Nanostrukturierte Kompositadsorbermembranen zur Abreicherung von Spurenstoffen in Wasser (WaterMIM)

Autoren: Klaus Niedergall M. Sc., Dr. Monika Bach, Prof. Dr. Günter Tovar

Bedingt durch den vermehrten Einsatz von pharmazeutischen Produkten, Pesti­ziden, Tensiden, Polymeren etc. gelangen viele Stoffe in die aquatische Umwelt. In den letzten Jahrzehnten wurde eine weltweite Akkumulation von solchen Spurenstoffen in der Umwelt beobachtet.

In zahlreichen Messkampagnen, wissenschaftlichen Arbeiten und Studien konnten in den letzten Jahren diverse Spurenstoffe wie Arzneimittelwirkstoffe, Industriechemikalien und Pestizide in den Gewässern Europas nachgewiesen werden. Diese Stoffe werden aufgrund des Konzentrationsbereiches, welcher typischerweise im ng/L bis µg/L Bereich liegt, Spurenstoffe oder auch Mikroverunreinigungen genannt. Verschiedene wissenschaftliche Arbeiten konnten zeigen, dass diese Spurenstoffe auch Effekte auf Lebewesen schon im tieferen µg/L und teilweise bereits im ng/L Bereich haben.

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REM-Aufnahme von Polymeradsorberpartikeln, die in Membranen eingebettet werden.

Am Institut wird daher unter anderem der Ansatz verfolgt, nanostrukturierte Adsorbermembranen zu entwickeln, die beispielesweise Stoffe mit endokrine Wirkung wie Bisphenol A, aus Wasser zu entfernen können.

Hierzu werden verschiedene nanostrukturierte Polymerad­sorber­partikel mittels Miniemulsionspolymerisation hergestellt und ihre Affinitäten zu bestimmten Stoffklassen getestet. Die Polymerpartikel mit den größten Affinitäten werden anschließend in eine Membran eingebettet die mittels eines Phaseninversionsprozesses hergestellt wird.

Ein Ziel des Projekts ist, durch die Einbettung verschiedener Polymer­nanopartikel in die Membran, mit unter­schiedlichen chemischen Affinitäten zu bestimmten Substanzklassen, eine verbesserte oder neue zusätzliche Selektivität zu erzeugen und somit eine größere Adsorp­­tions­­kapazität der Membranen zu erreichen.

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REM-Aufnahme einer nanostrukturierten Membran, in die die partikulären Polymeradsorber eingebettet werden.

Der Herstellungsprozess der Membran wird so gesteuert, dass eine innere schwammartige Struktur entsteht, in der die Polymernanopartikel fest einge­bettet und trotzdem für das Adsorptiv gut zugänglich sind. Die Struktur der Membran soll so gestaltet werden, dass auch bei niedrigen Transmembrandrücken (< 2 bar) Durch­flusswerte erzielt werden, die über denen von Ultrafiltrationsmembranen liegen.

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REM-Aufnahme einer nanostrukturierten Membran, in die partikuläre Polymeradsorber eingebettet sind.

Förderung

Wir danken der Europäischen Union für die Förderung im FP 7. Rahmenprogramm.

Projektpartner

  • Center for Research and Technology Hellas - GREECE – Professor Dr. Costas Kiparissides (Koordinator)
  • University of Linnaeus (Kalmar), Schweden – Professor Dr. Ian A. Nicholls
  • Universität Dortmund – Professor Dr. Börje Sellergren
  • Lund University, Schweden – Professor Dr. Lei Ye
  • Cranfield University, UK – Professor Dr. Sergey Piletsky
  • Johann Heinrich von Thünen-Institut, Braunschweig – Professor Dr. Klaus Vorlop
  • Fa. KeraNor, Norway – Dr. Bernt Thorstensen
  • Fa. Biotage (ehemalig MIP –Technologies), Lund, Schweden – Dr. Ecevit Yilmaz
Günter Tovar
apl. Prof. Dr.

Günter Tovar

Institutsleiter (kommissarisch)

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