Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Im Rahmen des Entwicklungsprojektes sollte ein Verfahren entwickelt werden, bei dem durch UV-Licht Antibiotika und R\u00f6ntgenkontrastmittel in Abw\u00e4ssern in unsch\u00e4dliche Bestandteile zersetzt werden. Dieses Verfahren sollte in Anlagen realisiert werden, die vor Ort zur Aufreinigung des anfallenden Abwassers eingesetzt werden. So k\u00f6nnen diese Abw\u00e4sser bereits vor der Einleitung in die Kanalisation von Antibiotika- und R\u00f6ntgenkontrastmittel-R\u00fcckst\u00e4nden gereinigt werden.
\nDie Zielstellung hierbei lag in einer nahezu vollst\u00e4ndigen Mineralisierung dieser Stoffe bzw. in einer Umsetzung in unsch\u00e4dliche Substanzen, so dass ein weiterer Abbau in einer nachgeschalteten biologischen Kl\u00e4ranlage, bzw. im Aquifer m\u00f6glich ist.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Rahmen dieses Vorhabens sollten zwei unterschiedliche Aggregate entwickelt werden. Zun\u00e4chst wurde ein System f\u00fcr die Pharmaindustrie entwickelt, das es ihr erm\u00f6glicht, die Antibiotika oder R\u00f6ntgenkontrastmittel enthaltenden industriellen Abw\u00e4sser wirkungsvoll zu behandeln. Derzeit bestehen Probleme, die vorliegenden Richtlinien einzuhalten.
\nBasierend auf diesem Aggregat f\u00fcr die Pharmaindustrie sollte auch ein vereinfachtes und g\u00fcnstigeres Ger\u00e4t entwickelt werden, dass den Einsatz vor Ort in Krankenh\u00e4usern und gegebenenfalls auch in Arztpraxen erm\u00f6glicht. Da hier der Kostendruck jedoch sehr hoch ist und die Abwassermengen deutlich geringer sind, muss dieses System kleiner und einfacher gestaltet sein.
\nDer Analytik-Arbeitsplan sah vor, neben wenigen Untersuchungen mit selbst hergestellten Musterabw\u00e4ssern einen Gro\u00dfteil der Untersuchungen mit realen Abw\u00e4ssern und m\u00f6glichst oft direkt an der Quelle, d. h. in der Industrie und ggf. auch in Krankenh\u00e4usern durchzuf\u00fchren. Als Analysenmethode zum zuverl\u00e4ssigen Nachweis von R\u00f6ntgenkontrastmitteln sollte eine weiterentwickelte Methode des TZW eingesetzt werden, wobei die R\u00f6ntgenkontrastmittel nach einer Festphasenanreicherung \u00fcber die Kombination der Hochdruckfl\u00fcssigkeits-Chromatographie (HPLC) und der Massenspektrometrie analysiert werden. Mit dieser bisher in der Forschung noch nicht eingesetzten Methode ist es m\u00f6glich, verschiedene R\u00f6ntgenkontrastmittel im Bereich von Spurenkonzentrationen zu analysieren.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Rahmen des Projektes wurde nach einer detaillierten Konzeption eine Versuchsapparatur entwickelt und aufgebaut, an welcher der Abbau des R\u00f6ntgenkontrastmittels Iodpromid und des Antibiotikums Sulfamethoxazol mit speziellem Blickfeld auf die Analytik dieser Stoffe untersucht wurde. Die Analytikmethoden wurden auf die Gegebenheiten bei der UV-Oxidation angepasst und weiterentwickelt.
\nUntersuchungen wurden mit reiner UV-Bestrahlung, einer Kombination aus UV\/H2O2 sowie einer Kombination aus UV\/Ozon durchgef\u00fchrt. Variiert wurden hierbei f\u00fcr R\u00f6ntgenkontrastmittel (RKM) und Antibiotika Konzentration, Zusammensetzung, Bestrahlungs-Dauer und Bestrahlungs-Intensit\u00e4t, r\u00e4umliche und zeitliche Emissionsparameter des Strahlers, Verweilzeitverteilung des Reaktors, Temperaturverteilung und Temperaturverlauf.
\nMit einer Kombination aus UV\/H2O2 konnte in Krankenhausabw\u00e4ssern mit einer RKM-Summenkonzentration von 326 ?g\/l gezeigt werden, dass nach sp\u00e4testens 3 Stunden jede Einzelsubstanz zersetzt ist. Ohne zus\u00e4tzliche Zugabe von H2O2 haben sich die DOC-Werte bei diesem Versuch allerdings nicht verringert. Bei der Bestrahlung entstanden iodhaltige Metaboliten und Iodid. Insgesamt nimmt nach der Bestrahlung im modifizierten Leuchtbakterientest die Hemmwirkung des Abwassers zu.
\nDer Nachweis der RKM erfolgte \u00fcber eine anreicherungsfreie Methode, die auf der Kombination der HPLC-Technik und der Massenspektrometrie beruht. Damit war es m\u00f6glich, neben der Einzelsubstanzanalytik auch Aussagen \u00fcber bei der Bestrahlung entstehende iodhaltige Metaboliten zu machen, ohne allerdings deren Struktur zu identifizieren. Ebenso kam ein modifizierter Leuchtbakterientest zur Anwendung. Mit diesem war es m\u00f6glich, in den bestrahlten Wasserproben die Hemmwirkung zuvor d\u00fcnn-schichtchromatographisch getrennter Reaktionsprodukte auf die Biolumineszenz der Leuchtbakterien zu bestimmen.
\nIm Prozessabwasser konnten die RKM Iopamidol und Iopromid durch die Bestrahlung mit einem Niederdruckstrahler durch eine 22 h dauernde Bestrahlung auch ohne Zusatz von Wasserstoffperoxid um bis zu 93 % und 96 % erniedrigt werden.
\nEin deutlich schnellerer Abbau wurde bei der Bestrahlung des Prozessabwassers mit einem Mitteldruckstrahler und gleichzeitigem Zusatz von Wasserstoffperoxid beobachtet. Nach einer Bestrahlungszeit von 9 h waren in diesem Fall 96 % des organischen gebundenen Kohlenstoffs mineralisiert. Bereits nach 2 h Bestrahlungszeit konnte von den beiden RKM jeweils eine 99 %-ige Verringerung der Anfangskonzentration festgestellt werden.
\nDie durchgef\u00fchrten Untersuchungen mit Modellabw\u00e4ssern sowie Abw\u00e4ssern aus der Industrie und aus Krankenh\u00e4usern an den Laborapparaturen bei der Fa. a.c.k. und am HSL sowie die Prototypenversuche belegen die M\u00f6glichkeit des Abbaus der Stoffe durch UV-Oxidation. Alle Untersuchungen zeigten, dass durch die Anwendung der UV-Oxidation eine deutliche Reduzierung der RKM und der Antibiotika erreicht werden konnte. Hierbei erwiesen sich die Prototypenversuche effektiver als die Laborversuche.
\nF\u00fcr die sp\u00e4tere Anwendung ist im Rahmen von Vorversuchen zu kl\u00e4ren, wie lange eine Bestrahlung erfolgen sollte und ob diese mit H2O2 oder Ozon optimiert vonstatten geht. Auch ist im Rahmen dieser Vorversuche zu kl\u00e4ren, welche Stoffe bei der Zersetzung entstehen, um anwenderspezifisch zu kl\u00e4ren, ob ein Einsatz des Verfahrens zum umweltentlastenden Schadstoffabbau im Abwasser m\u00f6glich ist.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Das entwickelte Verfahren der UV-Oxidation von RKM und Antibiotika soll auf der IFAT 2008 in M\u00fcnchen pr\u00e4sentiert werden. Des Weiteren ist geplant, die Erkenntnisse in diversen Fachzeitschriften zu publizieren und auf der Homepage der Fa. a.c.k. vorzustellen. Ein aktives Marketing in der chemischen Industrie wurde bereits begonnen. Mit Fertigstellung der marktreifen Verfahrensversion f\u00fcr Krankenh\u00e4user sollen auch diese kontaktiert werden.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Durch das entwickelte Verfahren der UV-Oxidation steht erstmals ein Verfahren zur Verf\u00fcgung, mit dem sowohl RKM als auch Antibiotika wirksam zerst\u00f6rt werden k\u00f6nnen. Speziell im Hinblick auf die bei der Zersetzung entstehenden Stoffe bleibt jedoch noch ein weiterer Forschungsbedarf. Es gilt deshalb, zun\u00e4chst f\u00fcr jede Anwendung durch Vorversuche zu kl\u00e4ren, welche Stoffe bei der Zersetzung entstehen und ob diese durch intensivere UV-Oxidation oder in nachgeschalteten Kl\u00e4ranlagen abbaubar sind. Durch den Verfahrenseinsatz kann z. B. eine energieaufw\u00e4ndige externe Abwasserverbrennung vermieden werden, damit werden deutliche Kosteneinsparungen und Umweltentlastungen erreicht.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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