Photochemische Oxidationsverfahren zum Abbau von Schadstoffen umfassen sowohl katalytische als auch nichtkatalytische photochemische Oxidationsverfahren. Erstere nutzen häufig Sauerstoff und Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel und setzen ultraviolettes (UV-)Licht ein, um die Oxidation und Zersetzung der Schadstoffe einzuleiten. Letztere, die sogenannte photokatalytische Oxidation, lässt sich im Allgemeinen in homogene und heterogene Katalyse unterteilen.
Beim heterogenen photokatalytischen Abbau wird eine bestimmte Menge lichtempfindlichen Halbleitermaterials in das verunreinigte System eingebracht und mit einer bestimmten Menge Lichtstrahlung kombiniert. Dadurch werden unter Lichteinwirkung Elektronen-Loch-Paare auf der lichtempfindlichen Halbleiteroberfläche angeregt. Gelöster Sauerstoff, Wassermoleküle und andere am Halbleiter adsorbierte Substanzen interagieren mit diesen Elektronen-Loch-Paaren und speichern überschüssige Energie. Dadurch können die Halbleiterpartikel thermodynamische Reaktionsbarrieren überwinden und als Katalysatoren in verschiedenen katalytischen Reaktionen wirken. Dabei entstehen hochoxidative Radikale wie •HO. Diese Radikale erleichtern dann den Abbau von Schadstoffen durch Prozesse wie Hydroxyladdition, -substitution und Elektronentransfer.
Photochemische Oxidationsverfahren umfassen die photosensibilisierte Oxidation, die photoangeregte Oxidation und die photokatalytische Oxidation. Die photochemische Oxidation kombiniert chemische Oxidation und Bestrahlung, um die Geschwindigkeit und das Oxidationsvermögen von Oxidationsreaktionen im Vergleich zur alleinigen chemischen Oxidation oder Bestrahlung zu erhöhen. Ultraviolettes Licht wird üblicherweise als Strahlungsquelle bei der photokatalytischen Oxidation verwendet.
Zusätzlich muss dem Wasser eine vorgegebene Menge an Oxidationsmitteln wie Wasserstoffperoxid, Ozon oder bestimmten Katalysatoren zugeführt werden. Diese Methode ist äußerst effektiv bei der Entfernung kleiner organischer Moleküle, wie z. B. Farbstoffe, die schwer abbaubar und giftig sind. Photochemische Oxidationsreaktionen erzeugen zahlreiche hochreaktive Radikale im Wasser, die die Struktur organischer Verbindungen leicht zerstören.
Beitragszeit: 07.09.2023
