Eine neue Möglichkeit zur Aufreinigung unseres Wassers

© Copyright: Jan Michael Hosan, Hessen schafft Wissen

10.04.2017

Eine neue Möglichkeit zur Aufreinigung unseres Wassers

Das Auffinden neuer und verbesserter Verfahren zur selektiven Abtrennung von Verunreinigungen aus unserem Trinkwasser stellt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vor große Herausforderungen. Neue Strategien sollen dabei helfen, die immensen Kosten zur Wasseraufreinigung zu verringern. Insbesondere die selektive Entfernung von toxischen Verbindungen, pharmazeutischen Wirkstoffen oder Pflanzenschutzmitteln, stellen nach wie vor ein großes Problem aktueller Trennverfahren dar. Obwohl solche Verbindungen nur in geringen Konzentrationen auftreten, können sie – bspw. durch längerfristige Anreicherung im Körper – negative Auswirkungen auf unsere Gesundheit haben

RAN'17 2nd World Congress on Recent Anvances in Nanotechnology
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Trennverfahren auf elektrochemischer Basis stellen eine mögliche Alternative zu bereits bestehenden Separationssystemen dar. Insbesondere bieten sie das Potential zur deutlichen Energieeinsparung. Leider ist die bisherige Effizienz durch das Auftreten ungewollter Nebenreaktionen – insbesondere der Spaltung von Wasser in seine Elemente – begrenzt. In einer wissenschaftlichen Kooperation der Technischen Universität Darmstadt (AG von Dr.-Ing. Markus Gallei) und der Gruppe von Professor T. Alan Hatton (Massachusetts Institute of Technology MIT) wurden erfolgreich Elektroden auf Basis von metallorganischen Polymeren entwickelt. Diese hybriden Materialien besitzen die Fähigkeit zur selektiven Abreicherung kleiner Moleküle aus Wasser bei gleichzeitiger Vermeidung der Wasserspaltung.

Dazu wurden Metallopolymere auf Basis von Ferrocen- und Cobaltocen-Derivaten genutzt, um nach elektrochemischer Reaktion gezielt Moleküle mit hoher Selektivität zu binden. Für einen effizienten Trennprozess spielt dabei aber auch die Gegenelektrode auf Basis von Cobalt-Sandwich-Verbindungen eine wichtige Rolle. Mit diesem asymmetrischen Elektroden-Setup war es möglich, gleichzeitig die Pflanzenschutzmittel Quinchlorac und Paraquat in Gegenwart eines großen Überschusses an Elektrolyt mit einer Stromausbeute von 96% zu adsorbieren. Als ein besonderes Leistungsmerkmal des gemeinsam entwickelten Konzepts konnte gezeigt werden, dass das System durch Veränderung der angelegten Spannung wieder regeneriert werden kann und es weiterhin über mehrere hundert Adsorptionszyklen stabil war. Die gemeinsame Arbeit mit den Autoren Dr. Xiao Su,  Kai-Jher Tan,  Dr. Johannes Elbert,  Christian Rüttiger,  Dr.-Ing. Markus Gallei,  Professor Timothy F. Jamison  und Professor T. Alan Hatton wurde kürzlich zur Publikation in der renommierten Zeitschrift Energy and Environmental Science (IF 25,4) zur Publikation angenommen. Die Arbeiten seitens der AG Gallei wurden im Zuge des LOEWE Schwerpunkts iNAPO der Technischen Universität Darmstadt durchgeführt.

Ein ausführlicher Bericht zu der oben genannten Arbeit mit einem allgemein verständlichen Video findet sich auf der Homepage des MIT.

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