Mikrokanal-Reaktoren für die elektrochemische Abwasserbehandlung mit Diamantelektroden

Diamantbeschichtete Elektroden (DiaChem) sind ein neuartiges und besonders leistungsfähiges Instrument für die Behandlung von Problemabwässern. Die Arbeitsweise von Diamantelektroden beruht auf der elektrochemischen Erzeugung von OH-Radikalen direkt im Abwasser. Das Alleinstellungsmerkmal der Diamantelektrode ist, dass bei diesem Prozess Stromwirkungsgrade nahe 100% erreicht werden. Durch den Kontakt mit den in-situ hergestellten Oxidationsmitteln können beliebige, im Wasser befindliche organische Schadstoffe entweder vollständig oxidiert oder solange behandelt werden, bis sie in unschädliche Substanzen umgewandelt sind. Die elektrochemisch erzeugten OH-Radikale haben nur eine kurze Lebensdauer. Aufgrund ihrer begrenzten Reichweite im Reaktionsmedium reagieren sie daher nur in unmittelbarer Nähe der Elektrodenoberfläche. Bei sehr niedrigen Stoffkonzentrationen und hohen Durchflussraten ist der Wirkungsgrad konventioneller Elektrolysezellen deutlich reduziert, wenn der größte Teil der gebildeten OH-Radikalen wieder zerfällt, bevor er mit den Wasserinhaltsstoffen in Kontakt treten kann. Unser Lösungsansatz besteht darin, Elektrodenabstand und Betriebsparameter der Elektrolysezelle (Mikrokanal-Reaktor) soweit anzupassen, dass auch bei niedrigen Schadstoffkonzentrationen eine annähernd vollständige Umsetzung der gebildeten OH-Radikale stattfindet. Mittels einer speziell entworfenen Versuchsanordnung wurden für unterschiedliche Abwässer die Zellendimensionen optimiert und günstige Betriebsparameter ermittelt. Auf Basis der erhaltenen Ergebnisse wurde ein mathematisches Modell erarbeitet, mit welchem Auslegung und Betriebsparameter von Mikrokanal-Reaktoren schadstoffbezogen simuliert und optimiert werden können.