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Einsatz von Kohlenstoffnanoröhrenfiltern zur Wasseraufbereitung
Art der Abschlussarbeit
Bachelor
Autoren
- Probst, Corinna
Betreuer
- Prof. Dr. André Lerch
- Dr. Kristin Kerst
Weitere Betreuer
Dr.-Ing. Alexander Aman (NanoFract)
Abstract
Kohlenstoffnanoröhren (CNT) werden aus Grafit hergestellt. Sie besitzen eine Vielzahl an besonderen Eigenschaften, weshalb sie seit mehreren Jahren Gegenstand zahlreicher Studien sind. Die Anwendungsgebiete solcher Nanoröhren sind sehr weitreichend von der Verwendung in der Medizin über den Einsatz in der Messtechnik sowie die Nutzung als Filtermaterial in der Trinkwasseraufbereitung und Abwasserreinigung. Die Kohlenstoffnanoröhren werden vor allem wegen ihren besonderen physikalischen und chemischen Eigenschaften geschätzt. Besonders ihre hohe Stabilität und ihre Flexibilität bei der Anwendung und die große spezifische Oberfläche zeichnen die Kohlenstoffnanoröhren aus (Jame und Zhou 2016).
In dieser Arbeit wurden die Kohlenstoffnanoröhrenfilter der Firma Nanofract charakterisiert und eine Literaturrecherche zum Stand der Technik durchgeführt. Um die CNT-Filter zu charakterisieren, wurde das Molecular Weight Cutoff (MWCO) des Filters bestimmt und die Filter unter einem Mikroskop betrachtet. Für die Bestimmung des MWCO wurde der TOC-Gehalt des Feeds mit dem des Permeats verglichen. Als Feed wurden unterschiedliche Dextranlösungen hergestellt. Beim MWCO konnte kein signifikanter Unterschied zwischen dem TOC-Gehalt des Feeds und des Permeats festgestellt werden, weshalb die Porengrößen der CNT-Filter größer als 500 kDa sein muss. Auf den mikroskopischen Aufnahmen sind Risse und Löcher auf dem CNT-Filter zuerkennen.
Zudem wurde der Rückhalt von polyvalenten Ionen mittels elektrischer Leitfähigkeitsmessung jeweils vor und nach der Filtration bestimmt. Dabei wies der CNT-Filter keinen Rückhalt gegenüber polyvalenten Stoffen auf. Mittels der Messung des Zeta-Potentials wurde die Oberflächenladung der CNT-Filter untersucht.
In dieser Arbeit wurden die Kohlenstoffnanoröhrenfilter der Firma Nanofract charakterisiert und eine Literaturrecherche zum Stand der Technik durchgeführt. Um die CNT-Filter zu charakterisieren, wurde das Molecular Weight Cutoff (MWCO) des Filters bestimmt und die Filter unter einem Mikroskop betrachtet. Für die Bestimmung des MWCO wurde der TOC-Gehalt des Feeds mit dem des Permeats verglichen. Als Feed wurden unterschiedliche Dextranlösungen hergestellt. Beim MWCO konnte kein signifikanter Unterschied zwischen dem TOC-Gehalt des Feeds und des Permeats festgestellt werden, weshalb die Porengrößen der CNT-Filter größer als 500 kDa sein muss. Auf den mikroskopischen Aufnahmen sind Risse und Löcher auf dem CNT-Filter zuerkennen.
Zudem wurde der Rückhalt von polyvalenten Ionen mittels elektrischer Leitfähigkeitsmessung jeweils vor und nach der Filtration bestimmt. Dabei wies der CNT-Filter keinen Rückhalt gegenüber polyvalenten Stoffen auf. Mittels der Messung des Zeta-Potentials wurde die Oberflächenladung der CNT-Filter untersucht.
Zugeordnete Forschungsschwerpunkte
- Membranverfahren der Trink- und Prozesswasseraufbereitung und Abwasserbehandlung
Schlagwörter
Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstoffnanoröhrenfilter, Bucky Paper, CNT-Filter, Wasseraufbereitung, Filtration, Molecular Weight Cutoff, Mikroskopie
Berichtsjahr
2020