Forscher schlagen neue Kopplungsstrategie für die Behandlung organischer Abwässer vor

21.09.2022 - China

Eine gemeinsame Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. SUN Chenglin, Porf. WEI Huangzhao und Prof. LI Rengui vom Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) hat eine neue Kopplungsstrategie von photokatalytischer Wasseroxidation und katalytischer nasser Peroxidoxidoxidation (Photo-CWPO) für eine effiziente Behandlung organischer Abwässer entwickelt. Diese Studie wurde in Applied Catalysis B: Environmental am 17. August veröffentlicht.

Die CWPO-Technologie ist eine Art fortschrittliches Oxidationsverfahren für die Behandlung organischer Abwässer unter Verwendung von Hydroxylradikalen (-OH), die bei der durch Fe2+ katalysierten Wasserstoffperoxidoxid-Oxidation entstehen. Die geringe Effizienz der H2O2-Nutzung und die Schwierigkeit, Eisenionen im Kreislauf zu führen, führen jedoch zu hohen Kosten und indirektem Energieverbrauch, was die weitere Anwendung in großem Maßstab einschränkt.

In der vorgeschlagenen Photo-CWPO-Strategie wurde ein effizienter Kreislauf von Fe3+/Fe2+-Ionen durch die Reduktion von Fe3+-Ionen durch photogenerierte Elektronen erreicht, und in der Zwischenzeit wurden photogenerierte Löcher zum Abbau von organischen Schadstoffen verwendet.

Die Forscher nutzten den Dekaeder-Photokatalysator BiVO4, um eine effiziente Zirkulation von Fe3+/Fe2+-Ionen mit einer Selektivität von ~100% zu erreichen. Dies ist auf die einzigartige räumliche photogenerierte Ladungstrennung zwischen den verschiedenen Facetten des BiVO4-Kristalls zurückzuführen, die die Bildung von Eisenschlamm im herkömmlichen CWPO-Prozess verhindert.

H2O2-Spezies konnten durch einen Oxidationsprozess von_H2Omit zwei Löchern auf den {110}-Facetten der dekaedrischen BiVO4-Kristalle während des Fe3+-Reduktionsprozesses auf den {010}-Facetten erzeugt werden, wodurch der H2O2-Verbrauch wieder aufgefüllt und sowohl die photogenerierten Elektronen als auch die Löcher für den Abbau der Verunreinigungen vollständig genutzt werden konnten. Mit dieser Strategie wurde in dem gekoppelten System eine viel höhere Gesamtabbaurate von organischem Kohlenstoff erreicht als mit dem CWPO-Prozess.

"Die Photo-CWPO-Strategie konnte zur Mineralisierung verschiedener organischer Schadstoffe eingesetzt werden und zeigte große Universalität und Stabilität", sagte Prof. SUN.

"Wir haben diese Strategie für die Behandlung von Abwässern aus der chemischen Kohleindustrie, der Methanol-zu-Olefin-Industrie und der unsymmetrischen Dimethylhydrazin-Industrie angewandt, die alle eine gute Behandlungseffizienz zeigten", sagte Prof. WEI.

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Originalveröffentlichung

Yue Zhao et al.; Coupling photocatalytic water oxidation on decahedron BiVO4 crystals with catalytic wet peroxide oxidation for removing organic pollutions in wastewater; Applied Catalysis B: Environmental; Volume 318, 5 December 2022

https://www.chemie.de/news/1177767/forscher-schlagen-neue-kopplungsstrategie-fuer-die-behandlung-organischer-abwaesser-vor.html