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Grundlagen der UV-Fotooxidationstechnologie


Grundlagen der UV-Fotooxidation

Die Fotooxidation ist eine Oxidationsreaktion, die durch Licht ausgelöst wird. UV-Licht besteht aus elektromagnetischen Wellen, deren Energiegehalt direkt von der Wellenlänge λ abhängig ist. Je kürzer die Wellenlänge, desto energiereicher die Strahlung.

 

Eine typische UV-Strahlungsquelle emittiert verschiedene Wellenlängen. Soll ein Schadstoffmolekül direkt durch radikalische Kettenreaktion mittels UV-Strahlung gespalten werden, so muss die Bindungsenergie dieses Moleküls mit der Energie der vom Strahler emittierten Photonen idealerweise zusammenfallen. Dieser Reaktionsprozess wird Fotolyse genannt.

 

Man kennt für nahezu alle Verbindungen und funktionelle Gruppen diese Dissoziationsenergien, die durch die beteiligten chemischen Bindungstypen im Molekül bestimmt sind.

 

Neben der Fotolyse können weitere Effekte für den Schadstoffabbau genutzt werden. Wird vom UV-Strahler Strahlung im Bereich 185 nm emittiert, können diese Photonen Sauerstoff dissoziieren. Der gebildete atomare Sauerstoff kann durch Reaktion mit weiteren Sauerstoffmolekülen Ozon bilden oder direkt ein Schadstoffmolekül oxidieren und damit den Fotolyseprozess verstärken. Vorhandenes Wasser wird ebenfalls durch Photonen in OH-Radikale gespalten, welche auch an der Oxidationsreaktion mit den Schadstoffen teilnehmen.

 

Die hierbei ausgelösten Reaktionen laufen bei ausreichender Bestrahlungsdauer dann bis zur vollständigen Oxidation ab.

 

Fotolyse

R-R + hʋ → R + R

Ozonbildung

O2 + hʋ → 2/3 O3 → 2 O

OH-Radikal-Bildung    

H2O + hʋ → OH + H