REM-Bild eines Komposits aus PET-Nadelfilz und funktionalen supramolekularen Nanofasern mit schwefelhaltiger Peripherie
DWI/MCI

Funktionale Nanofaser-Komposite zur selektiven Entfernung von Metall-Ionen und Keimen aus dem Wasser

Die Situation

Das Einsparen von Ressourcen im Zuge von Umwelt- und Klimaschutz ist ein wichtiger Bestandteil von Forschungsarbeiten über alle Branchen hinweg.

Das Projekt

Ziel des Projekts am DWI war die Entwicklung völlig neuer Medien für die Filtration von Wasser, die neben einer mechanischen Abtrennung (Entfernung von Bakterien) selektiv weitere Stoffe wie gelöste Wert- oder auch Schadmetalle entfernen können. Dazu wurden Komposite aus Textilträgern bzw. Sandschüttungen und supramolekularen Nanofasern mit funktioneller (schwefelhaltiger) Peripherie entwickelt. Im ersten Schritt wurden neue kleine faserbildende Bausteine synthetisiert, die sich durch einfache Tauchbehandlung aufbringen lassen und während des Trocknungsprozesses in einer Trägerstruktur ein ultrafeines Filtrationsnetzwerk ausbilden. Damit lassen sich sowohl Bakterien als auch Schwermetalle zurückhalten. Die Komposite zeichnen sich durch eine hohe und selektive Filtrationseffizienz für die Abtrennung weicher Metallionen/-komplexe in der Reihenfolge Au, Hg, Ag aus. Die außergewöhnlich hohe Adsorptionseffektivität für Gold führt selbst bei Filtration wässriger Lösungen mit hoher Goldkonzentration zu einer vollständigen Adsorption, wobei gleichzeitig Ni- oder Cu-Ionen abgetrennt werden können. Dies ist u. a. für die Aufarbeitung von Elektronikschrott interessant, bei dem Kontakte aus Cu und Ni zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit vergoldet sind. Für einen mit supramolekularen Nanofasern ausgestatteten Nadelfilz liegt die Kapazitätsgrenze bei 23 g Gold je Kilogramm Textil, die je nach Ausgangskonzentration an gelöstem Gold durch Einfach- bzw. Mehrfachbeladungen erreicht werden kann. Das Filtermedium bleibt auch bei nacheinander durchgeführten Trennprozessen intakt, so dass grundsätzlich Mehrfachbeladungen bis zum Erreichen der Kapazitätsgrenze des Komposits möglich sind.

Der Nutzen für den Mittelstand

Neben Unternehmen in der Herstellungskette der Komposite aus den Bereichen Spezialchemikalien, Textil und Filterbau profitieren Firmen der Wasseraufbereitung und Metallveredlung (u.a. Recyclingunternehmen, Galvanikbetriebe, Scheideanstalten) von den Forschungsergebnissen.

Ansprechpartner

Helga Thomas thomas@dwi.rwth-aachen.de +49 241 80233 47

Fördergeber

Finanzielle Förderung über das Forschungskuratorium Textil als Mitglied der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen (AiF) aus Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Programms zur Förderung der "Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)" mit der Projektnummer 19071 N

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