Optimierte Nanofiltration für die Entsalzung bei der Reinigung von Abwasser

Die Versorgung mit Wasser in ausreichender Qualität und Menge ist zu einem zentralen Problem der Menschheit geworden. Deshalb haben Technologien zur Auf­reinigung von Salzwasser oder Abwasser eine strategische Bedeutung. Hierfür werden Membrantechnologien sehr stark zunehmend eingesetzt. Umkehrosmose (RO) oder Nanofiltration (NF) zur Aufreinigung von Abwasser sind am Markt etabliert. Es besteht aber noch Verbesserungsbedarf in Bezug auf leistungsfähige, sichere und robuste Membran­systeme mit weiter verringerten Kosten. Das kritischste Problem ist das Fouling von Membranen. Darüber hinaus fehlen für etliche spezielle Anwendungen Membranen mit geeigneten Trennselektivitäten; das war der Fokus für das Vorhaben „Optimierte Nanofiltration für die tertiäre Entsalzung“.

In Kooperation zwischen den Forschungsgruppen von Prof. Mathias Ulbricht (Lehrstuhl für Technische Chemie II, Universität Duisburg-Essen) und Prof. Viatcheslav Freger (Department of Chemical Engineering, Technion, Israel) wurden neue Materialien und Methoden zur Herstellung robuster NF-Membranen mit einstellbarer Trennselektivität etabliert. Die verschiedenen Ansätze basieren auf der gezielten Kombination von Polymeren mit positiv oder negativ geladenen Seitengruppen (Ionomere, Polyelektrolyte, Nanopartikel) bei der Herstellung von Dünnschichtkomposit-Membranen [1], [2]. Die damit zugänglichen Membranen haben Potential für Anwendungen, bei denen eine teilweise Entsalzung von Abwasser erforderlich ist, insbesondere wenn der Salzgehalt (v.a. Natriumchlorid) deutlich verringert werden soll, spezielle Ionen (z.B. Phosphat) jedoch nicht entfernt werden sollen. Das ist bei der Nutzung des gereinigten Abwassers für die Bewässerung in der Landwirtschaft relevant.

Das Projekt wurde durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Deutsch-Israelischen Wassertechnologie-Kooperation gefördert.