Die Situation
Bei einer Schiffshavarie einfach ein Filtervlies auf die Wasseroberfläche legen und schon ist ausgelaufenes Öl in Null Komma Nichts kein Problem mehr. Das wäre ein Traum. Aber auch Abwasser, sei es aus privaten Haushalten oder Industrieanlagen, ist oft mit Ölen verschmutzt. Es ist dann in Form von Tropfen im Wasser verteilt. Es gibt zwar bereits Technische Vliese, die diese Aufgabe auch erfüllen können. Herkömmliche Filtermaterialien mit wasserabweisender Oberfläche sind jedoch oft nicht in der Lage, solche zweiphasigen Öl-Wasser-Mischungen effizient aufzutrennen, weil sie sich mit der Zeit mit dem Öl zusetzen. Sogenannte Koaleszenzfilter, die das können, arbeiten nach einem komplizierten Verfahren, es sei denn, sie sind superoleophob (ölabweisend) ausgerüstet. Allerdings basieren diese Ausrüstungen auf Fluoralkanen. Flouralkane zählen zu den langlebigen Chemikalien und können sich in der Umwelt anreichern.
Vor allem die Abtrennung von Öltröpfchen, die kleiner als 10 Mikrometer sind, wird dadurch zur Herausforderung. Zum einen sind sie zu klein für die groben Filtermedien. Zum anderen, weil Öltropfen in der Regeln mit im Abwasser vorhandenen Tensiden, Weichmachern oder festen Nanopartikeln stabilisiert sind. Neue wirksame und zugleich umweltfreundlichere Filtermaterialien sind gefragt.
Das Projekt
Am Deutschen Textilforschungszentrum Nord-West wurden jetzt neue Oberflächenbeschichtungen getestet, die Öl durch sogenannte "Unterwasser Oleophobics" abweisen, weil sie superhydrophil sind. Da sie sich kaum mit Ölen zusetzen, tritt ein "Anti-Öl-Fouling-Effekt" auf. Zu den getesteten Beschichtungen gehörten kommerzielle Polymere wie Alginat, Polyvinylpyrrolidon, sowie ein speziell modifiziertes Polyvinylamin, das PVAm-SB. Letzteres hat sich Dank zwitterionischer Eigenschaften als besonders effizient in der Abscheidung von feinen Öltropfen geeignet: PVAm-SB enthält sowohl positiv als auch negativ geladene Kettengruppen, was zur Ablagerung von Öltropfen auf der Faseroberfläche führt. Letztlich konnte die Abscheideleistung im Vergleich mit herkömmlichen Filtermaterialien bei Medien mit feinen Tröpfchen (4 Mikrometer) um 30 Prozent und bei Medien mit größeren Tröpfchen sogar um das Dreifache gesteigert werden. Die Trennwerte variierten in Abhängigkeit von den Medien und dem Fasermaterial.
Der Nutzen für den Mittelstand
Die verbesserte Trennleistung von feinen Öl-Wasser-Gemischen bietet gerade kleinen und mittleren Unternehmen die Möglichkeit, mit speziellen Produkten neue Märkte zu erschließen und sich auf dem Markt gegenüber Mitwettbewerbern durchzusetzen. Dies gilt sowohl für die Hersteller und Ausrüster von Faservliesstoffen als auch für Betriebe, die Filter konfektionieren. Und auch der Nachhaltigkeitsgedanke wird mit der Entwicklung dieses Projekts durch die umweltfreundlichere Funktionalisierung für Wasseraufbereitung bedient.
Ansprechpartner
Dr. Larissa Tsarkova
tsarkova@dtnw.de
+49 2151 843 2016
Fördergeber
Finanzielle Förderung über das Forschungskuratorium Textil als Mitglied der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen (AiF) aus Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz im Rahmen des Programms zur Förderung der "Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)" 20582 N.