Electro-conductive porous membranes for electro-sorption/-desorption of natural organic matter from water (NOM e-sorp Membrane)

Finanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Laufzeit: 01.01.2021 - 01.01.2024

Projektleitung / Projektbearbeitung:

Prof. Mathias Ernst, Dr.-Ing. Muhammad Usman

Problemstellung:

In den letzten Jahren haben mehrere Forschungsgruppen gezeigt, dass elektrisch leitfähige Ultrafiltrationsmembranen (UF) zur Verbesserung von UF-Prozessen eingesetzt werden können. Indem ein negatives elektrisches Potential an die Membranoberfläche angelegt wird, werden negativ geladene Wasserinhaltsstoffe wie natürliches organischen Material (NOM) von der Membran abgestoßen, was zu einem erhöhten NOM-Rückhalt und zur Verminderung von Membranfouling führen kann. Herkömmliche UF Membranen sind nur unzureichend in der Lage, NOM aus Rohwässern zu entfernen. Für diesen Zweck werden bisher z.T. energieintensive Nanofiltrationsmembranen (NF) eingesetzt. Ein neuartiger Ansatz zur Entfernung von NOM ist die elektrosorptive Nutzung von leitfähigen porösen Membranen. Hierbei wird die Membran durch ein externes Potential nicht negativ, sondern positiv geladen. Dies führt zu einer elektrostatischen Adsorption der NOM in der Membranstruktur.

Vorgehensweise:

Kommerzielle Membranen werden durch unterschiedliche Verfahren elektrisch leitfähig gemacht, u.a. durch ultra-dünne Schichten leitfähigen Materials (bspw. Gold, Silber, etc.). Durch das Anlegen eines positiven Potenital, werden während der Deadend-Filtration negativ geladene NOM an die Membranoberfläche adsorbiert. Nachdem die Adsorptionskapazität der Membran erreicht ist, wird das elektrische Potential umgepolt, was zur Desorption der NOM und zur Regeneration der Membran führt. Durch das neuartige Verfahren wird ein NOM-Rückhalt erreicht, welcher im Bereich der Crossflow-Nanofiltration liegt. In das Projekt ist das Institut für Polymerforschung des Helmholtz-Zentrums Geesthacht (HZG) eingebunden.

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