NanoPurification

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NanoPurification – Entwicklung fortschrittlicher Materialien und Verfahren zur Wasser- und Abwasserbehandlung mittels funktioneller Nanokomposite

 

Noch kann das Leitungswasser in Deutschland bedenkenlos getrunken werden, noch wird das geklärte Abwasser sauber in Gewässer abgegeben. Aber in unserer Wohlstandsgesellschaft verschmutzen zunehmend toxische Spurenstoffe und Arzneimittelrückstände das Wasser. Multibarrierensysteme, die nicht nur klar filtrieren, sondern auch aktiv Spurenstoffe abbauen, wirken als Barriere sowohl gegen feste als auch gelöste Substanzen.

In NanoPurification sollte ein Hybridsystem „NanoPur” entwickelt werden, das in einem Prozessschritt partikuläre Verunreinigungen und Mikroorganismen mechanisch zurückhalten und zusätzlich chemische und biologische Kontaminanten abbauen bzw. abtöten kann. Dazu sollten Komposit-Mikrosiebe (techn. nμ-sieves) – also oberflächenaktive metallische Filter – mit einer photokatalytischen Beschichtung aus Nano Titandioxid und einer UV-LED-Dekontamination kombiniert werden. Mit dem Projektergebnis sollten Prozesse in der Trinkwasseraufbereitung, Abwasserbehandlung, Abwasserreinigung und der Produktaufbereitung intensiviert werden.

Im Vergleich verschiedener physikalischer und chemischer Titandioxid-Beschichtungsverfahren hat sich die nasschemische Beschichtung als bestgeeignete Methoden herausgestellt, über die maximal mögliche Abbaugrade einer Testsubstanz (Methylenblau) erreicht wurden. Die meisten Beschichtungen waren sogar unter sehr abrasiven Bedingungen dauerhaft haftstabil.

Die Komposit-Mikrosiebe wurden in kompakte Kombinationsmodule mit einem neuartigen LED Belichtungssystem umgesetzt, in Pilotanlagen integriert und im Bypass auf einer kommunalen Kläranlage und in einem Wasserwerk betrieben. In beiden Anwendungsfällen wiesen sie für bestimmte Spurenstoffe gute Abbaugrade auf. Als breitbandwirksames System zur Spurenstoffelimination ist NanoPur allerdings nicht geeignet, da andere Mikroschadstoffe nicht oder nur gering entfernt wurden.

Eine umfangreiche Recherche aktueller Studien hat ergeben, dass Nano-Titandioxid zwar ein ökotoxikologisches Potential in der aquatischen Umwelt besitzt, aber sehr schnell infolge von Agglomerations- und Adsorptionsprozessen zu toxisch unbedenklichen Makropartikeln umgewandelt wird. Ein Vorteil des NanoPur Systems gegenüber den meisten photokatalytischen Reaktoren mit Nanopartikel-Suspensionen ist die Immobilisierung der Nanopartikel auf einem Trägermaterial. In Laboranalysen wurde kein Titandioxid im Ablauf der Pilotanlage nachgewiesen.


Förderkennzeichen: Dipl.-Ing. Volkmar Keuter, Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT)
Laufzeit: BMBF - FKZ 03X0083

Projektleitung

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Projekt-Partner

Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT)
Gelsenwasser AG
EnviroChemie GmbH
KRYSCHI Wasserhygiene
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU)
Cornelsen Umwelttechnologie GmbH

Veröffentlichungen

2015

2012

  • Gehrke I., Keuter V., Gross F. (2012). Development of nanocomposite membranes with photocatalytic surfaces.J Nanosci Nanotechnol, 12(12): 9163-9168.
  • Mueller N.C., Van Der Bruggen B., Keuter V., Luis P., Melin T., Pronk W., Reisewitz R., Rickerby D., Rios G.M., Wennekes W., Nowack B. (2012). Nanofiltration and nanostructured membranes--should they be considered nanotechnology or not? J Hazard Mater, 211-212(0): 275-280.

2011

  • Keuter V., Gehrke I., Glaab J., Kneissl M., Strunskus T., Zaparojtchenko V., Hrkac T. (2011). Barrierensystem aus nanobeschichteten Mikrosieben und UV-Strahlungsquelle für die Wassertechnik. IN: Gewässerschutz, Wasser, Abwasser, Gesellschaft zur Förderung der Siedlungswasserwirtschaft an der RWTH Aachen e.V., Band 223, S. 10., 44. Essener Tagung für Wasser- und Abfallwirtschaft.
  • Keuter V., Gehrke I., Glaab J., Kneissl M., Strunskus T., Zaparojtchenko V., Hrkac T., Gerard I., Kryschi R., Cornelsen M., Bohner C. (2011). Development of advanced nano-engineered membranes for multibarrier systems in water purification applications. IN: Logothetidis S., Giannelis E., Hadziioannou G. et al. (2011), Laboratory for Thin Films - Nanosystems & Nanometrology -LTFN-, S. 193, 8th International Conference on Nanosciences & Nanotechnologies - NN11, Thessaloniki, Griechenland.

Alle verfügbaren Abschlussberichte des nanoPurification Konsortiums finden Sie auf den Seiten der TIB Hannover https://www.tib.eu/de/  
  • nanoPurification Konsortium (2013). Entwicklung fortschrittlicher Materialien und Verfahren zur Wasser- und Abwasserbehandlung mittels funktioneller Nanokomposite : Ergebnisbericht des BMBF-Verbundprojekts nanoPurification ; C. Bohner, Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, FKZ 03X0083A-F, TIB Hannover.

2013

  • Gehrke I. (2013). Wasser- und Abwasserbehandlung mittels funktioneller Nanokomposite – nanoPurification. 3. Clustertreffen NanoCare/NanoNature, 14.-15. Januar 2013, Frankfurt/Main, Deutschland
  • Gehrke I. (2013). Interview-Beitrag und Vorwort zur Beilage vom Mediaplanet für „Die Welt", 02. März 2013. [Interview & Vorwort]

2012

  • Keuter V. (2012). Wasser- und Abwasserbehandlung mittels funktioneller Nanokomposite – nanoPurification. Branchendialog – Nanotechnologie und neue Materialien für mehr Ressourceneffizienz, 06.12.12, Berlin, Deutschland.
  • Gehrke I., V. Keuter (2012). Ressourceneffiziente Verfahren der Wassertechnik mit nanostrukturierten Komponenten. nano meets water IV, 08. November 2012, Oberhausen, Deutschland.
  • Keuter V. (2012). Development of multi-barrier systems consisting of nano-enhanced membranes and UV-LEDs for water purification applications. EUROMEMBRANE 2012 Conference London, 23-27. Sept. 2012, London, UK.
  • Deerberg G., Bettermann I., Haep S., Ostendorf A., Schulte-Ebbert U., Staudt C., Wessling F. (2012). Nanotechnology: Opportunities for Water and Air, Expert Group for „Nanotechnology and Environment". 5. NRW-Nanokonferenz, 18.-19. September 2012, Dortmund, Deutschland.
  • Gehrke I., V. Keuter (2012). Development of nanocomposite membranes with photocatalytic surfaces for water purification. NANO 2012, 26-31.08.12, Rhodos, Griechenland.
  • Remmler F., I. Gerard, B. Wölfel, I. Gehrke, V. Keuter (2012). Elimination trinkwasserrelevanter Spurenstoffe in einem Barrierensystem aus nanobeschichteten Filtern und UV-Strahlungsquellen. 45. ESSENER TAGUNG für Wasser- und Abfallwirtschaft, 14.-16. März 2012, Essen, Deutschland.

2011

  • Keuter V., Gehrke I. (2011). Hybride Wasserreinigung mit nano-optimierten Aufbereitungsverfahren. nANO meets water III: Nanotechnik für die Wasser-Praxis - Fachleute aus Industrie und Wissenschaft im Dialog, 10.11.2011, Oberhausen, Deutschland.
  • Gehrke I., Keuter V. (2011). Development of nano enhanced membranes for water purification. NANOSMAT 2011, 17.-20. Oktober 2011, Krakau, Polen.
  • Keuter V. (2011). nanoPurification: Entwicklung fortschrittlicher Materialien und Verfahren zur Wasser- und Abwasserbehandlung mittels funktioneller Nanokomposite. WING.de Tagung 2011, S. 87-89., 04.-06. Okt, Berlin, Deutschland.
  • Keuter V., Gehrke I., Glaab J., Kneissl M., Strunskus T., Zaparojtchenko V., Hrkac T., Gerard I., Kryschi R., Cornelsen M., Bohner C. (2011). Development of advanced nano-engineered membranes for multibarrier systems in water purification applications. 8th International Conference on Nanosciences & Nanotechnologies - NN11, Laboratory of Thin Films (LTFN), 12.-15. Jul 2011, Thessaloniki, Griechenland.
  • Keuter, V. (2011). NanoPurification - Multi-Barrierensystem aus nanobeschichteten Mikrosieben und UV-Strahlungsquellen für die Wasser- und Abwassertechnik. 1. Clustertreffen der BMBF-Fördermaßnahmen NanoCare und NanoNature, 10. - 11. Mai 2011, Frankfurt/Main, Deutschland.
  • Keuter V., Gehrke I., Glaab J., Kneissl M., Strunskus T., Zaparojtchenko V., Hrkac T. (2011). Barrierensystem aus nanobeschichteten Mikrosieben und UV-Strahlungsquelle für die Wassertechnik. 44. Essener Tagung für Wasser- und Abfallwirtschaft, 23.-25. März 2011, Aachen, Deutschland.
  • Keuter V., Gehrke I. (2011). Membranes with nano TiO2. Workshop on Nanofiltration and Nano-Enhanced Filtration, 18.-19.01.2011, Observatory Nano, Zürich, Schweiz.

2010

  • Gehrke I., Keuter, V. (2010). Development of advanced nano-coated membranes for water purification. MPA, 03.–05.Aug 2010, University of Minho, Braga, Portugal.
  • Gehrke I., Keuter, V. (2010). Mikrosiebe mit foulingabweisenden Nanobeschichtungen und UV-Entkeimung für die Mikrofiltration. nANO meets water II, 11.11.2010, Oberhausen, Deutschland.
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