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23.07.08 Hochleistungsmembrane ermöglicht Entsalzung chlorierten Wassers

Für sauberes Wasser

Chlorbeständige Membranen für die Wasserentsalzung

Eines der drängendsten Anliegen unserer Zeit ist die sichere, nachhaltige Versorgung mit Frischwasser. Vorherrschende Technik zur Wasserentsalzung ist die Membranentsalzung, ein energieffezientes, umweltfreundliches Verfahren. Wissenschaftler haben jetzt ein neues Membranmaterial entwickelt, das, anders als die gängigen Polyamidmembranen, auch gechlortes Wasser gut verträgt. Wie ein Team um Ho Bum Park (Universität Ulsan, Südkorea), Benny D. Freeman (University of Texas at Austin, USA) und James E. McGrathin (Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, USA) in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichtet, besteht die Membran aus sulfonierten Copolymeren.

Abb. 1: Übliche Polyamidmembranen zur Entsalzung werden leicht durch Chlor angegriffen, doch sulfonierte Copolymere, die durch eine direkte Copolymerisation mit einem disulfonierten Monomer entstehen, bieten sich als chlorbeständige Alternative an. Mithilfe solcher Membranen (siehe Bild) gelingt die leistungsstarke Entsalzung bei hohem Durchfluss.
Quelle: Angewandte Chemie - mit freundlicher Genehmigung

Chlor ist das am häufigsten eingesetzte Biozid in der Wasserbehandlung, denn es ist kostengünstig und bereits in geringen Mengen sehr wirksam. Die Desinfektion des zugeführten Wassers von Membranentsalzungsanlagen ist unabdingbar, um das Wachstum von leistungsmindernden Biofilmen auf den Membranen zu verhindern. Polyamidmembranen vertragen aber kein Chlor. Das Wasser muss also erst mit Chlor desinfiziert werden. Vor dem Kontakt mit der Membran in Kontakt muss das Chlor wieder entfernt werden. Vor der Einspeisung in das Verteilungsnetz wird es erneut gechlort. Eine aufwändige, kostentreibende Prozedur.

Membranen aus Polysulfon, einem schwefelhaltigen technisches thermoplastisches Polymer, kommen als Alternative in Betracht. Gegenüber Chlor sind sie unempfindlich. Allerdings sind Polysulfone wasserabweisend und lassen nicht genug Wasser durch. Durch Anbindung zusätzlicher geladener Sulfonsäuregruppen wollten die Wissenschaftler das Polymer wasserfreundlicher machen, ohne die sonstigen günstigen Eigenschaften zu beeinträchtigen.

Während bisher versucht worden war, das Polysulfon nach der Polymerisation zu verändern, schlugen die Forscher nun einen anderen Weg ein: Durch eine gemeinsame Polymerisation disulfonierter Monomere (Baustein, der zwei wasserfreundliche Sulfonsäuregruppen trägt) mit einer anderen Sorte Monomere stellten sie so genannte Copolymere her. Unerwünschte Nebenreaktionen, Quervernetzungen oder Brüche der Polymerketten treten bei dieser Methode nicht auf. Vor allem lässt sich präzise einstellen, wie viele wasserfreundliche, geladene Sulfonsäuregruppen die Polymerkette trägt. So lassen sich gezielt chlorresistente Membranen herstellen, deren Durchlässigkeit für Wasser und für Salze für die gewünschte Anwendung (z.B. Nanofiltration, Umkehrosmose) maßgeschneidert werden kann.

Quelle:

Highly Chlorine-Tolerant Polymers for Desalination
H. B. Park,B. D. Freeman,Z.-B. Zhang, M. Sankir, J. E. McGrath, Angewandte Chemie 2007, 119, 6108-6113. DOI: 10.1002/ange.200800454

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Hochleistungsmembrane ermöglicht Entsalzung chlorierten Wassers
(URL: http://www.organische-chemie.ch/chemie/2008jul/membranen.shtm)

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