DE102013202544A1

DE102013202544A1 - Dispergatoren und verfahren zur abwasseraufbereitung

Info

Publication number: DE102013202544A1
Application number: DE201310202544
Authority: DE
Inventors: Lluis Soler Turu; Veronika Magdanz; Samuel Sanchez Ordonez; Oliver G. Schmidt
Original assignee: Leibniz Institut fuer Festkorper und Werkstofforschung Dresden eV
Current assignee: Leibniz Institut fuer Festkorper und Werkstofforschung Dresden eV
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2014-08-21
Anticipated expiration: 2033-02-19
Also published as: DE102013202544B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Wasserwirtschaft und betrifft Dispergatoren und ein Verfahren zur Abwasseraufbereitung, wie sie beispielsweise in der Abwasseraufbereitung von städtischen Abwässern eingesetzt werden können. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Dispergatoren und ein Verfahren zur Abwasseraufbereitung anzugeben, mit denen eine gute Verteilung der Dispergatoren im Abwasser erreicht wird. Gelöst wird die Aufgabe durch Dispergatoren, die Mikro- und/oder Nanostrukturen sind und deren Oberflächen teilweise mindestens ein oxidierend wirkendes Material und teilweise mindestens ein gasbildendes Material aufweisen. Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren, bei dem dem Abwasser Wasserstoffperoxid und Dispergatoren zugegeben werden, wobei die Dispergatoren Mikro- und/oder Nanostrukturen sind, deren Oberflächen teilweise mindestens ein oxidierend wirkendes Material und teilweise mindestens ein gasbildendes Material aufweisen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Gebiete der Wasserwirtschaft und der Chemie und betrifft Dispergatoren und ein Verfahren zur Abwasseraufbereitung, wie sie beispielsweise in der Abwasseraufbereitung von städtischen Abwässern oder Abwässern aus dem Bergbau eingesetzt werden können.
Verfahren und Reagenzien zur Abwasseraufbereitung sind vielfach bekannt. Nach der US 2002/0039547 A1 ist ein Reaktor für die Aufbereitung von Flüssigkeiten bekannt, bei dem die Flüssigkeit mittels mechanischer Einbauten in dem Reaktor sehr fein über einem Katalysator verteilt wird, um eine bessere Verteilung der Flüssigkeit auf der Katalysatoroberfläche zu erreichen.
Auch sind aus der US 2004/0052158 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Mischung unter scherenden Bedingungen und Reaktion von Materialien bekannt. Dabei wird mittels einer Flüssigkeitsführung durch Ausbildung des Reaktors und einen Gaseintrag eine turbulente Strömung erzeugt.
Weiter ist nach der US 2009/0071336 A1 ein Mischer mit einer katalytischen Oberfläche bekannt. Der Mischer ist so aufgebaut, dass eine turbulente Mischung des Fluids und eine gute Interaktion des Katalysators mit dem Fluid ermöglicht werden.
Gemäß der WO2009/021148 A1 ist ein Mischer und Reaktor bekannt, bei dem in einer zylindrischen Kammer ein erstes Fluid hindurchgeleitet wird und ein zweites Fluid in den Strom des ersten Fluids eingebracht wird. Damit wird eine gute Vermischung der beiden Fluide erreicht, wodurch die Reaktion der Reaktionspartner verbessert wird.
Nach der EP 0947239 A2 ist ein statischer Mischer bekannt, der in durchströmten Rohrleitungen oder Gehäuse angeordnet werden kann und der eine Scheibe aufweist, die auf ihrer Vorder- und Rückseite Kanäle aufweist und in den Flanken der Eintrittskanäle eine Vielzahl an Öffnungen vorhanden sind, die in die Flanken der Mischungskanäle münden.
Aus der US 2005/0281682 A1 ist eine autonom arbeitende Mikrostruktur bekannt, die einen katalytischen und einen nichtkatalytischen Bereich aufweist. Sobald der katalytische Bereich mit einem Fluid in Kontakt kommt führt dies zu einer chemischen Reaktion und damit zu einer relativen Bewegung zwischen dem Fluid und der Mikrostruktur.
Die Kontamination von Wasser mit biologisch nicht abbaubaren und biologisch gefährlichen Materialien ist ein globales Umweltproblem. Um die Verunreinigungen im Wasser abbauen zu können, werden Hydroxyl-Radikale benötigt, die die gelösten organischen Verunreinigungen im Wasser oxidieren. Bei der Oxidation der Verunreinigungen entstehen im vorteilhaften Falle mineralisierte Feststoffe und Kohlendioxide und anorganische Verbindungen im Wasser. Durch die bekannte Fenton-Reaktion werden derartige Hydroxyl-Radikale freigesetzt, wodurch der Oxidationsprozess stark beschleunigt wird.
Die Fenton-Reaktion ist eine durch Eisensalze katalysierte Oxidation von organischen Substraten mit Wasserstoffperoxid in sauren Medien (Wikipedia, Stichwort Fenton-Reaktion).
Ein Nachteil dieser Prozesse ist, dass die Eisenionen nach der Reaktion wieder aus dem Prozesskreislauf herausgenommen werden müssen. Um dieses Problem zu lösen, werden heterogene Fenton-Katalysatoren eingesetzt, die die Verunreinigungen zersetzen und gleichzeitig nicht erfordern, dass die Eisenionen aus dem Kreislauf entfernt werden müssen.
Nach der US 2006/0076299 A1 ist eine Synthese von Eisen-Nanokompositen auf der Basis von Bentonit bekannt, die als heterogene Fotokatalysatoren unter ultraviolettem Licht zur Abwasseraufbereitung eingesetzt werden.
Ebenfalls ist aus der US 2006/013805 A1 ein heterogener Fotokatalysator bekannt, der aus immobilisierten Eisen(III)Ionen und HY-Zeolith besteht.
Gemäß der US 2010/0133202 A1 ist ein Verfahren zur Wasseraufbereitung bekannt, welches einen heterogenen Fotokatalysator nutzt. Dieser Katalysator ist auf der Basis von Perovskiten hergestellt und kann als Pulver oder in strukturierter Form eingesetzt werden. Die vorteilhafteste Variante der Strukturierung ist eine Honigwabenform. Das Verfahren wird bei Raumtemperatur und unter atmosphärischen Bedingungen durchgeführt.
Aus der WO 2011/111052 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren auf Eisenbasis bekannt. Derartige Katalysatoren sind für die Fenton-Reaktion einsetzbar.
Nachteilig bei allen bekannten Lösungen ist, dass die Verteilung des Katalysators im Abwasser und damit die Zersetzung biologisch nicht abbaubarer und biologisch gefährlicher Materialien erschwert und die Aufbereitung des Abwassers damit ungenügend ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Dispergatoren und ein Verfahren zur Abwasseraufbereitung anzugeben, mit denen eine gute Verteilung der Dispergatoren im Abwasser erreicht und damit der Wirkungsgrad der Zersetzung biologisch nicht abbaubarer und biologisch gefährlicher Materialien bei der Abwasseraufbereitung verbessert wird.
Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäßen Dispergatoren zur Abwasseraufbereitung in Gegenwart von Wasserstoffperoxid und dem Abwasser, welches einen pH-Wert von < 4 aufweist, sind Mikro- und/oder Nanostrukturen, deren Oberflächen teilweise mindestens ein oxidierend wirkendes Material und teilweise mindestens ein gasbildendes Material aufweisen, wobei das oxidierend wirkende Material und das gasbildende Material jeweils in Form einer zusammenhängenden Fläche oder eines zusammenhängenden Volumens getrennt voneinander vorhanden sind.
Vorteilhafterweise liegen die Mikro- und/oder Nanostrukturen in Form von Röhrchen, Stäben, Kugeln oder unregelmäßigen Partikeln vor.
Ebenfalls vorteilhafterweise bestehen die Mikro- und/oder Nanostrukturen aus einer Materialkombination, welches ein ferromagnetisches Material enthält, wobei vorteilhafterweise als ferromagnetisches Material Eisen, Kobalt und/oder Nickel vorhanden sind.
Weiterhin vorteilhafterweise ist als oxidierend wirkendes Material Eisen, Kobalt, Kupfer, Silber, Cerium, Nickel, Mangan, Vanadium, Molybdän vorhanden.
Und auch vorteilhafterweise ist als gasbildendes Material Platin, Zink, Silber, Nickel und/oder Aluminium vorhanden.
Es ist auch von Vorteil, wenn die Mikro- und/oder Nanostrukturen in Form von Röhrchen auf ihren äußeren Oberflächen das oxidierend wirkende Material und auf ihren Oberflächen im Röhrcheninneren das gasbildende Material aufweisen.
Weiterhin von Vorteil ist es, wenn die Mikro- und/oder Nanostrukturen ganz oder teilweise aus dem oxidierend wirkenden Material oder aus dem gasbildenden Material bestehen und mindestens ein Teil der Oberfläche mit dem jeweils anderen Material bedeckt ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Abwasseraufbereitung werden Abwasser mit einem pH-Wert von < 4 Wasserstoffperoxid und Dispergatoren zugegeben, wobei die Dispergatoren Mikro- und/oder Nanostrukturen sind, deren Oberflächen teilweise mindestens ein oxidierend wirkendes Material und teilweise mindestens ein gasbildendes Material aufweisen, und die Dispergatoren sich selbstbewegend ohne Einsatz externer Energie im Abwasser verteilen und mindestens eine teilweise Zersetzung der Verunreinigungen realisieren.
Vorteilhafterweise wird Wasserstoffperoxid in einem Volumenanteil von 0,2 bis 30 Vol.-% zum Abwasser zugegeben.
Ebenfalls vorteilhafterweise wird die Abwasseraufbereitung unter atmosphärischen Bedingungen und bei der jeweiligen Raumtemperatur realisiert.
Auch vorteilhafterweise wird der pH-Wert des Abwassers auf einen Wert < 3 eingestellt.
Weiterhin vorteilhafterweise wird die Zersetzung der Verunreinigungen durch Einwirkung von ultraviolettem Licht ausgelöst.
Und auch vorteilhafterweise werden die Dispergatoren mit einem Magnetfeld aus dem Abwasser entfernt.
Durch die vorliegende Erfindung wird es erstmals möglich, mit Hilfe der erfindungsgemäßen Dispergatoren bei der Abwasseraufbereitung eine gute Verteilung der Dispergatoren im Abwasser zu erreichen und damit den Wirkungsgrad der Zersetzung biologisch nicht abbaubarer und biologisch gefährlicher Materialien bei der Abwasseraufbereitung zu verbessern.
Erreicht wird dies durch Dispergatoren, die Mikro- und/oder Nanostrukturen sind, deren Oberflächen teilweise mindestens ein oxidierend wirkendes Material und teilweise mindestens ein blasenerzeugendes Material aufweisen, wobei das oxidierend wirkende Material und das blasenerzeugende Material jeweils in Form einer zusammenhängenden Fläche oder Volumen getrennt voneinander vorhanden sind. Dabei werden die erfindungsgemäßen Dispergatoren in Abwässern eingesetzt, die einen pH-Wert von < 4 aufweisen oder ein solcher pH-Wert im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingestellt wird. Ebenfalls werden die erfindungsgemäßen Dispergatoren in Abwässern eingesetzt, die Wasserstoffperoxid aufweisen oder denen Wasserstoffperoxid zugesetzt worden ist.
Aufgrund des Aufbaus dieser Dispergatoren und des Einsatzes der entsprechenden Materialien sowie der Zugabe von Wasserstoffperoxid zum Abwasser mit einem pH-Wert von < 4 sind die erfindungsgemäßen Dispergatoren selbstbewegend, so dass für ihre Verteilung im Abwasser keine externe Energie eingesetzt werden muss. Gleichzeitig liefern sie Eisenionen, die die Zersetzung der Verunreinigungen realisieren.
Mit den Materialien auf oder in den Mikro- und/oder Nanostrukturen, kann das im Abwasser vorhandene Wasserstoffperoxid eine chemische Reaktion eingehen und erzeugt Gasblasen (Solovev, A. A.; Mei, Y. F.; Bermudez Urena, E.; Huang, G. S.; Schmidt, O. G. Small 2009, 5, 1688–1691). Diese Gasblasen verlassen beispielsweise den Innenraum eines Mikro- und/oder Nanoröhrchens im Wesentlichen auf einer Seite, so dass die Mikro- und/oder Nanoröhrchen im Fluid in die entgegen der Gasblasenaustrittsseite gerichtete Richtung bewegt werden. Ein externer Energieeintrag ist nicht erforderlich. Durch diese Bewegung der Mikro- und Nanoröhrchen, die hinsichtlich der Richtung zufällig ist, wird eine gute Verteilung der Mikro- und/oder Nanoröhrchen im Abwasser erreicht.
Die teilweise auf den Oberflächen der Mikro- und/oder Nanostrukturen befindlichen Materialien, welche oxidierend wirken, bewirken zusammen mit Wasserstoffperoxid eine Oxidation der Verunreinigungen und damit eine mindestens teilweise Zersetzung dieser Verunreinigungen. Durch den Einsatz von Materialien auf Eisenbasis wird mindestens teilweise die Fenton-Reaktion ausgenutzt. Die erfindungsgemäßen Dispergatoren auf Eisenbasis wirken dabei als Fenton-Reagenz oder auch als heterogene Fenton-Katalysatoren. Diese Fenton-Reaktion kann durch den Einsatz von ultraviolettem Licht gestartet und aktiviert werden.
Vorteilhafterweise weisen die Mikro- und/oder Nanostrukturen die mindestens zwei Materialien auf der äußeren Oberfläche in verschiedenen Bereichen der Strukturen auf. Dabei sind die Materialien jeweils in Form einer zusammenhängenden Fläche oder Volumen getrennt voneinander vorhanden. Beispielsweise ist im Falle von kugelförmigen Mikro- und/oder Nanostrukturen die eine Hälfte der Oberfläche mit dem Material beschichtet, welches oxidierend wirkt und die andere Hälfte der Oberfläche ist mit dem anderen Material beschichtet. Es kann auch die kugelförmige Mikro- und/oder Nanostruktur aus dem oxidierend wirkenden Material bestehen und ein Teil der Oberfläche mit dem anderen Material beschichtet sein. Im Falle von röhrchenförmigen Mikro- und/oder Nanostrukturen ist immer das oxidierend wirkende Material auf der äußeren Röhrchenoberfläche angeordnet und das andere Material auf der Oberfläche im Röhrcheninnenraum. Auch hier ist es möglich, dass das gesamte Röhrchen aus einem der mindestens zwei Materialien besteht und das andere dann die jeweilige Oberfläche teilweise bedeckt.
Die Mikro- und/oder Nanostrukturen können auch andere Materialien enthalten, die auch nur bereichsweise oberflächlich angeordnet oder volumenmäig bereichsweie vorhanden sind. Beispielsweise ist es möglich, ein Material für die Mikro- und /oder Nanostrukturen einzusetzen, welches ein ferromagnetisches Material, wie Eisen, Kobalt und/oder Nickel ist oder enthält. Das ferromagnetische Material bietet den zusätzlichen Vorteil, dass durch ein extern angelegtes magnetisches Feld die Mikro- und/oder Nanostrukturen nach dem Prozess leicht von dem gereinigten Abwasser entfernt werden können.
Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass keine gelösten Eisensalze eingesetzt werden müssen, wie dies bei den Verfahren nach dem Stand der Technik realisiert wird, die dann wieder aus dem Prozess entfernt werden müssen. Erfindungsgemäß liefert das oxidierend wirkende Material Ionen, die die Oxidationsreaktion zusammen mit Wasserstoffperoxid mit den Verunreinigungen realisieren. Die Ionen werden aus dem Material während des Prozesses herausgelöst.
Das oxidierend wirkende Material auf einem Teil der Oberflächen der Dispergatoren ist vorteilhafterweise Eisen, Kobalt, Kupfer, Silber, Cerium, Nickel, Mangan, Vanadium und/oder Molybdän sowie Kombinationen dieser Stoffe. Im Falle des Einsatzes von Eisen liefert das Eisen die Eisenionen, die zusammen mit dem vorhandenen Wasserstoffperoxid die Oxidation der Verunreinigungen und damit deren Zersetzung bewirken. Dabei wird der Reaktionsmechanismus der Fenton-Reaktion ausgenutzt. Sofern eine größere Menge an Eisen dem Reaktionsmechanismus zur Verfügung steht, erfolgt die Zersetzungsreaktion der biologisch nicht abbaubaren und biologisch gefährlichen Materialien schneller. Werden beispielsweise Mikroröhrchen aus Fe an der äußeren Oberfläche eingesetzt, bei denen Fe als oxidierend wirkendes Material vorhanden ist, so ist bei einer Schichtdicke des Fe von 50 nm die Verunreinigung (Modellverunreinigung Rhodamine 6G) nach 6 h zu 32 % zersetzt und nach 22 h zu 80 %. Beträgt die Schichtdicke des Fe 100 nm so ist die Verunreinigung nach 6 h zu 88 % und nach 22 h zu 96 % zersetzt.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es von Bedeutung, dass in der Umgebung der Dispergatoren Wasserstoffperoxid vorhanden ist. Da dies in den meisten Abwässern nicht vorhanden ist, ist es erfindungsgemäß erforderlich, Wasserstoffperoxid zu den Abwässern hinzuzugeben. Dabei reicht bereits eine geringe Menge an Wasserstoffperoxid von 0,2 Vol.-% im Abwasser aus, um einerseits die Reaktion im Inneren der Röhrchen zu aktivieren und aufrechtzuerhalten und gleichzeitig bei der Oxidation der Verunreinigungen mitzuwirken. Je höher der Anteil an Wasserstoffperoxid im Abwasser ist, umso schneller laufen die Reaktionen ab.
Vorteilhafterweise kann das erfindungsgemäße Verfahren unter atmosphärischen Bedingungen bei den jeweiligen Raumtemperaturen durchgeführt werden, wobei eine höhere Temperatur zu einer Steigerung der Reaktionsgeschwindigkeiten führen kann.
Ebenfalls ist es für die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendig, dass das Abwasser einen pH-Wert von < 4 aufweist. Sofern das Abwasser keinen pH-Wert in diesem Bereich aufweist, muss ein solcher pH-Wert durch Zugabe von Säuren zum Abwasser eingestellt werden.
Auch ist es für die vorliegende Erfindung vorteilhaft, wenn die Materialien auf den Oberflächen in größerer Masse, das heißt im Falle von Schichten mit einer größeren Schichtdicke vorliegen, da damit die chemischen Reaktionen über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten werden können.
Weiterhin ist für das erfindungsgemäße Verfahren der Einsatz weiterer Materialien nicht erforderlich, so dass auch keine zusätzlichen Verunreinigungen entstehen, die aus dem Prozess entfernt werden müssen. Generell ist aber der Einsatz weiterer bekannter Materialien möglich.
Im Falle von Mikro- und/oder Nanoröhrchen können diese Röhrchen vorteilhafterweise über die sogenannte Aufroll-Technologie hergestellt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden die Fenton-Reaktion und ähnliche Reaktionen ausgenutzt, um Abwasser zu reinigen und den Wirkungsgrad des Reinigungsprozesses zu erhöhen. Dabei wurde festgestellt, dass nicht nur die Reaktionen allein dieses Ziel erreichen, sondern durch die bessere Durchmischung der Abwässer und die bessere Verteilung der Dispergatoren im Abwasser ein deutlich höherer Grad der Zersetzung und eine deutlich verbesserte Reinigung des Abwassers erreicht werden konnte.
Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Beispiel 1
Ein aufgerolltes Mikroröhrchen besteht aus Fe und weist im Röhrcheninneren eine Schicht aus Pt auf. Das Röhrchen wird hergestellt, indem ein 18 × 18 mm² großes Substrat aus Glas, das mit Aceton und Isopropanol mittels Ultraschall 2 min gereinigt und bei 120 °C 2 min getrocknet worden ist, mit einem Positiv-Fotolack (ARP-3510) beschichtet worden ist. Die Schicht wird bei 90 °C für 2 min getrocknet und mit einer Maske versehen ultraviolettem Licht für 7 s ausgesetzt. Die Maske erzeugt eine Vielzahl an quadratischen Strukturen mit 500 × 500 µm²-Abmessungen. Mittels der Entwicklerlösung (AR300-35) wird die Fotolackschicht strukturiert und nachfolgend die Struktur auf dem Substrat mittels Sputtern mit zwei jeweils 50 nm-dicken Schichten aus Fe versehen, wobei die Schichten in einem Winkel von 45 ° zueinander angeordnet werden. Nachfolgend wird eine 1 nm-dicke Schicht aus Pt auf die obere Fe-Schicht mittels Sputterns aufgebracht. Nachfolgend wird der noch vorhandene Positiv-Fotolack durch Eintauchen des Substrates mit den Schichten in das Lösungsmittel Dimethylsulfoxid entfernt und die nun freistehenden Schichtsysteme aus Fe und Pt rollen sich unverzüglich zu Röhrchen auf. Die Abmessungen der Röhrchen betragen 500 µm Länge und 40 µm im Durchmesser.
Die so hergestellten 882 Röhrchen weisen an der gesamten äußeren Oberfläche (Außenmantelfläche des Röhrchens) als oxidierend wirkendes Material Fe auf und an der gesamten inneren Oberfläche (Innenmantelfläche des Röhrchens) als gasbildendes Material Pt auf.
Diese Röhrchen werden in 10 ml einer Modellflüssigkeit, bestehend Wasser mit Rhodamine 6G (C0 = 100mg/l) als Modellverunreinigung, gegeben, bei dem vorher der pH-Wert bestimmt worden ist. Da der pH-Wert über 4 betrug wurden 50 µL 1M HCl zugegeben, so dass dann der pH-Wert 2,5 betrug. Gleichzeitig wurden 2 ml 30%ige H₂O₂ zu dem Abwasser gegeben. Nachdem die Röhrchen dem Abwasser zugegeben worden sind, erfolgte die spontane Oxidationsreaktion des Fe gemäß der Reaktion 1: Fe⁰ + 2H+ → Fe²⁺ + H₂ (Reaktion 1)
Gleichzeitig reagiert das Pt im Inneren des Röhrchens mit dem im Abwasser vorhandenen H₂O₂ gemäß der Reaktion 2 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂ (Reaktion 2)
Aufgrund der Bildung von Sauerstoff bei der Reaktion 2 entstehen im Inneren der Röhrchen Gasblasen, die durch die ständige Reaktion und den begrenzenden Innenraum nach außen gedrückt werden. Durch den Austritt der Gasblase im Wesentlichen auf einer Seite des Röhrchens bewegen sich die Röhrchen in die andere Richtung. Durch diese Bewegung und die Gasblasen wird das Abwasser gemischt.
Die Abwasseraufbereitung findet bei Raumtemperatur und unter atmosphärischen Bedingungen statt.
Nach 6 h waren 88 % des Rhodamine 6 G zersetzt und nach 22 h 96 %.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2002/0039547 A1 [0002]
US 2004/0052158 A1 [0003]
US 2009/0071336 A1 [0004]
WO 2009/021148 A1 [0005]
EP 0947239 A2 [0006]
US 2005/0281682 A1 [0007]
US 2006/0076299 A1 [0011]
US 2006/013805 A1 [0012]
US 2010/0133202 A1 [0013]
WO 2011/111052 A1 [0014]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Solovev, A. A.; Mei, Y. F.; Bermudez Urena, E.; Huang, G. S.; Schmidt, O. G. Small 2009, 5, 1688–1691 [0034]

Claims

Dispergatoren zur Abwasseraufbereitung in Gegenwart von Wasserstoffperoxid und dem Abwasser, welches einen pH-Wert von < 4 aufweist, wobei die Dispergatoren Mikro- und/oder Nanostrukturen sind, deren Oberflächen teilweise mindestens ein oxidierend wirkendes Material und teilweise mindestens ein gasbildendes Material aufweisen, wobei das oxidierend wirkende Material und das gasbildende Material jeweils in Form einer zusammenhängenden Fläche oder eines zusammenhängenden Volumens getrennt voneinander vorhanden sind.
Dispergatoren nach Anspruch 1, bei denen die Mikro- und/oder Nanostrukturen in Form von Röhrchen, Stäben, Kugeln oder unregelmäßigen Partikeln vorliegen.
Dispergatoren nach Anspruch 1, bei denen die Mikro- und/oder Nanostrukturen aus einer Materialkombination bestehen, welches ein ferromagnetisches Material enthält.
Dispergatoren nach Anspruch 3, bei denen als ferromagnetisches Material Eisen, Kobalt und/oder Nickel vorhanden sind.
Dispergatoren nach Anspruch 1, bei denen als oxidierend wirkendes Material Eisen, Kobalt, Kupfer, Silber, Cerium, Nickel, Mangan, Vanadium, Molybdän vorhanden ist.
Dispergatoren nach Anspruch 1, bei denen als gasbildendes Material Platin, Zink, Silber, Nickel und/oder Aluminium vorhanden ist.
Dispergatoren nach Anspruch 1, bei denen die Mikro- und/oder Nanostrukturen in Form von Röhrchen auf ihren äußeren Oberflächen das oxidierend wirkende Material und auf ihren Oberflächen im Röhrcheninneren das gasbildende Material aufweisen.
Dispergatoren nach Anspruch 1, bei dem die Mikro- und/oder Nanostrukturen ganz oder teilweise aus dem oxidierend wirkenden Material oder aus dem gasbildenden Material bestehen und mindestens ein Teil der Oberfläche mit dem jeweils anderen Material bedeckt ist.
Verfahren zur Abwasseraufbereitung, bei dem dem Abwasser mit einem pH-Wert von < 4 Wasserstoffperoxid und Dispergatoren zugegeben werden, wobei die Dispergatoren Mikro- und/oder Nanostrukturen sind, deren Oberflächen teilweise mindestens ein oxidierend wirkendes Material und teilweise mindestens ein gasbildendes Material aufweisen, und die Dispergatoren sich selbstbewegend ohne Einsatz externer Energie im Abwasser verteilen und mindestens eine teilweise Zersetzung der Verunreinigungen realisieren.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem Wasserstoffperoxid in einem Volumenanteil von 0,2 bis 30 Vol.-% zum Abwasser zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Abwasseraufbereitung unter atmosphärischen Bedingungen und bei der jeweiligen Raumtemperatur realisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der pH-Wert des Abwassers auf einen Wert < 3 eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Zersetzung der Verunreinigungen durch Einwirkung von ultraviolettem Licht ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Dispergatoren mit einem Magnetfeld aus dem Abwasser entfernt werden.