Neo-activated carbon fiber for water treatment

Abstract

Ziel des FuE-Vorhaben war die Entwicklung eines Aktivierungsverfahrens für Carbonfasermaterialien, so dass diese Fasern anschlieflend eine Affinit‰t zur Sorption von Mikroschadstoffen aufweisen und als Ausgangsmaterial für die Fertigung von textilen Filterelementen zur Trinkwasseraufbereitung eingesetzt werden können. Dazu wurde Basiswissen zur thermischen, chemischen und physikalischen Aktivierung unterschiedlicher Carbonfasermaterialien und analytisches Fachwissen zur Untersuchung der Sorptionseffekte zusammengeführt und das folgende Know-how erarbeitet: • Die besten Effekte liefert die thermische Aktivierung bei 600 ∞C unter Stickstoffatmosphäre. Dieses Verfahren führt zu mikroporösen Carbonfasermaterialien bei weitestgehender Beibehaltung der Fasereigenschaften. • Erarbeitung einer Analysenmethode zur Bewertung der Sorptionsleistung anhand der Modellsubstanz Methylenblau. Für diese Modellsubstanz konnte mit den thermisch aktivierten Carbonfasern eine Adsorptionsrate von 80 % erreicht werden. • Entwicklung einer Analysenmethode für den Referenzschadstoff Bishenol A. Es wurden Adsorberkapazitäten von 4,6 mg BPA / g Adsorber f¸r die thermisch aktivierten Carbonfasern gefunden. • Aufbau einer geeigneten Spurenanalyse zur quantitativen Bestimmung von Mikroschadstoffen in einer komplexen Abwassermatrix. Diese nutzt das LCMS-8050 von Shimadzu. • Im Schadstoffscreening mit neun unterschiedlichen pharmazeutischen Wirkstoffen werden Adsorptionsraten oberhalb von 99 % gefunden. Jedoch variieren die Adsorberkapazitäten für die unterschiedlichen Carbonfasermaterialien und die Affinitäten zur Sorption der verschiedenen Wirkstoffe sind unterschiedlich stark ausgeprägt. • Durch pH-Verschiebungen in ein stark alkalisches oder saures Milieu können die adsorbierten Schadstoffe desorbiert und die Carbonfasermaterialien erneut zur Adsorption eingesetzt werden. • Aus den aktivierten Carbonfasermaterialien können textile Filterelemente gefertigt werden, die als Kernstück in einen Filtermodul verbaut zur Entfernung von Mikroschadstoffen bei der Wasseraufbereitung genutzt werden könnten.