Für sauberes Wasser: Chlortolerante Membranen zur Entsalzung

Für sauberes Wasser: Chlortolerante Membranen zur Entsalzung

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Anonim

- Eines der dringendsten Bedürfnisse unserer Zeit ist der sichere und nachhaltige Zugang zu Süßwasser. Die vorherrschende Technologie zur Entsalzung von Wasser ist die membranbasierte Entsalzung, ein energieeffizientes und umweltfreundliches Verfahren. Wissenschaftler haben jetzt ein neues Membranmaterial entwickelt, das im Gegensatz zu aktuellen Polyamidmembranen chloriertes Wasser verträgt.

Ein Team unter der Leitung von Ho Bum Park (Universität Ulsan, Südkorea), Benny D. Freeman (Universität Texas, Austin, USA) und James E. McGrath (Virginia Polytechnic Institute, Blacksburg, USA) berichtete in der Zeitschrift Angewandte Chemie auf einer Membran, die aus sulfonierten Copolymeren besteht.

Chlor ist das in der Wasseraufbereitung am häufigsten eingesetzte Biozid, da es kostengünstig und in kleinen Mengen sehr effektiv ist. Die Desinfektion von Wasser, das in Entsalzungsanlagen auf Membranbasis geleitet wird, ist entscheidend, um das Wachstum von Biofilmen zu verhindern, die die Effizienz verringern.

Polyamidmembranen vertragen kein Chlor. Dies bedeutet, dass das Wasser zuerst mit Chlor behandelt werden muss und dann das Chlor entfernt werden muss, bevor das Wasser mit der Membran in Kontakt kommt. Vor der Einspeisung in das Versorgungsnetz muss das Wasser erneut chloriert werden. Dies ist ein komplexes, kostspieliges Verfahren.

Als Alternative kommen Membranen aus Polysulfon in Frage, einem schwefelhaltigen technischen Thermoplasten. Sie sind sehr chlorverträglich. Polysulfone sind jedoch hydrophob und lassen nicht genügend Wasser durch. Durch die Anlagerung zusätzlicher geladener Sulfonsäuregruppen wollten die Forscher das Polymer wasserfreundlicher machen, ohne seine anderen wertvollen Eigenschaften zu beeinträchtigen.

Während sich frühere Bemühungen auf die Modifizierung des Polysulfons nach der Polymerisation konzentrierten, ging das Team nun einen anderen Weg: Die gleichzeitige Polymerisation von disulfonierten Monomeren (einem Baustein mit zwei hydrophilen Sulfonsäuregruppen) und einem anderen Monomertyp führte zur Bildung eines Copolymers.

Unerwünschte Nebenreaktionen, Vernetzungen oder Brüche in den Polymerketten treten bei dieser Methode nicht auf. Vor allem ist es möglich, genau zu steuern, wie viele wasserfreundliche, geladene Sulfonsäuregruppen sich in der Polymerkette befinden. Dies ermöglicht die gezielte Erzeugung von chlorresistenten Membranen, deren Durchlässigkeit für Wasser und Salze auf spezifische Anwendungen (z. B. Nanofiltration, Umkehrosmose) zugeschnitten werden kann.

Zitat: Benny D. Freeman, Hochchlortolerante Polymere zur Entsalzung, Angewandte Chemie International Edition 2007, 46, Nr. 32, 6019–6024, doi: 10.1002 / ange.200800454

Zur Verfügung gestellt von Angewandte Chemie