Entwicklung und experimentelle Evaluierung eines Schüttbettreaktors mit TiO2-beschichteten Raschig-Ringen zur Behandlung lösemittelhaltiger Abluft

Abstract

Die photokatalytische Oxidation stellt ein potenzielles Verfahren zur Behandlung lösemittelhaltiger Abluft dar. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde daher ein photokatalytischer Schüttbettreaktor zur Behandlung lösemittelhaltiger Abluft entwickelt, dimensioniert und experimentell untersucht. Als Photokatalysator wurden Raschig-Ringe aus Borosilikat mittels des Sol-Gel-Verfahrens mit TiO2 beschichtet. Die Raschig-Ringe wurden hinsichtlich der Beschichtungsmasse, der Homogenität und der mechanischen Stabilität untersucht. Die ermittelten flächenbezogenen Beschichtungsmassen lagen mit 0,16 bis 0,21 mg/cm² in einer mit Literatur-werten vergleichbaren Größenordnung. Die optischen Untersuchungen zeigten sowohl homogene Beschich-tungsbereiche als auch lokale Agglomerationen, Rissbildungen und Fehlstellen. Das photokatalytische Potenzial des Reaktors zur Behandlung lösemittelhaltiger Abluft wurde mit Ethanol als Prüfsubstanz unter UV-Bestrah-lung mit einem Emissionsmaximum bei 365 nm untersucht. Die Roh- und Reingaskonzentrationen wurden mit einem Flammenionisationsdetektor als Kohlenstoffkonzentration erfasst. Das photokatalytische Potenzial des Reaktors wurde bei verschiedenen Betriebsbedingungen untersucht. Dabei wurde innerhalb einer Versuchs-reihe mit unterschiedlichen Verweilzeiten ein Zusammenhang zwischen der Verweilzeit und der UV-induzierten Konzentrationsminderung festgestellt. Mit steigender Verweilzeit wurden relative Konzentrationsminderungen von 3,7 %, 7,1 % und 23,3 % ermittelt. In einem weiteren Versuch mit reduzierter Rohgaskonzentration wurde eine Konzentrationsminderung von 63 % erreicht.