Reaktionstechnik Wasser

Gruppe

© BANDELIN
Kavitationsblasen werden für die Abwasserbehandlung erforscht. Die Kräfte, die bei ihrer Implosion entstehen, können Mikroschadstoffe zersetzen.
© Fraunhofer IKTS
Mit innovativen AOP-Prozessen wie der Nutzung von kaltem Plasma können Mikroschadstoffe in Abwässern effizient abgebaut werden.

Das Fraunhofer IKTS nutzt innovative kavitationsassistierte Verfahren, Reaktoren und Sensoren für Anwendungen in der Wasserwirtschaft. Im Fokus stehen dabei die Entfernung von Mikroschadstoffen (z. B. Rückstände von Arzneimitteln und Industriechemikalien) sowie die kontinuierliche Erfassung von Summenparametern zur Bestimmung der Wasserqualität, was mit bestehenden Technologien bisher nicht realisierbar ist. Ziel ist es, gegenüber dem Stand der Technik deutlich effektivere und energieeffizientere Ansätze zur Abwasseraufbereitung zu entwickeln. So soll es gelingen, möglichst alle organischen Mikroschadstoffe zu entfernen und dabei nur die Hälfte der bisher verwendeten Energie aufzubringen.

Das Fraunhofer IKTS koppelt diverse Verfahren der hydrodynamischen, akustischen und sub/stabilen Kavitation und kombiniert diese mit AOP-Prozessen (Advanced Oxidation Process) wie Ozonung und passender Sensorik. Dabei entstehen völlig neue Verfahren und Reaktoren zur Abwasseraufbereitung, die über spezifische Wechselwirkungen Synergieeffekte freisetzen und modulierbar sind, d. h. an unterschiedliche Schadstoffaufkommen und Volumenströme im Prozess anpassbar. Neben der Entwicklung und Optimierung entsprechender Reaktordesigns werden Aspekte wie Maßstabvergrößerung und Steuerung bearbeitet sowie entsprechende technisch-ökonomische Analysen durchgeführt. Weiterhin werden mit Ansätzen des maschinellen Lernens prädiktive Modelle erprobt. Damit lassen sich die Geschwindigkeit und Vollständigkeit der Entfernung auch für unbekannte, nicht untersuchte Mikroschadstoffe vorhersagen sowie entsprechende Auslegungskriterien für Reaktoren ermitteln.

Kavitationsassistierte Verfahren können auch zur Aufbereitung von Prozesswässern in anderen Branchen wie der Chemie-, Papier-, Lebensmittel- und Kosmetikindustrie vorteilhaft eingesetzt werden. Zudem lassen sich die neu entwickelten Reaktorprinzipien auf andere Sensoranwendungen übertragen und die hervorragenden analytischen Methoden beispielsweise in der Medizin nutzen.

Das Fraunhofer IKTS beschäftigt sich darüber hinaus mit der Detektion und Quantifizierung von Transformationsprodukten, die bei oxidativen und reduktiven Aufbereitungsverfahren über verschiedene Pfade und mehrere Zwischenschritte entstehen. Die Zusammensetzung und zeitliche Entwicklung der Konzentrationen dieser Verbindungen ist sowohl für die Ökotoxizität als auch Auslegung entsprechender Verfahren von Bedeutung.


Leistungsangebot
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  • Kavitationsassistierte AOP-Verfahren, Reaktoren und Sensoren für die effiziente Abwasseraufbereitung, z. B. von kommunalen Abwässern oder Prozesswässern der Chemie-, Papier-, Lebensmittel- und Kosmetikindustrie
  • Analytische Methoden zur kontinuierlichen Erfassung von Summenparametern zur Bestimmung der Wasserqualität
  • Modelle zur Vorhersage der Geschwindigkeit und Vollständigkeit der Entfernung von Mikroschadstoffen
  • Detektion und Quantifizierung von Transformationsprodukten

Thema

Kavitationsverfahren und Kavitationsreaktoren

Thema

Prädiktive Modellierung für Abbaugeschwindigkeit und Abbaugrad von Mikroschadstoffen