Betondachsteine stammten. Neben diesen industriellen Abw\u00e4ssern wurden auch die unterschiedlichsten Proben aus kommunalen Kl\u00e4rwerken untersucht. Neben dem Rohabwasser liegen Me\u00dfergebnisse vor zu Abwasser aus der Schlammentw\u00e4ssereung, der Vorkl\u00e4rung sowie dem Kl\u00e4ranlagenablauf, wo die elektrochemische Messung aufgrund ihrer hohen Me\u00dfempfindlichkeit sich als sehr gut geeignet erwies.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Me\u00dfmethode findet wegen ihrer vielen Vorz\u00fcge auf den internationalen Fachmessen (vorgestellt 1995 auf der ENVITEC in D\u00fcsseldorf und 1996 auf der IFAT in M\u00fcnchen) gro\u00dfes Interesse. Bei diesen Gelegenheiten wurde und wird auf die finanzielle F\u00f6rderung der DBU zur anwendungsreifen Entwicklung des Me\u00dfverfahrens hingewiesen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Betrachtet man die anf\u00e4nglichen Zielsetzungen, so ist klar erkennbar, da\u00df die Entwicklung einer anwendungsreifen Methode zur elektrochemischen Messung des gelungen ist:<\/p>\n
*\tDas Verfahren bzw. das mit ihm arbeitende Me\u00dfger\u00e4t ist ein umwelt- und gesundheitsfreundliches Produkt, da es ganz erheblich zum Arbeitsschutz beitr\u00e4gt und die Umwelt von Sonderm\u00fcll entlastet, der bei der bislang \u00fcblichen CSB-Analytik in gro\u00dfen Mengen anf\u00e4llt.<\/p>\n
*\tIn der Anwendung ist die Methode v\u00f6llig ungef\u00e4hrlich, denn als einziges Reagens wird ein Me\u00dfelektrolyt verwendet, der 1,4 g\/l Natriumsulfat enth\u00e4lt. <\/p>\n
*\tDas Verfahren gen\u00fcgt auch den Anforderungen nach einem umweltschonenden Rohstoff- und Energieeinsatz. Die maximale Leistungsaufnahme eines elektrochemischen CSB-Me\u00dfger\u00e4ts liegt bei 40 Watt, die durchschnittliche Leistungsaufnahme bei nur 10 Watt. Bedenkt man, da\u00df bei der herk\u00f6mmlichen Analytik ein Kochen des Me\u00dfansatzes \u00fcber 2 Stunden erforderlich ist, so kann man leicht berechnen, da\u00df der Energieaufwand pro Analyse bei dem elektrochemischen Me\u00dfverfahren unter einem Tausendstel des bislang \u00dcblichen liegt.<\/p>\n
*\tEin weiteres Ziel findet darin Ber\u00fccksichtigung, da\u00df das elektrochemische Me\u00dfverfahren zur Schnellanalytik im Umweltschutz geeignet ist. Eine Messung dauert eine Minute; rechnet man die Me\u00dfvorbereitungen mit ein, liegt der Zeitaufwand bei unter 10 Minuten. Auch unter dem Aspekt des geringen Energiebedarfs ist die Methode daher zur kontinuierlichen Messung auf Kl\u00e4ranalgen oder anderen Bereichen der Umweltme\u00dftechnik in hohem Ma\u00dfe geeignet.<\/p>\n
Die elektrochemische CSB- Messung hat sich mittlerweile in vielen Bereichen der Abwasserme\u00dftechnik und industriellen Proze\u00dfsteuerung als gut geeignet erwiesen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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