UV-Technologie - Photooxidation

Vorteile der UV-unterstützten Nassoxidation

  • irreversible Entfernung von organischen Schadstoffen
  • reststoffreies Verfahren
  • keine Aufsalzung durch Chemikalieneintrag
  • auch schwer abbaubare Verbindungen behandelbar
  • leichte Prozessüberwachung, hohe Betriebssicherheit
  • auch für diskontinuierliche Abwasserströme einsetzbar
  • gut mit biologischen Verfahren kombinierbar
  • durch Einsatz von Vakuum-UV-Strahlern effektiver Oxidationsmitteleinsatz

UV-unterstützte Nassoxidation – Was ist das?

Mit Hilfe der Nassoxidation können organische Wasserinhaltsstoffe unter Verwendung von starken Oxidationsmitteln wie z.B. Ozon oder Wasserstoffperoxid, vollständig bis zum Kohlendioxid, Wasser und ggf. anderen Stoffen oxidiert werden. Die Wirksamkeit des Verfahrens hängt dabei im wesentlichen vom Oxidationspotential des Oxidationsmittels ab. In der folgenden Tabelle finden Sie eine Übersicht zu Oxidationspotentialen einiger Oxidationsmittel.

Oxidantien Symbol el.-chem. Potential (V) Potential rel. Chlor (%)
Fluor F2 3,06 2,25
Hydroxylradikal *OH 2,80 2,05
Sauerstoffatom *O 2,42 1,78
Ozon O3 2,08 1,52
Wasserstoffperoxid H2O2 1,78 1,30
Hypochlorsäure HClO 1,49 1,10
Chlor Cl2 1,36 1,00
Chlordioxid ClO2 1,27 0,93
Sauerstoff O2 1,23 0,90

Wie aus der Tabelle entnommen werden kann, besitzt das Hydroxylradikal ein relativ hohes Oxidationspotential und ist somit am besten für die Nassoxidation geeignet.  Mittels UV-Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 200 nm und 280 nm besteht eine effektive Möglichkeit, Wasserstoffperoxid zu spalten und Hydroxylradikale zu erzeugen. Dazu muß das Wasserstoffperoxidmolekül den eingestrahlten Lichtquant absorbieren.

Auch bei dem Einsatz von Ozon als Oxidationsmittel können mittels UV-Strahlung Hydroxylradikale gebildet werden. Für diese Reaktion sind jedoch zwei Reaktionsschritte erforderlich. Das bedeutet, in diesem Fall werden jeweils zwei Lichtquanten für ein Molekül benötigt.

Parallel zu den Reaktionen zur Erzeugung von Hydroxylradikalen sind die eingestrahlten Fotonen in der Lage, direkte Reaktionen im organischen Molekül hervorzurufen. Weiterhin können auch Rekombinationsreaktionen stattfinden.

Die Nassoxidationsreaktion, die durch photochemische Prozesse angeregt wird unterliegt verschiedenen Einflussfaktoren, die sich gegenseitig beeinflussen können. Die wesentlichen Einflußfaktoren sind:

  • Art und Konzentration des verwendeten Oxidationsmittels
  • Konzentration der zu oxidierenden Verbindungen
  • Wellenlängenspektrum und Intensität der eingesetzten UV-Strahlung
  • Konzentration der aktiven Oxidationsradikale (Hydroxylradikale)

Aufgrund der Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Einflussfaktoren lässt sich das Reaktionsergebnis nicht ohne weiteres durch Veränderung eines Parameters positiv beeinflussen. Vielmehr gibt es einen optimalen Parameterbereich, der für jeden Problemfall unterschiedlich ist. Aus diesem Grund können UV-Nassoxidationsverfahren nur dann erfolgreich technisch umgesetzt werden, wenn die Technologie im Labor und ggf. in einem Pilotversuch erprobt wurde.