Solarbetriebene katalytische Abwasserbehandlung: Ein einheitliches photonisch-thermisches Rahmenwerk für fortgeschrittene Oxidations- und Desinfektionsmechanismen

Der steigende Wasserbedarf und die zunehmende Komplexität von Abwassermatrizen, bedingt durch Pharmazeutika, Körperpflegeprodukte und resistente industrielle Schadstoffe, erfordern fortschrittliche katalytische Lösungen, die eine effiziente Mineralisierung unter nachhaltigen Bedingungen ermöglichen. Solarbetriebene Prozesse haben zunehmende Aufmerksamkeit erlangt; jedoch werden ultraviolette Desinfektion, heterogene Photokatalyse und Photo-Fenton-Systeme häufig als unabhängige Ansätze betrachtet, ohne mechanistische Integration. Diese Übersicht präsentiert ein einheitliches photonisch-thermisches katalytisches Rahmenwerk für die solarbetriebene Abwasserbehandlung, wobei das Zusammenspiel zwischen Photonabsorption, Ladungsträgertrennung, Erzeugung reaktiver Sauerstoffspezies und radikalvermittelten Oxidationswegen betont wird. Die Beiträge von ultravioletter, sichtbarer und infraroter Strahlung werden hinsichtlich Katalysatoraktivierung, Aktivierungsmechanismen von Persulfat und Ozon sowie temperaturverstärkter Reaktionskinetik, die dem Arrhenius-Verhalten folgt, analysiert. Besonderes Augenmerk gilt photothermischen Effekten, die Oberflächenreaktionsraten, Stofftransport und Katalysatorstabilität modulieren. Durch die Integration mechanistischer Erkenntnisse mit Reaktorebenenüberlegungen liefert diese Arbeit eine rationale Grundlage für die Entwicklung robuster solarer Katalysesysteme mit verbesserter Aktivität, Selektivität und Skalierbarkeit für reale Abwasseranwendungen.