Entwicklung eines neuen Verfahrens für die Wasserenthärtung auf der Basis eines elektrochemischen Ionenaustauschers

Bild Forschungsprojekt
Laufzeit: 01.11.2001 - 30.04.2004
Partner: -
Geldgeber: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V.
Bearbeiter: Dr. Claudia Weidlich
Arbeitsgruppe: Elektrochemie

Projektziel

In diesem Forschungsprojekt wurde ein neuartiges Verfahren zur Wasserenthärtung technisch umgesetzt. Bei diesem Verfahren handelt es sich um einen elektrochemisch schaltbaren Ionenaustauscher auf der Basis leitfähiger Polymere, der ohne den Zusatz von Chemikalien und ohne die Elektrolyse des Wassers regeneriert werden kann.

Vorgehensweise

Verschieden modifizierte leitfähige Polymere wurden auf ihre Ionenaustauscher-Eigenschaften hin untersucht und im Labormaßstab unter definierten elektrochemischen Bedingungen sowie in einem praxisnahen Versuchsstand getestet. Damit die Wasserenthärtung im kontinuierlichen Betrieb durchgeführt werden kann, wurde eine spezielle Zellanordung entwickelt. Die Austauschkapazität und Selektivität der neuartigen Ionenaustauscher wurde optimiert und mit herkömmlichen Ionenaustauschern verglichen. In Langzeitexperimenten wurde die Ionenaustauschfähigkeit, elektrochemische Regenerierbarkeit und Stabilität untersucht. Im Hinblick auf den Einsatz in der Wasserbehandlung wurde auch die Toxizität und Umweltverträglichkeit der Polymere überprüft.

Stand der Arbeiten

Redoxprozesse leitfähiger Polymere sind mit Ionenaustauschvorgängen verbunden. Modifiziert man Polypyrrol durch den Einbau von Polystyrensulfonat-Anionen erhält man einen elektrochemisch schaltbaren Kationenaustauscher. Das Kationen austauschende Polymer wurde in Versuchskreisläufen polarisiert und die Änderung der Calcium-Konzentration bestimmt. Die durchgeführten Messungen zeigen, dass bei negativer Polarisation die Calcium-Konzentration in der Lösung sinkt, da Calcium-Kationen in das reduzierte Polymer aufgenommen werden. Durch positive Polarisation werden die Calcium-Kationen wieder an die Lösung abgegeben und das Polymer ist regeneriert.

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