Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB
Die Vorteile der elektrochemischen Oxidation liegen in ihrem breiten Einsatzbereich, sowie in der Tatsache, dass keine Chemikalien zugegeben werden müssen. Die Oxidation erfolgt zum Teil direkt an der Elektrodenoberfläche, zum Teil indirekt über an der Elektrode gebildete Radikale und Mediatoren, die über Diffusion und Konvektion im Gesamtvolumen des zu behandelnden Wassers wirken können. Das Verständnis dieser Reaktionsbestandteile ist notwendig, um die Reaktion energieeffizient zu gestalten und eine hohe Prozesssicherheit und Lebensdauer der Elektroden zu gewährleisten. Hierzu gehört ein für den jeweiligen Anwendungsfall sinnvolles Elektrodenmaterial (Bor-dotierte Diamantschicht BDD, Iridium-Mischoxid, Iridium/Ruthenium-Mischoxid, Platinbeschichtung) sowie eine angepasste Stromdichte und Führung der Flüssigkeitsströmung. In Elektrolysezellen am IGB konnte beispielsweise der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) und Ammoniumgehalt von Deponiesickerwasser unter die Einleitungsgrenzwerte gesenkt werden. Die Entfärbung von Prozesslösungen und der CSB-Abbau in der Molkereiindustrie werden derzeit eingehend untersucht.
Anodische Oxidation und kathodische Reduktion
Die Wasserströmung im Kathodenraum kann vom Anodenraum durch eine poröse Schicht oder eine Ionenaustauschmembran abgetrennt und ganz gezielt für Reduktionsreaktionen genutzt werden. Positive Beispiele sind hier Entfärbungsreaktionen und die Dehalogenierung organischer Moleküle. In Elektrolysezellen am IGB konnten Wasserfärbung und adsorbierbare organische Halogenverbindungen (Summenparameter AOX) zu über 90 Prozent kathodisch entfernt werden. Ist die Kathodenreaktion im Wasser nicht hilfreich, kann stattdessen über eine Gasdiffusionselektrode Wasserstoffperoxid erzeugt und additiv zur oxidativen Wasserbehandlung genutzt werden.