Neue Membrantechnologie könnte zu effektiveren und effizienteren Wasseraufbereitungssystemen führen

Ein Forscherteam der NYU Abu Dhabi (NYUAD) hat einen neuartigen Ansatz entwickelt, der Mikrowellentechnologie nutzt, um eine neue Art von Membran, die Wasser wirksam von einer breiten Palette von Verunreinigungen reinigt, einfacher zu synthetisieren und zu optimieren.

Die Membransynthese dauert nur wenige Minuten und ist damit eine der schnellsten Methoden zur Herstellung von Membranen mit kovalenten organischen Gerüsten (COF). Diese Membranen fungieren als Filter in Geräten, die verschmutztes Wasser von bestimmten Schadstoffen reinigen und so seine Wiederverwendung in verschiedenen Anwendungen ermöglichen – eine wichtige Entdeckung in einer Zeit, in der eine effiziente Abwasserbehandlung in einer von Wasserknappheit bedrohten Welt unverzichtbar wird.

Die neue doppelseitige Membran, die sich durch ihre einzigartigen superhydrophilen und nahezu hydrophoben Oberflächen auszeichnet, ermöglicht eine effiziente Entfernung von Verunreinigungen wie Ölen und Farbstoffen aus dem Wasser. Diese Doppelfunktion verbessert nicht nur den Filtrationsprozess, sondern verleiht den Membranen auch starke antibakterielle Eigenschaften, die für eine langfristige Nutzbarkeit und Wirksamkeit entscheidend sind.

Veröffentlicht in Zeitschrift der American Chemical SocietyDie Studie mit dem Titel „Tunable Wettability of a Dual-Faced COF Membrane for Enhanced Water Filtration“ stellt diesen neuartigen Ansatz vor, der von Farah Benyettou und Asmaa Jrad unter der Leitung von Ali Trabolsi, Professor für Chemie und Co-Principal Investigator am NYUAD Water Research Center, entwickelt wurde. Die Methode des Teams umfasst eine einstufige, mikrowellenvermittelte Synthese, die an der Flüssigkeits-Wasserdampf-Grenzfläche stattfindet und eine präzise Kontrolle der Membraneigenschaften ohne die Notwendigkeit nachträglicher Modifikationen ermöglicht.

„Durch Feinabstimmung der Reaktionszeit können wir die Dicke der Membran sowie ihre hydrophilen und hydrophoben Eigenschaften anpassen“, erklärt Benyettou.

„Dank dieser Fähigkeit können wir die Membran gezielt auf verschiedene Arten von Wasserschadstoffen zuschneiden und so sowohl die Effizienz als auch die Geschwindigkeit der Wasserreinigung deutlich verbessern“, erklärt Jrad.

Die vom Team der NYU Abu Dhabi entwickelten COF-Membranen weisen eine überragende Leistung bei der Entfernung von Öl aus Öl-in-Wasser-Gemischen auf und zeichnen sich dank ihrer mehrschichtigen Struktur und gleichmäßigen Porosität durch einen außergewöhnlichen Wasserdurchfluss aus. Darüber hinaus sind diese Membranen herkömmlichen Polymermembranen in Bezug auf die Beständigkeit gegen organische Verschmutzungen überlegen, eine häufige Herausforderung bei membranbasierten Wasserfiltersystemen.

Diese Technologie stellt einen bedeutenden Fortschritt bei der Synthese hochwertiger, kristalliner, freistehender COF-Membranen dar.

„Unsere Methode vereinfacht nicht nur den Produktionsprozess, sondern verbessert auch die Trennleistung der Membranen und bietet damit eine vielversprechende Lösung für kritische Herausforderungen der Wasseraufbereitung weltweit“, fügte Trabolsi hinzu.