Nanoporous Polymers for Water Purification
Final Report Abstract
In den letzten Jahren wurde weltweit intensiv an der Erforschung von porösen Kunststoffmaterialien für verschiedenste Anwendungen gearbeitet. Dabei wurden verschiedenste Synthesewege untersucht, die jedoch teilweise Probleme bei einer potentiellen Skalierung aus dem Labormaßstab hin zu einem technischen Maßstab erwarten lassen und einer Anwendung entgegenstehen. Weiterhin fallen viele der Materialien als undefinierte Pulver an, womit ebenfalls Probleme bei einem technischen Einsatz z.B. in der Wasseraufbereitung erwartet werden können. Im Rahmen des Projekts wurden nun neue Wege zur Synthese von hochporösen Melamin‐Formaldehydharzen mit definierter Morphologie (bspw. als sphärische Partikel) für die Anwendung in der Wasseraufbereitung durch Adsorption erarbeitet. Es konnten erfolgreich Verfahren entwickelt werden, die eine gute Skalierung erwarten lassen. Einheitliche Melaminharzpartikel von ca. 1 µm Größe mit inneren Oberflächen von mehr als 300 m2/g können in Abwesenheit von organischen Lösungsmitteln durch eine Dispersionspoly‐kondensation in Wasser hergestellt werden. Interessanterweise wurden im Rahmen des Projekts auch Wege zu alternativen Morphologien (z.B. Gele bzw. Schäume) gefunden, die das Anwendungsspektrum erweitern können. Die Materialien wurden bezüglich ihrer Eignung als Adsorbermaterialien für die Entfernung von Sulfat‐ oder Phosphationen oder auch Schwermetallen aus wässrigen Lösungen grundlegend untersucht. Sulfat wird zu einer zunehmenden Belastung von Wässern (z.B. beschleunigte Korrosion). Phosphate stehen als wichtige Verbindung für eine Reihe von Prozessen im Spotlight und Wege zur Phosphatrück‐ gewinnung werden aktiv gesucht. Die hergestellten Materialien können das Portfolio von vorhandenen Materialien zur Wasseraufbereitung ergänzen und zeigen hohes Potential, was jedoch noch genauer untersucht werden muss. In den Analysen wurden unerwartete Effekte gefunden, die ebenfalls einer weiteren Untersuchung bedürfen, bevor die für die hier hergestellten Stoffe wirkenden Mechanismen als verstanden gelten können. Erste Tests zeigten, dass die Materialien auch zur Entfernung von organischen Spurenschadstoffen aus Wasser interessant sein könnten – aber auch dazu sind weitere und detaillierte Experimente nötig. Die im Projekt entwickelten Synthesewege sollten die Bereitstellung der dazu nötigen Materialmengen nun leicht ermöglichen.
Publications
- (2017) Synthesis of mesoporous poly(melamine-formaldehyde) particles by inverse emulsion polymerization. Journal of colloid and interface science 498 335–342
Schwarz, Dana; Weber, Jens
(See online at https://doi.org/10.1016/j.jcis.2017.03.064) - “Mesoporous melamine resins: Shape control and adsorption properties”. 11.08.2014, 248th ACS National Meeting, San Francsisco, USA
Dana Schwarz, Jens Weber
- "Nanoporous Poly(Melamine Formaldehyde) Networks by Aqueous Dispersion Polycondensation - Synthesis and Adsorption Properties", Macromol. Mater. Eng. 2015, 300, 531‐541
Schwarz, D.; Weber, J.
(See online at https://doi.org/10.1002/mame.201400330) - "Waterborne Colloidal Polymer/Silica Hybrid Dispersions and their Assembly into Mesoporous Poly(Melamine‐Formaldehyde) Xerogels", Langmuir 2015, 31, 8436–8445
Schwarz, D.; Weber, J.
(See online at https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.5b00990) - “Nanoporous Melamine Resin Materials: Synthetic Strategies, Shape Control and Adsorption Properties”, Universität Potsdam 2015
Dana Schwarz
