Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
In allen Teilen der Welt w\u00e4chst trotz aller Anstrengungen zur umweltfreundlichen Produktion der Einsatz
\nvon chemischen Substanzen. Bei der Produktion, der Nutzung und Entsorgung der Produkte gelangen
\ndavon viele in das Abwasser, z. B. Arzneimittel, Farb- und Duftstoffe, Pflanzenschutzmittel und Partikel aus
\nKosmetika und Haushaltsreinigern. Diese Stoffe k\u00f6nnen in vielen F\u00e4llen durch heutige Kl\u00e4ranlagen nicht
\naus dem Wasser entfernt werden und gelangen daher kontinuierlich in Gew\u00e4sser und damit auch in das
\nTrinkwasser. Zur L\u00f6sung dieser Problematik besteht das Ziel des Projektes darin, einen Oxidationsreaktor
\nzur Eliminierung von Mikroschadstoffen zu entwickeln, der durch einen speziellen Aufbau eine bisher unerreichte
\nEffizienz und dadurch ein niedriges Kostenniveau erzielen kann. Im Gegensatz zu herk\u00f6mmlichen
\nSystemen soll ein neuartiger Reaktoraufbau entwickelt werden, der durch einen stark erh\u00f6hten Austausch
\nzwischen Reaktionsoberfl\u00e4chen und Abwasser sowie einer sehr effektiven Beleuchtungstechnik zu
\neiner sehr hohen Abbaueffizienz der Mikroschadstoffe f\u00fchrt. Auf diese Weise soll ein sehr breiter Einsatz
\nder Technologie bei Einleitern kritischer Abw\u00e4sser, wie z. B. Krankenh\u00e4usern und Pharmaunternehmen,
\naber perspektivisch auch in Kl\u00e4rwerken m\u00f6glich wird. Mit dem neu zu entwickelnden System best\u00e4nde
\nsomit eine bisher nicht verf\u00fcgbare M\u00f6glichkeit, die Eintr\u00e4ge von Mikroschadstoffen ins Abwasser und in
\nFl\u00fcsse und Seen auf breiter Basis stark zu vermindern.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden\u0095 Entwicklung und Konstruktion einer neuartigen, mit Kugeln gef\u00fcllten Reaktorzelle
\n\u0095 Beschichtung der fluidber\u00fchrenden Teile mit einem photokatalytischem Katalysator
\n\u0095 Konstruktion und Bau einer Labortestanlage.
\n\u0095 Entwicklung eines UV-A LED Strahlers zur Bestrahlung der Reaktorzelle
\n\u0095 Untersuchung der Einfl\u00fcsse von Volumenstrom und Bestrahlungsst\u00e4rke auf dem Abbaugrad
\n\u0095 Messmethodik um Adsoptionsvorg\u00e4nge getrennt zu erfassen
\n\u0095 Untersuchung der Einfl\u00fcsse Wasserstoffperoxid-Dosierung auf dem Abbaugrad von Methylenblau
\n\u0095 Untersuchung der erforderlichen Reaktorl\u00e4nge f\u00fcr 90 % Micropollutant (Diclofenac) Abbau
\n\u0095 Untersuchung des Konditionierungs- und Abbauverhaltens von Methylenblau, Diclofenac und
\nCarbamazepin im Durchlauf mit Modellabwasserproben in Anwesenheit von Wasserstoffperoxid<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Labortestanlage wurde durch die PMK konstruiert und gebaut. Eine Reinigung mit Wasserstoffperoxid
\nwurde integriert. Die Messtechnik wurde mit einer Datenspeicherung eingebunden. Der Schaltschrank
\nwurde unter Ber\u00fccksichtigung der Steuerung der LEDs aufgebaut und installiert. Die Darstellung der
\nMesswerte und Bedienung wird unterst\u00fctzt durch einen integrierten Panel PC mit einem Android Betriebssystem sowie einem Messwertumformer.<\/p>\n
Es wurden Reaktorzellen mit unterschiedlichen Kugelf\u00fcllungen hergestellt. Die Kugelgr\u00f6\u00dfen variieren von 0,5 mm bis 1,5 mm. Ein Strahler mit UV LED und einer Wellenl\u00e4nge von 365 nm wurde in Zusammenarbeit mit einem Unternehmen, welches sich auf die Entwicklung und Bau von Industriebeleuchtung auf LED-
\nBasis spezialisiert hat, entwickelt und gebaut. Eine Regelung der Leuchtst\u00e4rke und deren gleichm\u00e4\u00dfige
\nVerteilung auf der Reaktoroberfl\u00e4che wurden realisiert sowie die Temperaturentwicklung bei Volllast ermittelt.
\nOptimiert wurden die Bestrahlungsintensit\u00e4t und die Wasserstoffperoxiddosierung sowie die Wasserstoffperoxidreinigung
\ndes Oxidationsreaktors. Best\u00e4tigt wurde die Stabilit\u00e4t der Katalysatorbeschichung und, durch periodische Reinigung mit Wasserstoffperoxid, die \u00fcber Monate best\u00e4ndige Aktivit\u00e4t des Katalysators
\nim Oxidationsreaktor. Der Abbau von Medikamentenr\u00fcckst\u00e4nden im Oxidationsreaktor wurde erfolgreich
\nnachgewiesen.<\/p>\n
Die Firma PMK ist in Planungen zur Vermarktung des Systems, weiterhin wird ein vom Fraunhofer IGB
\ngef\u00fchrtes EU-Projekt im Rahmen des Green Deal beantragt. Hierbei soll der photokatalytische Laborreaktor
\neine Basis der Arbeiten zur Realisierung gro\u00dfer Durchflussmengen darstellen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Fortf\u00fchrung und Internationalisierung der Entwicklungsaktivit\u00e4t:<\/p>\n
PMK ist Projektpartner im Projektantrag \u0084ppbREMOVE \u0096 towards a toxic free environment\u0093, eingereicht im
\nJanuar 2021 unter Green Deal 2020 Area 8 \u0096 Innovative, systemic zero-pollution solutions to protect health, environment and natural resources from persistent and mobile chemicals (LC-GD-8-1-2020).<\/p>\n
Ver\u00f6ffentlichungen im Rahmen des Projekts:<\/p>\n
\u0095 Fraunhofer IGB Jahresberichtbeitrag 2018\/2019 in deutscher und englischer Sprache
\n\u0095 Fraunhofer IGB Jahresberichtbeitrag 2019\/2020 in deutscher und englischer Sprache
\n\u0095 Masterarbeit: Atzorn, M., Charakterisierung eines Oxidationsreaktors durch Abbauversuche mit Methylenblaul\u00f6sung 2019, Hochschule RheinMain
\n\u0095 Masterarbeit: Lucio, D. E., Evaluation of a TiO2\/UV-A\/H2O2 Oxidation Reactor fort he Photodegradation
\nof Pharmaceuticals in Wastewater (Evaluierung der Photodegradation von Pharmaceutika in
\nAbwasser durch einen TiO2\/UV-A\/H2O2-Oxidationsreaktor)
\n\u0095 Darstellung des Oxidationsreaktors auf der Homepage der PMK
\nhttps:\/\/www.pmk-maier.de\/de\/uv-reaktoren\/oxidation-mikroschadstoffe.html<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Durch das Projekt konnte eine neuartige photokatalytische Oxidationsanlage f\u00fcr den Abbau von organischen
\nMikroschadstoffen entwickelt und mit dem Fraunhofer IGB erfolgreich validiert werden. Das hier
\nentwickelte Reaktorkonzept ist eine vielversprechende Alternative zu den kostenintensiven bisherigen
\nkommerziell zur Anwendung kommenden Techniken. Die nachgewiesene Katalysatorstabilit\u00e4t erlaubt
\nnun den kommerziellen Einsatz.
\nDie wissenschaftliche Ver\u00f6ffentlichung wird in 2021\/2022 angestrebt durch die Fraunhofer IGB.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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