Projekt

Durch eine steigende Anzahl an Prozessen wie Bergbau oder Landwirtschaft werden zunehmend Gewässer durch Mikroschadstoffe und Schwermetalle belastet. Da auch Kläranlagen die Mikroschadstoffe nicht zuverlässig abbauen oder zurückhalten können, akkumulieren sich diese im Oberflächen- und Grundwasser. Im Projekt werden Ultrafiltrationsmembranen funktionalisiert und erweitert, um zusätzlich zur Filtrationsfunktion gelöste Stoffe adsorptiv an die Membran binden zu können. Zur Reinigung von Gewässern können Membranverfahren eingesetzt werden. Mikro- und Ultrafiltrationsmembranen können relevante niedermolekulare Schadstoffe aufgrund ihrer Porengröße von mindestens 100 nm bzw. 2 nm jedoch nicht zurückhalten. Nanofiltrationsmembranen oder Umkehrosmose sind zwar in der Lage molekulare und ionische Stoffe teilweise zurückzuhalten, allerdings sind dafür hohe Drücke notwendig, was zu hohen Investitions- und Betriebskosten führt. Abgesehen von Membranverfahren können Mikroschadstoffe auch durch den Einsatz von Adsorbermaterialien aus dem Wasser entfernt werden. Dafür müssen die Mikroschadstoffe jedoch in die innere, poröse Struktur der Adsorbentien diffundieren, was lange Kontaktzeiten von Wasser und Adsorber erfordert und die behandelbaren Volumenströme begrenzt.

Zur effizienten Abtrennung von Mikroschadstoffen und Schwermetallen aus dem Wasser werden in diesem Forschungsprojekt neue Beschichtungsmaterialien und Additive entwickelt und beim Herstellungsprozess oder in einem Nachbehandlungsschritt in Membranen integriert. Dabei werden die Beschichtungen bzw. Additive bei der Herstellung flexibel für die jeweilige Anwendung zusammengestellt. Die sogenannten Mixed-Matrix Membranadsorber sollen durch ihre multifunktionellen inneren Oberflächen unterschiedliche Stoffgruppen mit hoher Kapazität und Selektivität binden können. Dadurch soll die räumliche Nutzung der inneren Oberfläche der porösen Membran ausgeweitet werden.

In ersten Versuchen konnte die prinzipielle Machbarkeit der Idee gezeigt werden. Die Untersuchung an realen Proben und die Weiterentwicklung zu technisch einsetzbaren Membranen steht noch aus.