Langlebige Wasseraufbereitungsanlage mit UV-Leuchtdioden
Die Quecksilberlampen, die derzeit in Wasseraufbereitungssystemen zum Erzeugen von UV-Licht eingesetzt werden, sind groß, unzuverlässig und umweltschädlich. UV-emittierende LED halten länger, enthalten kein Quecksilber und sind inzwischen in der Kosteneffizienz mit Quecksilberlampen vergleichbar. Das EU-finanzierte Projekt "Photocatalysis with UV LED sources for efficient water purification" (AQUA-PULSE) war darauf ausgerichtet, einen energiesparenden, kompakten Wasseraufbereitungsreaktor zu entwickeln, der UV-LED und einen Photokatalysator verwendet. Diese Ausrüstung wird dazu dienen, Viren, Bakterien und organische Chemikalien im Wasser zu zersetzen. Zunächst verwendeten die Forscher Modellierungsprogramme, um die optimale Form des Reaktors und die bestgeeignete Konfiguration der LED für die Verbreitung des UV-Lichts zu ermitteln. Sie verglichen eine Auswahl kommerziell erhältlicher LED-Lampen und untersuchten verschiedene Möglichkeiten, das Licht zu verteilen, z. B. über Linsen und Reflektoren. Es wurden auch mehrere Photokatalysatoren (Chemikalien, welche die destruktive Wirkung des UV-Lichts verstärken) miteinander verglichen, und die Forscher wählten titanbasierte Nanopartikel für den Prototypen des Aufbereitungssystems. Im finalen Reaktor wurden die Photokatalysator-Partikel auf eine Glasplatte aufgebracht. Ein kleiner Vor-Prototyp-Reaktor wurde anschließend gebaut und eine Woche lang geprüft. Organische Chemikalien konnten so aus dem Wasser entfernt werden, allerdings keine Escherichia coli-Bakterien (E. coli). Ein zweiter Vor-Prototyp enthielt mit dem Photokatalysator beschichtete kleine Kugeln und verfügte über eine verringerte Durchflussrate sowie ein Kühlsystem. Mit diesem Modell wurde der Abbau von E. coli deutlich verbessert. Der finale Prototyp wies bei der Prüfung in mehreren verschiedenen Heimaquarien eine gute Leistung auf. Schadstoffe konnten erfolgreich aus dem Wasser der Aquarien entfernt werden, doch weitere Arbeit ist erforderlich, um das Verfahren zu beschleunigen, bevor es herkömmliche Wasserfiltersysteme ersetzen kann.
Schlüsselbegriffe
UV-Licht, LED, Photokatalysator, Wasseraufbereitung, Photoreaktor, Schadstoff
