Membranadsorber

Schadstoffe im Wasser effektiv binden

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Funktionelle Adsorberpartikel

Die Adsorberpartikel selbst stellen die Forscher in einem einstufigen, kosteneffizienten Verfahren her. In dem patentierten Prozess werden Monomer-Bausteine mithilfe eines Vernetzers zu 50 bis 500 Nanometer kleinen Polymerkügelchen polymerisiert. „Je nachdem, welche Stoffe aus dem Wasser entfernt werden sollen, wählen wir aus einer Reihe unterschiedlicher Monomere, die sich in ihren funktionellen Gruppen unterscheiden, das jeweils passende aus“, so Schiestel. Die Bandbreite reicht dabei von eher hydrophobem Pyridin, über kationische Ammoniumverbindungen bis hin zu anionischen Phosphonaten.

Selektive Entfernung von Schadstoffen und Metallen

In verschiedenen Tests konnten die Forscher zeigen, dass die Membranadsorber durch die für den jeweiligen Schadstoff maßgeschneiderten Partikel Schadstoffe sehr selektiv entfernen. So binden Membranadsorber mit Pyridin-Gruppen das hydrophobe Bisphenol A besonders gut, während solche mit Aminogruppen das negativ geladene Salz des Antibiotikums Penicillin G adsorbieren.

„Die verschiedenen Adsorberpartikel lassen sich sogar in einer Membran kombinieren. Auf diese Weise können wir mehrere Mikroschadstoffe gleichzeitig mit nur einem Membranadsorber entfernen“, weist Schiestel auf weitere Vorzüge hin. Mit anderen funktionellen Gruppen bestückt, können die Membranadsorber auch toxische Schwermetalle wie Blei oder Arsen aus dem Wasser entfernen. Phosphonat-Membranadsorber etwa adsorbieren mehr als 5 g Blei pro Quadratmeter Membranfläche – 40 % mehr als ein kommerziell erhältlicher Membranadsorber.

Wirtschaftlich und regenerierbar

Damit die Membranadsorber mehrfach verwendet werden können, müssen die adsorbierten Schadstoffe wieder von den Partikeln in der Membran gelöst werden. „Membranadsorber für Bisphenol A lassen sich durch eine Verschiebung des pH-Werts vollständig regenerieren“, erläutert Schiestel. Die konzentrierten Schadstoffe können dann wirtschaftlich entsorgt oder mit geeigneten oxidativen Verfahren abgebaut werden.

Die Regenerierbarkeit der Membranadsorber eröffnet zudem eine weitere Anwendung: Die abgetrennten Moleküle wiederzuverwerten. Das macht die Technologie auch für die Rückgewinnung wertvoller Edelmetalle oder Seltene-Erden-Metalle interessant. Das Fraunhofer IGB präsentiert die Membranadsorber und weitere innovative Technologien zur Wasserreinigung auf der Messe Wasser Berlin International vom 24. bis 27. März 2015 in Berlin am Fraunhofer-Stand in Halle 2.2, Stand 422.

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