Der vermehrte Einsatz von Nanomaterialien im Hightech-Bereich sowie die unbeabsichtigte Freisetzung von Nanopartikeln können zu einer Anreicherung gesundheitsbedenklicher Substanzen in der Umwelt führen, deren Langzeitfolgen unklar sind. Daher hat sich dieses Vorhaben mit alternativen Lösungsansätzen zur vorsorglichen Aufreinigung von Luft und Wasser beschäftigt. Ziel dieses Projektes war es, mit elektrogesponnenen, funktionalisierten Fasern kontrolliert definierte Nanopartikel durch Adsorption effizient zu binden. Die hergestellten Filter sollen letztlich eine einfache Handhabung und somit breiten Einsatz in Industrie und Haushalten finden.Reinigung Nanopartikel-haltiger Umweltmedien
Projektlaufzeit
Oktober 2017 bis März 2021
Zielsetzung
Der vermehrte Einsatz von Nanomaterialien im Hightech-Bereich sowie die unbeabsichtigte Freisetzung von Nanopartikeln können zu einer Anreicherung gesundheitsbedenklicher Substanzen in der Umwelt führen, deren Langzeitfolgen unklar sind. Daher hat sich dieses Vorhaben mit alternativen Lösungsansätzen zur vorsorglichen Aufreinigung von Luft und Wasser beschäftigt. Ziel dieses Projektes war es, mit elektrogesponnenen, funktionalisierten Fasern kontrolliert definierte Nanopartikel durch Adsorption effizient zu binden. Die hergestellten Filter sollen letztlich eine einfache Handhabung und somit breiten Einsatz in Industrie und Haushalten finden.Ergebnisse
Elektrogesponnene Filter überzeugen durch ihre einzigartigen Eigenschaften wie einfache Skalierbarkeit, Flexibilität und geringer Druckabfall über der Membran. Zudem ermöglichen sie die wässrige Filtration von Nanopartikeln. Dies kann nicht nur durch eine Größenselektion erfolgen, sondern auch anhand von funktionalisierten Oberflächen. In diesem Projekt wurden Metall- bzw. Metalloxid-Nanopartikel, wie Gold-, Silber-, Kupferoxid-, Zinkoxid-, Eisenoxid- und Titandioxid-Nanopartikel mit Effizienzen von über 90 % erfolgreich filtriert. Dabei wurde der Einfluss von verschiedenen Faktoren wie die Partikelgröße, Partikelliganden und deren Konzentration auf die Filtration untersucht. Anhand der Ergebnisse konnte ein allgemein gültiger Mechanismus erkannt werden. Zwei besonders geeignete Membranmaterialien wurden kombiniert, wodurch die simultane Filtration einer Vielzahl von Nanopartikeln unterschiedlicher Eigenschaften ermöglicht wurde. Des Weiteren konnte die Lebenszeit der Membran durch Reinigungsschritte deutlich verlängert werden ohne signifikante Verschlechterung der Filtrationseigenschaften.
Weiterführende Informationen zur Originalarbeit:
Preparation and Performance Assessment of Low-Pressure Affinity Membranes Based on Functionalized, Electrospun Polyacrylates for Gold Nanoparticle Filtration. Ann-Kathrin Müller, Zhi-Kang Xu, and Andreas Greiner, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2021, 13, 13, 15659–15667.
