Entwicklung von Beschichtungen aus leitfähigen Polymeren auf Membranen zur Verhinderung von Biofilmbildun und Verstärkung der Wirkung von Bioziden

Bild Forschungsprojekt
Laufzeit: 01.04.2005 - 30.09.2007
Partner: IWW Mühlheim
Geldgeber: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V.
Bearbeiterin: Dr. Claudia Weidlich
Arbeitsgruppe: Elektrochemie

Projektziel

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Biofilmbildung auf Membranen zu verhindern, zu verringern oder bereits gebildete Biofilme wieder abzulösen. Dazu sollen Membranen mit leitfähigem Polymer (z.B. Polypyrrol, Polythiophen oder Polyanilin) beschichtet und elektrochemisch
so polarisiert werden, dass die Bildung von Biofilmen gehemmt wird und sich eine synergistische Wirkung bei Biozideinsatz ergibt.

Das leitfähige Polymer kann als Kationen- oder Anionenaustauscher konfektioniert und seine Porosität so eingestellt werden, dass die Funktion der Membranen nicht beeinträchtigt wird.

Durch die Vermeidung oder Verminderung von Bioziden ist das neue Verfahren kostengünstiger und umweltfreundlicher. Die leitfähige Membranbeschichtung ermöglicht eine Verlängerung der Betriebszeiten der Membrananlage durch die Reduzierung oder den Wegfall von Desinfektionsmaßnahmen. Das Volumen des bei der Reinigung anfallenden Abwassers ist deutlich geringer und weniger stark belastet. Dadurch tritt eine weitere Kostenersparnis ein.

Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit dem IWW in Mülheim / Ruhr durchgeführt.

Stand der Arbeiten

Es wurden ein Polymerisationsverfahren und eine Zelle zur Beschichtung von Flachmembranen entwickelt und verschiedene Membranen, wie z.B. Kationenaustauscher-, Anionenaustauscher-, Ultrafiltrations- und Umkehrosmose-Membranen mit Polypyrrol beschichtet.

Die Beschichtungen wurden zunächst mit Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Cyclovoltammetrie charakterisiert. Dabei lassen sich die Polypyrrol-Schichten mit dem REM auf den Membranen gut darstellen und die Cyclovoltammogramme zeigen, dass die abgeschiedene Polypyrrol-Schicht elektrochemisch aktiv ist. Kontaktwinkel-Messungen am Wassertropfen zeigen, dass die Beschichtung zu einer Erhöhung der Hydrophilie der Membran führt.

Es wurden Tests zur Adhäsion von Mikroorganismen auf Edelstahlcoupons und mit Polypyrrol beschichteten Membranen in Abhängigkeit von verschiedenen Polarisationsbedingungen durchgeführt.

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