Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hier wird getrennt, was nicht zusammen gehört

14.05.2013
Chemiker der TU Chemnitz entwickeln Zeolithmembranen zur Stofftrennung mit optimierten Eigenschaften

Beim Kaffeekochen lässt die Filtertüte das flüssige Getränk durch, die Kaffeekörner hält sie zurück. Dieser Vorgang ist ein alltägliches Beispiel eines Membrantrennverfahrens: Der Kaffeefilter ist eine Membran, die Partikel und Flüssigkeit voneinander trennt.

Membrantrennverfahren gelten als besonders schonende und energieeffiziente Methoden zur Trennung von Gemischen. Moderne Spezialmembranen vermögen nicht nur Partikel von Flüssigkeiten zu trennen, sondern auch Substanzen anhand der Eigenschaften ihrer Moleküle voneinander zu unterscheiden. Sie können so zum Beispiel Sauerstoff oder Kohlendioxid von Stickstoff, aber auch Alkohol oder Salz von Wasser trennen. Folglich werden Membrantrennverfahren heutzutage zur Gasreinigung, Konzentration von Bioalkohol und zur Wasserentsalzung eingesetzt. Eine vielversprechende Materialklasse zur Herstellung solcher Membranen sind Zeolithe. Forscher am Institut für Chemie der Technischen Universität Chemnitz haben ein neues Verfahren zur Herstellung solcher Zeolithmembranen entwickelt.

Zeolithe sind anorganische Materialien, enthalten also keinen Kohlenstoff. Sie haben eine starre Gerüststruktur. Diese enthält einheitliche Hohlräume, die in der Größe passende Moleküle durchlassen, zu große Moleküle jedoch ausschließen. Aufgrund dieser Eigenschaften werden sie auch als Molekülsiebe bezeichnet. Bekannt sind Zeolithe als Trockenhaltemittel zum Beispiel in der Versandverpackung elektronischer Geräte und als weichpflegende Mineralien, die zur Wasserentkalkung Waschmitteln zugegeben werden. Aus Zeolithen können sehr gute Trennmembranen hergestellt werden. Allerdings ergibt sich ein grundsätzliches Problem: Die erwünschte starre Gerüststruktur, die dafür sorgt, dass die Hohlräume im Inneren des Zeolithes stabil bleiben, bewirkt auch, dass Zeolithmembranen vergleichsweise spröde sind, also leicht Risse bekommen und so unbrauchbar werden.

Genau hier setzen die Chemnitzer Chemiker an: "Das neue Herstellungsverfahren beruht darauf, dass wir spröde Zeolithpartikel mit günstigen Trenneigenschaften und ein aushärtbares Öl auf einer Wasseroberfläche nebeneinander ausbreiten", beschreibt Ina Kiesow, Doktorandin an der Professur Physikalische Chemie und an der Entwicklung maßgeblich beteiligt. "Hierbei ordnen sich die Partikel und das Öl durch Selbstorganisation so an, dass sie eine gemischte Schicht bilden, in der jedes Partikel seitlich lückenlos vom Öl eingefasst ist, aber oben und unten daraus herausragt", erklärt sie weiter. Durch Aushärten des Öls zu einem bruchstabilen Kunststoff entsteht eine Membran. Ihre mechanischen Eigenschaften kommen denen des Kunststoffes nahe. Die guten Trenneigenschaften der Partikel bleiben dabei erhalten.

"Die neue Membran ist vergleichsweise robust und zeigt Trenneigenschaften, die denen der Zeolithe entsprechen", fasst Lutz Reinhardt zusammen. Er ist ebenfalls als Doktorand an der Professur Physikalische Chemie an der Entwicklung beteiligt und berichtet: "Wir haben zur Zeit ein beispielhaftes System realisiert und dieses zur Lufttrocknung verwendet. Nun gilt es, die vielfältigen Variationsmöglichkeiten in Struktur und Eigenschaften der beiden Bestandteile zu nutzen." Durch eine Kombination entsprechend ausgewählter Eigenschaften beider Materialien wollen die TU-Chemiker Membranen für unterschiedliche Trennaufgaben erzeugen. "Die neuen Membranen werden sicherlich eine Anwendung in der Gastrennung, Wasserreinigung und Wasserentsalzung finden können", so Reinhardt.

Die ersten Ergebnisse der Chemnitzer Forschergruppe wurden in den amerikanischen Fachzeitschriften "Journal of the American Chemical Society" und "Langmuir" veröffentlicht.

Die beiden Publikationen:

Ina Kiesow, Dawid Marczewski, Lutz Reinhardt, Marcel Mühlmann, Mario Possiwan, Werner A. Goedel: "Bicontinuous zeolite-polymer-composite membranes prepared via float-casting", Journal of the American Chemical Society 2013, 135, 4380-4388; DOI: 10.1021/ja311785f

Marcel Mühlmann, Annemarie Magerl, Werner A. Goedel: "Preparation of Composite Membranes with Bicontinuous structure", Langmuir 2012, 28, 8197-8204; DOI: 10.1021/la300355h

Weitere Informationen erteilt Prof. Dr. Werner A. Goedel, Telefon 0371 531-31713, http://www.tu-chemnitz.de/physchem. Bei ihm können auch die beiden Fachartikel angefordert werden.

Katharina Thehos | Technische Universität Chemnitz
Weitere Informationen:
http://www.tu-chemnitz.de/physchem

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise