Solarbetriebener Abbau von Spureschadstoffe im Wasser durch neuartige fotokatalytische Polymermembranen mit aktiver Porphyrin- Oberflächenschicht (SOLEMBA)

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Bryce Richards; Professorin Dr.-Ing. Andrea Iris Schäfer
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 500108120

Das Hauptziel des SOLEMBA-Projekts ist die Entwicklung einer kleinen Plattform im Labormaßstab für die Spurenschadstoffe-Entfernung mittels eines fotokatalytischen Ultrafiltrationsreaktors, bei dem der Fotodegradationsprozess durch Singulett-Sauerstoff (1O2) eingeleitet wird. Singulett-Sauerstoff wiederum wird innerhalb der Membranporen durch Bestrahlung organischer Fotosensibilisatoren mit sichtbarem Licht erzeugt. Diese Plattform baut auf ermutigenden vorläufigen Ergebnissen der Antragsteller auf und wird Folgendes beinhalten i) Herstellung von fotokatalytischen UF-Membranen auf der Basis kommerziell erhältlicher Ultrafitrationsmembranen aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polytertafluoretylen (PTFE) sowie kommerziell erhältlicher organischer Fotosensibilisatoren (PS), wie fluorierte Porphyrine und Phthalocyanin; ii) Untersuchung der Fotostabilität sowohl der PS- als auch der UF-Membranen unter simulierter Sonneneinstrahlung; iii) fotokatalytische Entfernung von Steroidhormon-Spurenschadstoffe mit Konzentrationen von nur einigen ng/L in einem speziell angefertigten fotokatalytischen Membranreaktor (PCM); iv) systematische Untersuchung des Spurenschadstoffe-Fotodegradierens unter Verwendung variabler Parameter (Lichtintensität, Mikroverunreinigungsmittelkonzentration, Temperatur, pH-Wert und Durchflussrate der Einsatzlösung); und v) Untersuchung des Einflusses realer Wasserverschmutzungen wie natürliche organische Stoffe oder Huminstoffe, die durch Oberflächenbedeckung oder/und Singulett-Sauerstoff-Abschreckung den Prozess der Photodegradation hemmen können. Die Entfernung von Spurenschadstoffe in der PCM weist deshalb erhebliche Vorteile auf: - die Entfernung durch in-situ Fotozersetzung von Spurenschadstoffe signifikant verbessert; - den Einsatz von energieeffizienten Niederdruck-UF-Membranen nutzt; - die Nutzung von Sonnenlicht für den Abbau von Spurenschadstoffe ermöglicht; und - löst potenziell das Problem der zurückgehaltenen Spurenschadstoffe im Konzentrat, das einer weiteren Behandlung bedarf.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Andrey Turshatov