DE102008018412A1 - Verfahren zur Reaktivierung der photokatalytischen Wirkung von Titandioxid enthaltenden Bauteilen auf Zementbasis - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reaktivierung der photokatalytischen Wirkung von Titandioxid enthaltenden Bauteilen auf Zementbasis. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zu diesem Zweck das Bauteil im Bereich wenigstens einer Titandioxid enthaltenden Oberfläche mit einer Waschlösung enthaltend eine Säure behandelt wird, zur Lösung von im Bereich der behandelten Oberfläche enthaltenem Kalzserstoff zum Einsatz, insbesondere in einer Konzentration von 10% in der Waschlösung.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reaktivierung der photokatalytischen Wirkung von Titandioxid enthaltenden Bauteilen auf Zementbasis.
- Ein Pflasterstein mit photokatalytischen Eigenschaften für den Einsatz als Straßenpflaster ist aus der
WO 2004/074202 EP 1 020 564 A1 und derEP 1 163 193 B1 bekannt. - Die bekannten Produkte weisen im Grunde keine Nachteile auf. Die Anmelderin hat aber beobachtet, dass die photokatalytische Wirkung der Bauteile mit der Zeit abnimmt. Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde Maßnahmen vorzuschlagen, die zu einer Verlängerung der photokatalytischen Wirkung führen.
- Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass die photokatalytische Wirkung reaktiviert wird. Ein solcher Verfahrensschritt ist nach Kenntnis der Anmelderin neu. Hierzu wird das Bauteil im Bereich wenigstens einer Titandioxid enthaltenden Oberfläche mit einer Waschlösung enthaltend eine Säure behandelt, zur Lösung von im Bereich der behandelten Oberfläche enthaltenem Kalziumkarbonat.
- Die Anmelderin hat erkannt, dass die photokatalytische Wirkung des Titandioxids hauptsächlich durch die Zementkarbonatisierung verringert wird. Durch die Karbonatisierung wird in der Porenlösung des Betons gelöstes Ca(OH)2 (Portlandit) in CaCO3 (Kalkstein) umgewandelt. Dabei laufen folgende Teilreaktionen ab:
- 1. Lösen
des kristallinen Portlandit
- 2. Lösen von CO2 im alkalischen
Porenwasser
- 3. Neutralisation von Ca(OH)2 durch
H2CO3
- Folge der Reaktion ist zum einen eine Verringerung des pH-Wertes von > 12 auf etwa 9 im Porenwasser. Zum anderen verringert sich mit dem Fortgang der Karbonatisierung die spezifische Oberfläche des Zements. Die Anmelderin hat erkannt, dass damit auch eine Verringerung der zur Verfügung stehenden Oberfläche des Photokatalysators Titandioxid eintritt. Zudem geht mit der Karbonatisierung die Bildung freier Kristalle an der Oberfläche des Bauteils einher. Damit werden die photokatalytisch aktiven Titandioxid-Partikel abgedeckt, sodass die Photokatalyse unterbunden wird. Weiterhin wird durch die Karbonatisierung die Sorption von Wasser vermindert, was zu einer Reduzierung des Bildungspotentials des Hydroxid-Radikals führt. Das Vorhandensein des Hydroxid-Radikals ist jedoch eine Voraussetzung für das Stattfinden der Photokatalyse und der Schadstoffreduzierung in der Umwelt.
- Zur Reaktivierung der photokatalytischen Wirkung wird daher die stattgefundene Karbonatisierung an der Oberfläche beseitigt, indem diese mit einer säurehaltigen Waschlösung behandelt wird.
- Vorzugsweise wird die zu behandelnde Oberfläche des Bauteils vor der Behandlung mit der Waschlösung befeuchtet. Dies kann beispielsweise mit Wasser folgen.
- In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Waschlösung über eine Zeitdauer auf die zu behandelnde Oberfläche einwirkt und wobei die Zeitdauer in Abhängigkeit von der Säurekonzentration in der Waschlösung gewählt wird.
- Weiterhin kann vorgesehen sein, dass nach dem Einwirken der Waschlösung locker sitzende Feststoffe im Bereich der zu behandelnden Oberfläche entfernt werden, insbesondere durch Abbürsten. Dies kann manuell erfolgen oder auch mit Maschinen, wie beispielsweise Kehrwagen.
- Weiterhin wird die zu behandelnde Oberfläche vorzugsweise nach dem Entfernen der Feststoffe neutralisiert, beispielsweise durch Abspülen derselben, insbesondere mit Wasser.
- Weiterhin kann vorgesehen sein, dass nach dem Trocknen der Oberfläche eine Dispersion aus Titandioxid auf die zu behandelnde Oberfläche aufgesprüht wird. Grundsätzlich kommen auch andere Aufbringungsmethoden, wie beispielsweise Aufgießen in Betracht.
- Vorzugsweise wird als Säure Chlorwasserstoff (Salzsäure) benutzt. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Waschlösung zu 10% Chlorwasserstoff.
- Als Säure kommt nicht nur Chlorwasserstoff (Salzsäure) in Frage, um das bei der Betonerhärtung an der Oberfläche gebildete Karbonat zu beseitigen. Letztlich kommen grundsätzlich alle Säuren in Frage, die in der Lage sind, das Karbonat aufzulösen und in andere Stoffe umzuwandeln. Die dabei entstehenden Reaktionsprodukte sollten jedoch leicht löslich sein (bei der Anwendung von Chlorwasserstoff entsteht aus dem Kalziumkarbonat Kalziumchlorid und CO2 – das Kalziumchlorid ist leicht löslich). Die Auswahl der Säure wird jedoch Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit des Auflösens von Kalziumkarbonat haben.
- Die Konzentration der Säure, die man verwendet, bestimmt die Menge an Karbonat, die gelöst werden soll. Ist die Konzentration zu niedrig, kann es passieren, dass nicht alles Karbonat aufgelöst wird, was man auflösen möchte. Ist die Konzentration zu hoch, wird die Restflüssigkeit noch relativ viele Moleküle an Chlorwasserstoff (bei Verwendung von Salzsäure) enthalten, so dass die Flüssigkeit chemisch stark sauer reagiert. Hinsichtlich Arbeitsschutz, Abwasserbehandlung und Abwasserbeseitigung muss dies dann beachtet werden.
- Die Verweilzeit von Chlorwasserstoff auf dem Bauteil sowie die Konzentration der Chlorwasserstofflösung selbst bestimmen, wie viel Karbonat aufgelöst werden kann und wie tief die Reaktion in das Bauteil hineinreicht. Man kann jedoch im Falle der Erhöhung der photokatalytischen Reaktion nur daran interessiert sein, die Reaktion der Auflösung des Karbonats nur an der Oberfläche stattfinden zu lassen, um somit das sonstige Betongefüge in der oberen Schicht nicht zu zerstören.
- Bei den Bauteilen handelt es sich vorzugsweise um Pflastersteine oder Pflasterplatten aus Beton.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 2004/074202 [0002]
- - EP 1020564 A1 [0002]
- - EP 1163193 B1 [0002]
Claims (9)
- Verfahren zur Reaktivierung der photokatalytischen Wirkung von Titandioxid enthaltenden Bauteilen auf Zementbasis, wobei zu diesem Zweck das Bauteil im Bereich wenigstens einer Titandioxid enthaltenden Oberfläche mit einer Waschlösung enthaltend eine Säure behandelt wird, zur Lösung von im Bereich der behandelten Oberfläche enthaltenem Kalziumkarbonat.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zu behandelnde Oberfläche des Bauteils vor der Behandlung mit der Waschlösung befeuchtet wird, vorzugsweise mit Wasser.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Waschlösung über eine Zeitdauer auf die zu behandelnde Oberfläche einwirkt und wobei die Zeitdauer in Abhängigkeit von der Säurekonzentration in der Waschlösung gewählt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach dem Einwirken der Waschlösung locker sitzende Feststoffe im Bereich der zu behandelnden Oberfläche entfernt werden, insbesondere durch abbürsten.
- Verfahren nach Anspruch 4, wobei die zu behandelnde Oberfläche nach dem Entfernen der Feststoffe neutralisiert wird, vorzugsweise durch Abspülen der Oberfläche, insbesondere mit Wasser.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach dem Trocknen der Oberfläche eine Dispersion aus Titandioxid auf die zu behandelnde Oberfläche aufgesprüht wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Waschlösung durch Aufsprühen, Aufgießen oder dergleichen auf die zu behandelnde Oberfläche aufgebracht wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Säure Chlorwasserstoff (Salzsäure) zum Einsatz kommt.
- Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Waschlösung zu 10% Chlorwasserstoff enthält.
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