Nanokatalysatoren zur Abwasserreinigung

Pd-Katalysator in Schutzhülle: UFZ
Polymer-ummantelter Pd-Katalysator

Katalysatoren im Nanomaßstab zeichnen sich durch hohe Reaktivität aus. Deshalb sind sie auch für umweltrelevante Einsatzgebiete (wie die Reinigung kontaminierter Wässer) sehr attraktiv. Wir untersuchen derzeit zwei Metallsysteme, die beide in unterschiedlicher Weise die Dehalogenierung organischer Schadstoffe katalysieren. Neben der Katalysatorstandzeit werden Fragen zur Selektivität, Abtrennung der Nanopartikel von der Wassermatrix und den ökotoxikologischen Eigenschaften der Katalysatorpartikel untersucht.

Palladium:

Pd-Katalysatoren sind geträgert und ungeträgert in der Lage, ein breites Spektrum an Halogenkohlenwasserstoffen in Wasser bei Umgebungstemperatur in einer Hydrodehalogenierungsreaktion mit Wasserstoff als Reduktionsmittel zu zerstören. Das Spektrum der so reduzierbaren Schadstoffe ist dabei sehr breit. Pd-Katalysatoren sind allerdings sehr vergiftungsgefährdet, so dass unsere Bemühungen vorrangig darauf zielen

  • Palladium durch Polymermembranen zu schützen (was bedeutet, dass Pd vor Vergiftung geschützt wird und die Katalysatoren vor Pd-Austrag in die Umwelt)
  • langzeitstabile Katalysatoren zu erzeugen
  • die Herstellung aktiver geschützter Pd-Katalysatoren zu optimieren
  • Anwendungen für den AOX-Abbau in industriellem Abwasser (z.B. mit halogenierten Pharmareststoffen) zu erschließen

Kupfer:

Kupfer ist in der Lage, die Dehalogenierung mit hydridischem Wasserstoff zu katalysieren. Dabei sind Cu-Katalysatoren wesentlich unsensibler gegen Vergiftung und sind deshalb eine echte Alternative zum vergiftungsgefährdeten Pd. Allerdings unterscheidet sich das Spektrum an behandelbaren Kontaminanten von dem des Pd, wobei sich beide Metalle sehr gut ergänzen. Während Pd besonders gut für olefinische und aromatische Verbindungen geeignet ist, kann Cu auch sehr gut aliphatische Verbindungen dehalogenieren. Unsere Arbeiten zielen auf

  • Erstellung einer Matrix der mit Kupfer dehalogenierbaren Verbindungen
  • Optimierung der Abbauselektivitäten und
  • Vergleichenden Untersuchungen zu anderen Dehalogenierungsstrategien, um Empfehlungen für die jeweilige „Wahl des richtigen Mittels“ geben zu können.