Eine neue Art von Membran ermöglicht billigere und effizientere Wasserreinigung

Neue selektive Membranen in Form von dünnen hohlen Strohhalmen können die Wasserreinigung verbessern. Dies ergibt sich aus der Forschung von Joris de Gooth aus dem MESA+ Research Institute von UT. Die Membranen, die sich gemeinsam entwickelt hat, ermöglichen es, Wasser in einem einzigen Prozessschritt zu reinigen, während eine vorläufige Behandlung in vorhandenen Wasseraufbereitungsanlagen immer erforderlich ist. Der wichtigste Vorteil der neuen Membranen besteht darin, dass sie die Bereitstellung von Trinkwasser erleichtern und daher billiger und die Entfernung von Mikropollutanten wie pharmazeutischen Rückständen verbessern können. De Gooth wird am 4. Februar an der University of Twente für seine Forschung promoviert.

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Oberflächenwasser in den Niederlanden enthält zunehmende Mengen an Medikamenten, Pestiziden und Hormonen (einschließlich der Verhütungspille). Bei vorhandenen Wasseraufbereitungstechniken wird es folglich immer schwieriger, sauberes Trinkwasser zu produzieren. Immerhin wurden sie nicht entwickelt, um diese Verunreinigungen aus dem Wasser zu entfernen.

Eine neue Art von Membran, die teilweise an der University of Twente entwickelt wurde, kann helfen. Diese selektive Membran wird auf dünne poröse Strohhalme (auch als Fasern bezeichnet) mit Löchern von etwa 5 Nanometern im Durchmesser angewendet (ein Nanometer ist eine Million Mal kleiner als ein Millimeter). Mehrere dünne Schichten der Polymerbeschichtung (von etwa 2 nm dick) werden mittels eines relativ einfachen chemischen Verfahrens über die Löcher aufgetragen. Ein wesentlicher Vorteil der Methode besteht darin, dass die dünne Schicht aus Wasser eingeführt werden kann und chemische Lösungsmittel daher nicht erforderlich sind. Darüber hinaus kann die Schaffung der Polymerschichten sehr genau kontrolliert werden. Abhängig von der gewünschten Anwendung können die Anzahl der Schichten, die Dichte und die Ladung der Schichten ausgewählt werden.

Die neuen Membranen haben eine Reihe wichtiger Vorteile. Beispielsweise ermöglichen sie es, Wasser in einem einzigen Prozessschritt zu reinigen, während normalerweise immer ein Schritt vor der Behandlung erforderlich ist, um „größere Substanzen“ aus dem Wasser zu filtern. Dies macht die Wasseraufbereitung billiger und erleichtert die Verwendung kleinerer Wasseraufbereitungsanlagen, so dass sauberes Trinkwasser in abgelegenen Bereichen beispielsweise von Entwicklungsländern möglich wird. Darüber hinaus ist es im Vergleich zu bestehenden Hohlfasermembranen mit den neuen Membranen einfacher, Mikropollutanten wie Medizinreste, Hormone und Pestizide aus Wasser zu entfernen.

10.000 Strohhalme

Bei größerer Wasserreinigung werden mehr als 10.000 der Strohhalme etwa eine Meter Länge in ein Modul platziert. In einer Wasseraufbereitungsanlage können irgendwo zwischen ein paar Dutzenden und Hunderten dieser Module installiert werden.

Auf der Innenseite der Strohhalme fließt das kontaminierte Wasser nach innen. An der Außenseite der Membran fließt das saubere Trinkwasser durch die Faser, während die Verunreinigungen zurückbleiben. Aus Studien mit größeren Testsystemen entstanden, dass die Methode auch in großem Maßstab gut funktioniert. Das Unternehmen Pentair in Ensschede, das eng an der Forschung beteiligt war, übernimmt die weitere Produktentwicklung der Membran.

De Grooth führte seine Doktorarbeit an der Membrane Science & Technology Group der UT MESA+ Research Institute durch. Er wurde davon von Prof. unterstützt. DR. ir. Kitty Nijmeijer und Dr. ir. Wiebe de vos. Während seiner Doktorarbeit arbeitete De Gooth für einen Teil der Zeit in Pentair. Diese Arbeit war Teil einer wichtigen Forschungsplattform, die für die Entwicklung selektiver Hohlfasermembranen eingerichtet wurde und von der Europäischen Union gemeinsam über das Lblbrane -Forschungsprojekt finanziert wurde. De Gooth wird seine Doktorarbeit am 4. Februar an der University of Twente verteidigen.