Photochemische Oxidationsverfahren zur Schadstoffbeseitigung umfassen sowohl katalytische als auch nicht-katalytische photochemische Oxidationsprozesse. Erstere nutzen häufig Sauerstoff und Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel und setzen ultraviolettes (UV-)Licht ein, um die Oxidation und den Abbau der Schadstoffe zu initiieren. Letztere, die sogenannte photokatalytische Oxidation, lässt sich im Allgemeinen in homogene und heterogene Katalyse unterteilen.
Bei der heterogenen photokatalytischen Zersetzung wird eine bestimmte Menge lichtempfindlichen Halbleitermaterials in das verschmutzte System eingebracht und mit Licht bestrahlt. Dadurch werden unter Lichteinwirkung Elektron-Loch-Paare auf der Oberfläche des Halbleiters angeregt. Gelöster Sauerstoff, Wassermoleküle und andere am Halbleiter adsorbierte Substanzen interagieren mit diesen Elektron-Loch-Paaren und speichern überschüssige Energie. Dies ermöglicht es den Halbleiterpartikeln, thermodynamische Reaktionsbarrieren zu überwinden und als Katalysatoren in verschiedenen katalytischen Reaktionen zu wirken, wobei hochreaktive Radikale wie •HO entstehen. Diese Radikale beschleunigen dann den Abbau von Schadstoffen durch Prozesse wie Hydroxyladdition, Substitution und Elektronentransfer.
Zu den photochemischen Oxidationsverfahren zählen photosensibilisierte, photoinduzierte und photokatalytische Oxidation. Die photochemische Oxidation kombiniert chemische Oxidation und Strahlung, um die Reaktionsgeschwindigkeit und das Oxidationsvermögen im Vergleich zu einer alleinigen chemischen Oxidation oder Bestrahlung zu erhöhen. Ultraviolettes Licht wird häufig als Strahlungsquelle bei der photokatalytischen Oxidation eingesetzt.
Zusätzlich muss dem Wasser eine vorbestimmte Menge an Oxidationsmitteln wie Wasserstoffperoxid, Ozon oder bestimmten Katalysatoren zugesetzt werden. Dieses Verfahren ist hochwirksam zur Entfernung kleiner organischer Moleküle wie Farbstoffe, die schwer abbaubar und toxisch sind. Photochemische Oxidationsreaktionen erzeugen zahlreiche hochreaktive Radikale im Wasser, welche die Struktur organischer Verbindungen leicht zerstören.
Veröffentlichungsdatum: 07.09.2023
