View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

3.4.2 Photooxidation
3.4.2.1 Grundlagen
3.4 Selektive Oxidation
Bei der Photooxidation werden Photokatalysatoren eingesetzt, die bei Bestrahlung mit UV-
oder Sonnenlicht Singulett-Sauerstoff erzeugen. Als Photokatalysator werden z.B. die Farbstoffe
Rose Bengale, Methylenblau oder Fullerene in Lösungsmitteln wie Wasser, Methanol
oder Acetonitril eingesetzt [99, S. 8270 ff.; 100, S. 510; 101, S. 1993 ff.]. Die Oxidationsprodukte
sind wiederum im Kraftstoff unlöslich und können mit der Katalysatorphase abgetrennt
werden.
3.4.2.2 Stand der Technik
Untersuchungen mit Rose Bengal und polymerisierten Fullerenen zeigten mit Modellfluiden
Umwandlungsgrade von bis zu 98% bei der Oxidation von Thioether und Sulfiden. Für aromatische
Schwefelverbindungen wurde keine oder nur eine geringe Umwandlung beobachtet
[100; 101]. Mit N-Methylquinolinium-Tetrafluorobat konnten dagegen Dibenzothiophene nahezu
vollständig oxidiert werden, wobei die Reaktionszeiten zwischen 2 und vier Stunden
lagen [99, S. 8270]. Bei eigenen Untersuchungen am IEF-3 mit Kerosin und Rose Bengal als
Photokatalysator zeigte sich keine Selektivität für die Oxidation der Schwefelverbindungen.
Es bildete sich zwar eine zweite gelartige Phase mit Oxidationsprodukten aus, ohne dass
jedoch der Schwefelgehalt im Kraftstoff reduziert wurde.
3.4.2.3 Bewertung
Zur Entschwefelung durch Photooxidation liegen nur einzelne, nicht vergleichbare Grundlagenuntersuchungen
mit Schwefelverbindungen in reinen Lösungsmitteln vor. Möglicherweise
muss eine Mischung verschiedener Photokatalysatoren eingesetzt werden, um aliphatische
und heterocyclische Schwefelverbindungen umzusetzen. Eigene Vorversuche zur Entschwefelung
von Kerosin haben gezeigt, dass die Ergebnisse der vorhandenen Grundlagenuntersuchungen
nicht ohne weiteres auf kommerzielle Kraftstoffe übertragbar sind. Es sind daher
umfassende Grundlagenstudien mit unterschiedlichen Katalysatoren und Kraftstoffen erforderlich,
bevor dieses Verfahren zu einer technischen Anwendung umgesetzt werden kann.
3.4.3 Oxidation mit Peroxyden
3.4.3.1 Grundlagen
Eine große Zahl an Untersuchungen befasst sich mit der Oxidation von
Schwefelverbindungen mit Peroxyden. Meist werden zweiphasige Systeme verwendet, bei
denen wässriges Wasserstoffperoxyd als Oxidans mit einem Kraftstoff durchmischt wird. Zur
Beschleunigung der Reaktion können verschiedene Katalysatoren, Adsorbentien,
Lösungsmittel und der Energieeintrag durch Ultraschall oder Mikrowellen eingesetzt werden
[102; 103; 104; 105]. Nach der Reaktion muss die wässrige Phase abgetrennt und die
oxidierten Schwefelverbindungen müssen aus dem Kraftstoff entfernt werden.
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