Neuartige Membrantechnologie für sauberes Wasser
Membranen werden auf der ganzen Welt verwendet, um Trinkwasser zurückzugewinnen oder Säuren und Metalle aus dem Abwasser zu entfernen. Allerdings verschmutzen herkömmliche Membranen sehr schnell, was eine regelmäßige Wartung und den Austausch notwendig macht. Das Projekt LBLBRANE (Regenerable active polyelectrolyte nanofiltration membranes for water reuse and metal/acid recovery) zielte darauf ab, ein neues Herstellungsverfahren für Membranen zu entwickeln, das mithilfe der Nanotechnologie robuste, selbstreinigende Membranen zu niedrigen Kosten produziert. Das Projekt nutzte die LBL-Technologie (Layer-by-Layer), also die Abscheidung dünner Schichten aus mindestens zwei verschiedenen Materialien übereinander, um eine funktionelle aktive Beschichtung zu schaffen. Mithilfe dieser Technologie wurde ein vielseitiges und allgemeines Verfahren zur raschen Herstellung von kostengünstigen, stabilen und chemisch resistenten Polyelektrolytmembranen entwickelt. Die Wissenschaftler entwickelten ein verbessertes LBL-Verfahren, das dünne aktive Schichten fünfmal schneller als herkömmliche Verfahren produzieren kann. Außerdem identifizierten sie die besten Materialien für das Synthetisieren diese Membranen. Weitere Arbeiten betrafen die Qualitätskontrolle und Risikominimierung, um zu gewährleisten, dass aus einem wissenschaftlichen Umfeld stammende Daten (beispielsweise zu Silizium-Wafern) auch für die Anwendung auf Membranoberflächen Gültigkeit hatten. Die LBL-Technik wurde verwendet, um wettbewerbsfähige, effiziente und regenerierbare LBL-modifizierte Membranen für die Wasserbehandlung herzustellen. Die Konsortiumsmitglieder konzentrierten sich auf die Abscheidung einer aktiven und regenerierbaren Trennschicht aus Polyelektrolytmultischichten und einer Verstärkungsschicht auf Modell-, membranartige und Membranoberflächen. Mithilfe von LBLBRANE erhielten Wissenschaftler und Ingenieure ein besseres Verständnis der physikalischen Prozesse an den Grenzflächen zwischen den verschiedenen Schichten der Membran. Diese Prozesse umfassen Wasserfluss, Ionentransport und die Diffusion durch die verschiedenen Schichten. Die Forscher schufen auch eine Reihe von Membranmodulen für verschiedene industrielle Anwendungen, die in situ erfolgreich getestet wurden. Das von LBLBRANE entwickelte Membransystem hat große Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Behandlungssystemen. Sie erfordern keine Lösemittel, sind einfach in der Anwendung, stabil bei scharfen Reinigungsbedingungen und billig, ermöglichen die Regeneration unter milden und umweltfreundlichen Bedingungen, haben eine hohe Leistung und eine verlängerte Lebensdauer.
Schlüsselbegriffe
Membran, Wasser, selbstreinigend, Filtration, Polyelektrolyt, Schicht um Schicht, regenerierbar