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Beständiger katalytisch aktiver Filter insbesondere zur Trinkwasserentkeimung


Kurzfassung

Wissenschaftler der Hochschule Hannover entwickelten eine neue Herstellungsmethode katalytisch aktiver Filter zum Entkeimen von Trinkwasser. Mittels Co-Electrospinning werden Fasermatten hergestellt, die katalytische Nanopartikel enthalten. Diese können durch UV-Bestrahlung organische Schadstoffe und Mikroorganismen zersetzen.


Hintergrund

Das Konzept der hybriden Wasseraufbereitung mit photokatalytisch ausgerüsteten Filtern und Sieben gewinnt zunehmend an Bedeutung, um biologisch schlecht abbaubare Substanzen und Mikroorganismen zu zersetzen. Auch bei der Luftreinigung ist die Entkeimung oder die Entfernung von Gerüchen ein zentrales Anliegen. Wissenschaftler der Hochschule Hannover entwickelten eine neuartige Herstellungsmethode photokatalytisch aktiver keramisierter Fasermatten zur Entkeimung und Reinigung.

 


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Problemstellung

Biologisch schlecht abbaubare Substanzen und eine zunehmende organische Belastung von natürlichen Gewässern bereiten in der Wasseraufbereitung große Sorgen. Insbesondere bei der Reduzierung organischer Substanzen und Bakterien kommt die heutige Wasseraufbereitung an ihre Grenzen. Auch bei der Luftentkeimung und Reinigung werden effizientere Ansätze gesucht. Ein relativ neuer Prozess, die Photokatalyse, wird für solche Anwendungen als vielversprechend angesehen. Ein Halbleiter, z.B. TiO2, wird durch langwellige UV-Strahlung angeregt und in der Folge werden reaktionsfähige OH-Radikale erzeugt, die Wasserverunreinigungen oxidieren bzw. abbauen und Mikroorganismen zersetzen. Die Effektivität hängt dabei stark von der Kontaktfläche des zu behandelnden Mediums ab und ist heutzutage noch unzureichend. Weiterhin wird durch den Einsatz der UV-Strahlung das Trägermaterial stark beansprucht, und durch die Zersetzung der Lacke können die katalytischen Nanopartikel ausgewaschen werden. Es besteht also ein Bedarf zur Verbesserung der photokatalytischen Reinigungsmethoden, insbesondere eine höhere UV-Stabilität und eine effektivere Katalyse.


Lösung

An der Hochschule Hannover entwickelten Wissenschaftler eine neuartige Herstellungsmethode photokatalytisch aktiver keramisierter Fasermatten, die sich insbesondere zur Entkeimung und Reinigung von Trinkwasser eignen. Mittels Co-Electrospinning und anschließender Pyrolyse werden gut durchströmbare keramisierte Fasermatten mit einer hohen chemischen und physikalischen Beständigkeit hergestellt. Die in den Fasern bzw. Trägerstrukturen eingebundenen photokatalytisch aktiven Mikro- oder Nanopartikel können durch UV-Bestrahlung organische Schadstoffe und Mikroorganismen zersetzen. Das Einlagern der metallischen Nanopartikel in die Trägerstruktur und die hohe Beständigkeit insbesondere gegen UV-Bestrahlung sorgen für lange und effektive Behandlungszeiten.


Vorteile

  • Coaxiales Electrospinning erlaubt Herstellung gut durchströmbare Fasermatten mit eingelagerten katalytisch aktiven metallischen Mikro- oder Nanopartikeln.
  • Einlagern der Partikel in die Trägerstruktur:
    • Ermöglicht effektiven Kontakt zwischen Katalysator und dem zu behandelnden Medium (z.B. Wasser, Luft).
    • Verhindert Auswaschen der Partikel.
  • Hohe UV- sowie thermische Stabilität durch Einsatz von Silizium-basierten Polymeren.
  • Hohe Formstabilität durch Pyrolyse (Keramisierung).
  • Kostenreduktion durch längere Laufzeiten der katalytisch ausgerüsteten Filter oder Siebe.
  • Verwendung verschiedenen metallischer Mikro- oder Nanopartikeln möglich.

Anwendungsbereiche

  • Trinkwasserreinigung, Abwasserreinigung (z.B. photokatalytisch mit TiO2).
  • Klimatechnik & Luftreinigung (insbes. Entfernung von Gerüchen).
  • Allgemeine chemische Katalyse durch eingelagerte metallische oder metalloxidische Mikro- oder Nanopartikel (z.B. Silber, Platin, Cobalt, Aluminiumoxid, Kupferoxid, Zinkoxid).

MBM ScienceBridge GmbH

Dr. Stefan Uhle
0551-30724 154
suhle@sciencebridge.de
www.sciencebridge.de
Adresse
Hans-Adolf-Krebs-Weg 1
37077 Göttingen



Entwicklungsstand

Machbarkeit


Patentsituation

  • DE 102015113217A1 anhängig

Stichworte

MBM ScienceBridge GmbH, Technologieangebot, Technologietransfer, Hochschule Hannover, coaxiales Electrospinning, Photokatalyse, Entkeimung, Nanopartikel, Titandioxid, Trinkwasserreinigung, Luftreinigung

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Kontakt | Geschäftsstelle

TechnologieAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsstellenleiterin)

c/o PROvendis GmbH
Schloßstr. 11-15
D-45468 Mülheim an der Ruhr