Technische Umweltchemie: Innovative Verfahren der Reinigung verschiedener Umweltkompartimente

273 Pages·2005·12.974 MB·German

by  Stefan Franzle, Bernd Markert, Simone Wunschmann

Fränzle (cid:127) Markert (cid:127) Wünschmann
Technische Umweltchemie
Innovative Verfahren der Reinigung
verschiedener Umweltkompartimente
Fränzle (cid:127) Markert (cid:127) Wünschmann
Technische
Umweltchemie
Innovative Verfahren der Reinigung
verschiedener Umweltkompartimente
WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA
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(cid:164) 2005 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim
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ISBN 978-3-527-32126-1
Vorwort
Die Umweltchemie im engeren Sinne analy- Die chemisch-physikalische Belastung der
siert die Quellen, Transportvorgange und Umwelt hat insbesondere in den letzten bei-
Senken sowie die sich daraus ergebende den Jahrhunderten, hervorgerufen durch
Verteilung von Chemikalien, ihre Reaktio- eine rasante Entwicklung der Erdbevol-
nen und Wirkungen in den Umweltkompar- kerung und den erheblichen Energie- und
timenten Wasser, Boden (bzw. Sediment) Ressourcenverbrauch, gigantische und kaum
und Luft. Damit verbunden sind Beeinflus- mehr beherrschbare AusmaRe angenommen.
sungen von Lebewesen (Mensch, Tier, Der jahrliche Verbrauch von 9,s Mrd. t Ola-
Pflanze, Mikroorganismus) und Gegenstan- quivalent entspricht 100 PWh (Petawatt-
den (Bau- und Kunstwerke, Werkstoffe, stunde = 1 Billion kWh) an Energie. Die For-
u. a.). Auftretende Schadwirkungen sollen dermenge fossiler Brennstoffe (2001/02)e nt-
mit Hilfe und durch Einsatz von techni- spricht in etwa folgenden Kohlenstoff-
schen Verfahren moglichst schon im Vor- inhalten: Braun- und Steinkohle 4,l Gda,
feld vermieden oder aber moglichst gering Erdol, Olsande usw. 2,85 Gda und Erdgas
gehalten werden. 1st ein Umweltausschnitt (ohne darin enthaltenes CO,) 1,3 Gda, also
chemisch akut kontaminiert, miissen ca. 8,25 Gda. Ein kleiner Teil hiervon wird
umwelttechnische Verfahren dam beitra- zu Chemikalien verarbeitet, ohne dass diese
gen, entsprechende Sanierungsmethoden kurz- oder mittelfristig verbrannt werden.
bereitzustellen. Die Anwendung und Kom- Die verbleibenden ca. 8-8,l Gt C/a entspre-
bination aus ingenieurtechnologischen Ver- chen nach ihrer Verbrennung 29-30 Milliar-
fahren und umweltchemischen Problemfel- den Tonnen Kohlendioxid. ,,Netto" in die
dern charakterisiert das Aufgabengebiet der Atmosphare gelangen aber ,,nur" 6-6,5 Gt
Technischen Umweltchemie. CO,/a. Ein groBer Teil (> 70 %) des Kohlen-
dioxids wird durch Photosynthese wieder
Technische Umweltchemie ist somit ein gebunden (daher die jahreszeitliche Schwan-
hoch transdisziplinares Arbeits- und Wis- kung der Konzentration), der Verbleib von
senschaftsgebiet. Es zieht seine ursachli- 1,5-2 Gt COJa aber ist vollstandig unklar
chen Grundlagen sowohl aus den Natur- (,,Bilanzloch"). Der Eintrag an Stickoxiden
wissenschaften wie Chemie, Geologie, kann mit etwa 100 Mio. da angesetzt wer-
Physik, Biologie und Meteorologie, in glei- den, der von Schwefeldioxid liegt in ahnli-
chem MaBe aber aus den Ingenieurwissen- cher GroRenordnung wie der letztere. Hinzu
schaften, die sich insbesondere auch durch komrnt eine jahrliche substitutionslose Ver-
ihre technisch ausgelegten Grundlagenfa- nichtung tropischen Regenwaldes entspre-
cher auszeichnen. Letztendlich greift chend etwa einer Flache der Schweiz.
Technische Umweltchemie auch immer Zusammen mit dem unaufhaltsamen Bau
iiber in die Wirtschafts- und Sozialwissen- von Megastadten und deren infrastrukturel-
schaften, denn Sanierungstechniken und ler verkehrstechnischer Vernetzung weltweit
ein schonender Umgang mit der Umwelt werden irreparable Schaden an natiirlicher
kosten letztendlich Geld und die Gesell- Umwelt verursacht.
schaft muss in Zukunft noch vie1 mehr
dariiber nachdenken und entscheiden, wie Durch das Buch ,,Die Grenzen des Wachs-
das Ziel der Nachhaltigkeit im Sinne der tums" von MEADOWS& MEADOW(Sd t.
Ressourcenschonung und des sparsamen 1972) riickten diese Fakten in das offentli-
Umgangs mit diesen weiterhin verfolgt che Bewusstsein. Kurz danach wurde die bis
werden SOH. dahin als selbstverstandlich genommene
vorwort
freie, billige und quantitativ beliebige Ver- bevolkerung auch heute nicht zu. Ganze
fugbarkeit fossiler Ressourcen erstmals (von Kontinente wie Afrika sind Grofiteils vom
den Hauptlieferanten) politisch gewollt in Wohlstand der anderen abgekoppelt. Nur
Frage gestellt (,,Olkrise" von 1973). Das so etwa eine von sechs Milliarden Menschen
erzwungene Urndenken mundete spater in muss sich weniger Gedanken daruber
die Frage nach nachhaltigern Wirtschaften, machen, was sie wahrend Durreperioden
nachdern bereits 1965 der ,,blaue Hirnmel oder strenger Winter an Nahrung und Ver-
uber der Ruhr" Bundestagswahlkarnpf- pflegung zur Verfiigung hat.
therna geworden war. Von hier bis zur poli-
tischen Akzeptanz des Nachhaltigkeitsprin- Hinzu kommt, dass der immense globale
zips (Rio 1992) war es noch ein weiter Weg, Ressourcenverbrauch etwa an Erdiil und
zurnal viele inzwischen in internationale Erdgas aber gerade von diesern Wohlstand
Konventionen und Regelwerke eingeflos- der ,,Goldenen Milliarde" hervorgerufen
sene Einsichten damals noch gar nicht exis- wird. Der tagliche Bruttoenergieverbrauch
tierten: die ersten Arbeiten iiber Ozonabbau eines Durchschnittsarnerikaners iibersteigt
durch Photolyse von FCKW datieren von dabei nicht selten das 5Ofache eines
1974175. Andere Erkenntnisse, etwa zurn Schwarzafrikaners. Diese insbesondere in
Treibhauseffekt aus der Verbrennung fossi- den letzten beiden Jahrhunderten gewach-
ler Brennstoffe (ARRHENIUbSer eits 1896!), sene Situation scheint heute schier unauf-
wurden zurnindest hinsichtlich ihrer quanti- loslich. Allerdings bietet gerade die infor-
tativen Auswirkungen in Zweifel gezogen. mationstechnologische Zuganglichkeit von
Dies hatte und hat zusammen rnit der Lob- Wissen und Bildung nun auch mehr und
bytatigkeit interessierter Seiten zur Folge, mehr fur bisher weniger privilegierte Staa-
dass der rnittlerweile weitgehend konsen- ten die Moglichkeit, ihre Ausbildungs- und
tierte urnweltpolitische Inhalt nicht oder nur Bildungsoptionen gewaltig zu erhohen, um
verlangsarnt in praktische globalpolitisch sornit wesentlich selbststandiger Zugang zu
wirkende Mafinahmen ubergeht. Ein Hin- ausreichender Ernahrung, Gesundheit und
dernis dabei ist die traditionelle Vorstellung Arbeit zu erlangen.
einer ,,nachholenden Entwicklung" als
Kopie der europaischen, nordamerikani- Irn umwelttechnischen Bereich mochten wir
schen und ostasiatischen Industrialisierung durch unser Buch einen bescheidenen Bei-
als Weg zu einern Wohlstandsniveau, auf trag zunachst im deutschsprachigen Raurn
das unter Gerechtigkeits- und Humanitats- dazu leisten. Wir haben im ersten Abschnitt
aspekten jeder Mensch einen Anspruch versucht, das zunachst noch junge Wissen-
hatte, deren Realisierung aber rnit begrenz- schaftsgebiet der technischen Urnweltche-
ter Ressourcennutzung und Urnweltbelas- rnie zu definieren und in einen wissen-
tung nach derzeitigen Strategien kaum zu schaftshistorischen Gesarntzusarnmenhang
vereinbaren ware. zu stellen, urn es trotz Transdisziplinaritat
als eigenstandiges Wissenschaftsgebiet aus-
Begriindet liegt diese Tatsache zunachst zuweisen. Den transdisziplinaren Briicken-
einmal in der vollkornrnen unsyrnmetri- schlag zwischen naturwissenschaftlicher
schen globalpolitischen Verteilung arrner Urnweltchernie und ingenieurwissenschaft-
und reicher Volker. Uber Urnwelt und ihre licher Technikwissenschaft haben wir dabei
Gesundheit konnen sich erst dann ernst- unter das Motto gestellt: Anthropogene
hafte Gedanken gemacht werden, wenn Umwelteinfliisse verstehen und verandern.
andere existenzielle Bediirfnisse wie Hun-
ger, Arrnut und Krankheit nicht mehr im AnschlieiSend charakterisieren wir dann die
Vordergrund rnenschlicher Bediirfnisse ste- Eigenschaften einzelner Umweltkomparti-
hen. Dies trifft fur einen Grofiteil der Welt- mente wie Luft, Wasser und Boden urn hie-
VI
vorwort
raus mogliche Reinigungs- und Uberwa- Wir haben im gesamten Ihnen nun vorlie-
chungsoptionen ableiten zu konnen. Hierbei genden Buch tunlichst versucht, die jewei-
spielen auch ganz besonders verschiedene ligen Fachgebiete transdisziplinar zu
Gesichtspunkte moderner okotoxikologi- behandeln, um sornit dem weitgehend zu
scher Betrachtungsweisen und verschiedens- beobachtenden Auseinander,,driften" von
ter chemischer Modellierungsverfahren eine chemischen, umweltwissenschaftlichen
Rolle, was schlussendlich zur Frage fiihrt und technologischen Wissenschaftsgebie-
was eigentlich ,,Abbau von Schadstoffen? ten entgegenzuwirken. Dadurch ist sicher-
"
he&. lich das Verstandnis einzelner Abschnitte
bei oberflachlicher Betrachtung nicht ein-
Explizit werden nach Vorstellung der facher geworden. Wir haben aber auch rnit
Umweltkornpartimente wesentlich erschei- unserer ,,Technixhen Umweltchemie"
nende chemische Basiskonzepte besprochen, bewusst dem Leser keinen ,,einfachen",
die neben klassischem Riistzeug wie Redox- sondern vielmehr anspruchsvollen Einstieg
potenzialen, POURBAIXdiagrammen, Reakti- in die Thematik geben wollen. Dies ist ein-
onskinetiken, Hammett-Gleichung, Aktivie- fach der Tatsache geschuldet, dass die
rungsbarrieren, Katalyse und FlieBgleichge- Gesamtthematik nicht simpel ist, sondern
wichten auch Grundlagen der Photochemie etliches an Spezialwissen aus unterschied-
bzw. Photokatalyse mit einschlieBt. Die lichsten Teilgebieten vom Leser abfordert.
Irnplikationen dieser chemischen Grund- Zur besseren Durchdringung des Textes
prinzipien fur die Prozessfiihrung umwelt- haben wir am Schluss des Buches ein Glos-
technologischer Verfahren und eine allge- sar eingefiigt, das weitere Erlauterungen
meine Ubersicht iiber Verfahren der Techni- liefert. AuRerdem sol1 eine Vielzahl von
schen Umweltchemie runden den dritten FuBnoten Wissenswertes erganzen ohne
Abschnitt ah. den Textfluss des Haupttextes zu beein-
flussen.
Im Abschnitt vier werden aus der Vielzahl
von umweltchemischen Problemfeldern Bei der Lektiire konnte der Eindruck auf-
einige uns wesentlich erscheinende Fallstu- kommen, stoffliche Aspekte der Techni-
dien aufgegriffen, die dem Studenten und schen Umweltchemie wiirden iiberwiegend
interessierten Leser derzeit aktuelle Sachzu- von der Seite anorganischer Verbindungen,
sammenhange problematisieren, aufarbei- darunter wiederum vorrangig Schwermetal-
ten und einer moglichen umwelttechnologi- len, ihrer Chemie und Umlaufskontrolle
schen Losung zufiihren sollen. Wir mussten betrachtet. Dies trifft insoweit zu, als dass
uns hier auf wenige Fallbeispiele beschran- bestimmte Konzepte und Verfahren, etwa
ken und diese nahezu willkiirlich aus der solche, die sich auf Redoxreaktionen stiit-
Fiille der vorhandenen Problemfelder Zen, sich an deren Beispiel anschaulicher
herausgreifen. Insofern diirfen diese Falle erlautern lassen als an solchen von Orga-
nur exemplarischen Charakter tragen. nika. Veranderte chemische Strukturen
Allerdings erscheint uns der problemorien- (Speziation) haben bei organischen und ele-
tierte und anwendungsbezogene Ansatz eine mentorganischen Verbindungen weitaus
fur Lehrende und Lernende entscheidende groBere toxikologische Effekte als bei
Konsequenz der Forderung nach transdiszi- Metallen. Daher bewirken geeignete chemi-
plinarem Denken und Handeln, zu sein. sche Reaktionen eine starker ausgepragte
Eine weitere Vertiefung und Ausweitung Entgiftung, wenn keine Metalle beteiligt
dieser Art des Lernens ware wiinschenswert sind. Das heiBt umgekehrt, dass anorgani-
und wir wiirden eine eigenstandige Abhand- sche Belastungen schwieriger zu handhaben
lung von ,,Weiteren Fallbeispielen aus der sind.
Technischen Umweltchemie" wiinschen.
VII
vorwort
Wir waren nicht in der Lage gewesen, die- Otto Franzle (em. Universitat Kiel) fur kri-
ses Lehrbuch in einern verantwortbaren tische Anmerkungen und wesentliche Bei-
Zeitrahmen zu verfassen, wenn nicht eine trage insbesondere zum Abschnitt 1. Wei-
Vielzahl von Kollegen und Freunden uns tere Mitarbeiter am IHI Zittau, Frau Ina
den notigen Freiraum und die notwendige Geschke, Verlag und Redaktion taten ihr
Toleranz entgegengebracht hatten, die ubriges, um Qualitat, Wunsche und Vor-
hierzu schlichtweg notwendig waren. Hier- stellungen der Autoren zu ermoglichen.
bei denken wir zu allererst an unsere Kol- Ganz besonderen Dank auch an unsere Stu-
legen und Studenten vom Internationalen denten der umwelttechnisch und naturwis-
Hochschulinstitut Zittau, die auf unsere senschaftlich orientierten Vorlesungen,
personliehe Teilnahme in etlichen ebenso Seminare und Praktika, deren unnachgie-
wichtig erscheinenden Veranstaltungen bige Fragen uns imrner wieder gezwungen
verzichten mussten, weil wir mit der inten- haben neu denken zu lernen, bis eben hier-
siven Bearbeitung unseres Buches beschaf- hin wo wir jetzt stehen. Da es auch in
tigt waren. Dankbar sind wir aber vor Zukunft genauso lebhaft weitergehen soll,
allem den vielzahligen Freunden im In- und fordern wir alle Leserinnen und Leser ganz
Ausland, die uns entweder rnit wertvollem herzhaft auf, uns ihre Sichtweise der hier
Rat und Hinweisen oder aber mit Abbil- angesprochenen Dinge uneingeschrankt
dungen und Tabellen weitergeholfen weiterhin mitzuteilen und uns auf miigliche
haben, das Werk fertig zu stellen. Beson- Unzulanglichkeiten und Fehler unverdros-
ders zu nennen sind hier die Autoren der sen hinzuweisen. Wir wunschen unseren
Fallstudie 4.5 Prof. Dr. Winfried Schroeder verehrten Lesern Mut und Freude beim
und Dr. Gunther Schmidt (beide HS Studieren des Buches.
Vechta), die Autoren der Fallstudie 4.6
Prof. Dr. Peter Schroeder (GSF For-
schungszentrum Neuherberg), Prof. Dr. Zittau, im Marz 2005
Grof3e (Universitat Koln), PD Dr. Tanja
GschloGl (Bayrisches Landesarnt fur Was- Stefan Franzle, Bernd Markert und
serwirtschaft Munchen), sowie Prof. Dr. Simone Wiinschmann
Vlll
Inh a1t sverzeic hn i s
1 Entwicklung und Aufgabenstellung
der Technischen Umweltchemie ........................... 1
1.1 Geschichte der Urnweltchemie ........................................... 1
1.1.1 Chemie als Quelle urnweltwissenschaftlicher Erkenntnisse ..................... 2
1.1.2 Chemisch-physikalische Analytik. Modellbau und okotoxikologische Verfahren
in den integrativen Umweltwissenschaften .................................. 7
1.1.3 Stoffe und Quellen ................................................... 14
1.1.4 Transport und Urnwandlung von Umweltchernikalien ........................ 20
1.1.5 Reaktion und Wirkung ............................................... 22
1.1.5.1 Geschichte der QSAR-Ansatze .......................................... 24
1.1.5.2 Lipophilie. Anreicherung und Toxizitat: Wirkprinzip und Schadensursache
bei Organozinnverbindungen ........................................... 24
1.1.5.3 Der Schwermetallbegriff und seine chemisch-toxikologischen Folgerungen ........ 25
1.1S .4 QSAR. Pharrnakologie und umweltchemische Anwendungen
der Reaktionsprinzipien ............................................... 26
1.1.6 Biogeochernie und Umweltwissenschaften ................................. 27
1.1.6.1 Leben als determinierender Faktor geochemischer Prozesse .................... 27
1.1.6.2 Bedingungen und Essentialitat .......................................... 32
1.1.7 Von der Spurenanalytik zum Prozessverstandnis ............................ 36
1.1.8 Kybernetische Modellkonzepte in Chemie und Okologie ...................... 38
1.1.9 Ausblick fur zukiinftige Lehre und Forschung in den Umweltwissenschaften ......4 0
1.2 Aufgabenstellung der Technischen Umweltchemie ........................... 41
2 Struktur und Funktion der irdischen
Umweltkompartimente ........................................ 45
2.1 Die Erde im Vergleich zu anderen Korpern des Sonnensystems ................. 45
2.2 Eigenschaften und Reinigungsoptionen der irdischen Umweltkompartimente ......4 8
2.2.1 Luft .............................................................. 49
2.2.1.1 Reaktorkonzept und Atmosphare ....................................... 49
2.2.1.2 Struktur und Schichtung der Atrnosphare ................................. 52
2.2.1.3 Das Reakrorprinzip der Atmosphare: die Rolle hoch reaktiver Spezies ...........5 5
2.2.1.4 Chemische Besonderheiten: saure und gut wasserlosliche Atmospharengase .......5 6
2.2.1.5 Luft als Mehrphasensystem ............................................ 59
2.2.1.6 Katalytische Prozesse in der Atmosphare .................................. 60
2.2.1.7 Chemische Reaktivitat, Partikelwachsturn und Fallung aus der Atmosphare ....... 63
2.2.1.8 Schlussfolgerungen der Luftreinhaltung ................................... 63
2.2.2 Wasser ............................................................ 64
2.2.2.1 Wasser als Medium: Dichte, optische und therrnische Eigenschaften und Einflusse
auf die Biologie ..................................................... 65
2.2.2.2 Chernische Eigenschaften und deren Varianz ............................... 67
IX
lnhaltsverzeichnis
2.2.2.3 Wasser als Mehrphasensystem ......................................... .68
2.2.2.4 SuRwasser, Meerwasser, osmotischer Druck, Redoxzustande und Biologie ....... .69
2.2.2.5 Nichtgleichgewichtszustande zwischen unterschiedlichen Wasserzonen oder
-schichten als Triebkraft fur Chemie, Biologie und Stoffahscheidung ............ 72
2.2.2.6 Biogeochemische Kreislaufe in Wasser, Stochiometrische Okologie und
Auslegung/Prozessfuhrung biotechnologischer Wasserreinigungssysteme ..........7 3
2.2.3 Boden und Grundwasserleiter ..............................
2.2.3. I Boden als Mehrphasensystem ...............................
2.2.3.2 Wichtige chemische Eigenschaften von Boden ......................
2.2.3.3 Boden als Bioreaktor .....................................
2.2.3.4 Gradientenbildung im Boden ...............................
2.2.3.5 Stiirungen der Bodenentwicklung ....................................... .81
2.2.3.6 Schlussfolgerungen fur die Bodensanierung ................................ 82
2.2.4 Vergleich der Umweltkompartimente: Phasenzusammensetzung, Mischbarkeit mit
bestimmten Reaktanden oder Kontaminanten, Lichtdurchlassigkeit, biologische
Aktivitat ..................................................
3 Grundlagen und Konzepte
der Technischen Umweltchemie ............................ .91
3.1 Was heiRt Abbau von Schadstoffen?. .... ........ .91
3.2 Chemische Basiskonzepte .............
3.2.1 Fallung, Adsorption, Immobilisierung ........
3.2.2.1 Fallung ...................................................
3.2.1.2 Adsorption .............................
3.2.1.3 Immobilisierung ............................................
3.2.2 Redoxpotenzial, Pourbaix-Diagramme und Speziation ...................... 104
3.2.3 Reaktionskinetik, Hammett-Gleichung ...........................
3.2.3.1 Voraussetzungen fur Beziehungen zwischen Ladungseffekten und
der Reaktionskinetik ganzer Molekule .........................
3.2.3.2 Chemisehe Eigenschaften von Aromaten ................................. 1 14
3.2.3.3 Kinetische Modellansatze fur Reaktionen gesattigter Kohlenwasserstoffe:
dieTaft-Gleichung ........................................... 120
3.2.3.4 Praxisbeispiele aus der Technischen Umweltchemie: Verteilung der Reaktionen von
Aromaten und ihrer Folgeprodukte zwischen Luft und Wasser ....
3.2.4 Aktivierungsbarriere und Katalyse ..........................
3.2.4. I AbstoRung zwischen Molekulen und Reaktionskinetik ..........
3.2.4.2 Kinetik, Katalyse, Gleichgewicht ................................
3.2.4.3 Homogene und heterogene Katalyse . . ... ...............1 25
3.2.5 Fliel3gleichgewicht und Prozessfuhrung ......................
3.2.5.1 Gleichgewicht, Gleichgewichtskonstante und Reaktionskinetik ....
3.2.5.2 Vom Gleichgewicht zum FlieRgleichgewicht: Folgen der Stoffzu- und
3.2.5.3 Nichtlineare Kinetik in Durchflusssystemen . ................ 130
3.2.5.4 Flieflgleichgewichte in der Biologie, Biomimet
3.2.5.5 Der schwere Weg zum FlieRgleichgewicht . . ...............1 32
3.3 Implikationen der chemischen Prinzipien ...........................
X
lnhaltsverzeichnis
3.4 Verfahren der Technischen Umweltchemie ............................... 135
3.4.1 Prozesse als Funktion von Redoxpotenzial und Anregungsenergie ............. 135
3.4.2 Reduktionsprozesse ................................................. 142
3.4.2.1 Reduktionen mit niedrigerer Aktivierungsenergie (thermochemisch) ............1 42
3.4.2.1.1 Reduktionen mit solvatisierten Elektronen ............................... 142
3.4.2.1.2 Adsorptive und heterogenkatalytische Verfahren in der Rauchgasreinigung ...... 143
3.4.2.2 Katalytische Reduktion .............................................. 143
3.4.2.2.1 Neue Wege katalytischer Denitrifizierung/Entschwefelung ................... 143
3.4.2.2.2 Katalytische Enthalogenierung mit kathodisch gebildetem Wasserstoff an
Platinmetallen oder Raney-Nickel ...................................... 144
3.4.2.3 Reduzierende Prozesse mit hoher Aktivierungsenergie ....................... 145
3.4.3 Oxidationsvorgange ................................................. 145
3.4.3.1 Das Fenton-System: reduziertes Metallion (Fe(II),T i(II1)Ji n Kombination
mit Wasserstoffperoxid .............................................. 145
3.4.3.2 Oxidation mith iiberkritischem Wasserdarnpf ........................
3.4.3.3 Elektrochemische Oxidation organischer Substrate an bestimmten
Oxidelektroden (,, elektrochemische Verbrennung") und in Schlammen
(Abbau von Organozinnverbindungen) .................................. 147
3.4.3.4 Katalytische Oxidationen durch Oxide in Kombination mit
Wasserstoffperoxid oder Sauerstoff ..................................... 148
3.4.4 Oxidationen mit hoher Energiezufuhr: photochemische und andere Prozesse,
Advanced Oxidation Procedures ....................................... 148
3.4.4.1 AOPs mit wassrigem Ozon ........................................... 149
3.4.4.2 Photohydrolyse von halogenierten Aromaten ............................. 149
3.4.4.3 Photochemische Oxidation von Schadstoffen durch [Fe(OH)I2+. .............. 150
3.4.4.4 Direktphotolyse von Wasser im extremen UV ............................. 151
3.4.4.5 Glimmentladungselektrolyse ........................................... 152
3.4.4.6 Photolyse bioinerter organischer Substanz nach Koordination (EDTA, Pestizide) . . 152
3.4.4.7 Photoelektrochemie ................................................. 153
3.4.5 Reaktionen ohne Redoxprozesse ....................................... 154
3.4.5.1 Fallungsreaktionen .................................................. 154
3.4.5.1.1 Mitfallung und Seensanierung ......................................... 154
3.4.5.1.2 Suspensionsbildung und Koagulation .................................... 155
3.4.5.1.3 Bindung an Biomasse ................................................ 155
3.4.5.2 Nichtchemische elektrische Verfahren ................................... 156
3.4.6 Praxisbeispiele aus der Technischen Umweltchemie ......................... 156
3.4.6.1 Praxisbeispiel 1: Dreiwegekatalysator in Ottomotor-Kfz ..................... 156
3.4.6.2 Praxisbeispiel 2: Funktionsweise einer Klaranlage .......................... 159
3.4.6.3 Praxisbeispiel 3: Nutzung nichtklassischer Energiequellen in der
umwelttechnischen Praxis . Sonochemische Verdichtung von Schlammen ........ 163
3.4.6.4 Praxisbeispiel 4: Wasserreinigung durch Glimmentladungselektrolyse ........... 164
4 Fallstudien. .............................................. 167
4.1 Reaktive Wande .................................................... 168
4.1.1 Problemstellung .................................................... 168