24/06/2019 - Entwicklung einer neuen Behandlung zur Beseitigung von Abwasserschadstoffen

Menéame

Ein Team von Forschern aus der Technische Hochschule für Ingenieurwesen und Industriedesign (ETSIDI) der Polytechnische Universität Madrid (UPM) hat erfolgreich eine Behandlung der Degradation von Schadstoffen mit neu auftretender Besorgnis (Contaminants of Emerging Concern, CECs) im Abwasser getestet. Dazu haben sie schwimmende Photokathalisierer und Sonneneinstrahlung als einziges Reagenz verwendet, ein sehr wirtschaftliches, effizientes, einfach zu implantierendes und umweltfreundliches Verfahren.

Organische Schadstoffe, insbesondere auftauchende Schadstoffe (CECs), haben große Umweltauswirkungen. Zu diesen Schadstoffen gehören einige Arzneimittel, die zwar in geringer Konzentration in der Umgebung sind, aber die Flora und Fauna und damit die menschliche Gesundheit erheblich schädigen können. Daher ist es notwendig, alternative Behandlungsmethoden zu finden, die eine effiziente Verschlechterung dieser Schadstoffe aus Wasser und Abwasser ermöglichen.

Die Gruppe Optische Analyse und Charakterisierung von Materialien Die Europäische Kommission hat sich seit Jahren mit einer Forschungslinie befasst, die sich auf die Abwasserbehandlung durch verschiedene fortschrittliche Oxidationsprozesse, basierend auf der Erzeugung von Hydroxyl- Radikalen als oxidierende Stoffe organischer Stoffe. Im Rahmen dieses Prozesses haben mehrere Mitglieder der Gruppe ein Projekt durchgeführt, das die Untersuchung der effizienten Verschlechterung der CECs zum Ziel hatte. Wie María José Martín de Vidales, Forscherin, an der Arbeit beteiligt, betont, "haben diese Schadstoffe eine hohe Persistenz im Abwasser, da sie nicht vollständig durch konventionelle Wasserbehandlungen beseitigt werden können und ihre Anwesenheit in der aquatischen Umwelt, auch in geringen Konzentrationen, zu Gesundheitsproblemen unterschiedlicher Art führen kann (Probleme in Hormon- und endokrinen Systemen, verschiedene Krebsarten, bakterielle Resistenz gegen Antibiotika usw.). Fortgeschrittene Oxidationsprozesse und insbesondere die Titandioxid- (TiO2-) Photokatalyse werden als Option mit positiven Ergebnissen für eine effiziente Behandlung betrachtet. TiO2 ist ein Halbleiter, der einen Sprung von der Valenzschicht in die Fahrschicht mit einer sehr geringen Energie hat, die durch das bloße Vorhandensein einer UV-Strahlungsquelle (UV) mit Hilfe einer Lampe, wie bei Experimenten, die in dieser Arbeit durchgeführt werden, geliefert werden kann. Aber auch die Sonnenstrahlung - UV-Strahlung ist Bestandteil der Sonnenstrahlen - kann die Erzeugung von Hydroxylradikalen und anderen oxidierenden organischen Stoffen im Wasser ermöglichen. Deshalb nennen sie sich Photokathalalysatoren. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, dass ein Reaktionssystem vorhanden ist, bei dem der Kontakt zwischen umweltbelastenden Arten, der aktiven katalytischen Phase (TiO2) und der UV-Strahlungsquelle (TiO2-Aktivierungsmittel) maximiert wird. Die Forscherin erklärt: "Eines der Ziele dieses Projekts ist es, eine größere aktive Oberfläche des Katalysators durch Extrusion und seinen anschließenden 3D-Druck zu finden, wobei TiO2 auf einem Träger mit geringerer Dichte als Wasser verteilt wird und somit ein schwebender Photokathalisierer für UV-Strahlung und hohe Aktivität bei der Behandlung von mit CECs kontaminiertem Abwasser erhält." Darüber hinaus "kann das schwimmende Merkmal des Katalysators die Effizienz des Prozesses erhöhen, wenn der Schadstoff hauptsächlich auf der Oberfläche des Wassers liegt," so María José Martín de Vidales abschließend.

Die gewonnenen Photokathalalysatoren zeigten eine größere Aktivität als eine flache Geometrie, die als Bezugspunkt diente. Diese Studie öffnet daher die Türen für die Behandlung von CECs vor Ort, indem sie schwimmende Photokathalisierer und Sonnenstrahlung als einziges Reagenz nutzt, ein sehr wirtschaftliches, effizientes, leicht implantierbares und umweltverträgliches Verfahren.

Ref.

Martin de Vidales, M.J. Ento-Marquez, A.; Morcunde, D.; Atanes, D.; Blaya, F.; Soriano, E. Fernández-Martinez, F. 3D Printed Floating Photocatalysts for Wastewater Treatment. Catal. Today. 328, 2019, 157-163.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0920586118312951?via=ihub

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Polytechnische Universität Madrid

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