Effektiv fjernelse af steroidhormoner fra vand

Mikroforurenende stoffer forurener vandet verden over. Blandt dem er steroidhormoner, der ikke kan elimineres effektivt ved konventionelle processer. Forskere ved Karlsruhe Institute of Technology (KIT) har nu udviklet et innovativt filtreringssystem, der kombinerer en polymermembran med aktivt kul. Da størrelsen af ​​kulpartiklerne er meget lille, det er muligt at nå referenceværdien for 1 nanogram østradiol - det fysiologisk mest effektive østrogen - pr. liter drikkevand, der foreslås af Europa -Kommissionen. Den forbedrede metode er rapporteret i Vandforskning .

At forsyne mennesker med rent vand er en af ​​de største udfordringer i det 21. århundrede på verdensplan. Tit, drikkevand er forurenet med mikropollutanter. Blandt dem er steroidhormoner, der bruges som medicinske stoffer og præventionsmidler. Deres koncentration i en liter vand, til hvilket renset spildevand tilføres kan kun være et par nanogram, men denne lille mængde kan allerede skade menneskers sundhed og påvirke miljøet. På grund af molekylernes lave koncentration og lille størrelse, steroidhormoner er ikke kun vanskelige at opdage, men også svært at fjerne. Konventionelle spildevandsrensningsteknologier er ikke tilstrækkelige.

Professor Andrea Iris Schäfer, leder af KIT's Institute for Advanced Membrane Technology (IAMT) og hendes team har nu udviklet en innovativ metode til hurtig og energieffektiv eliminering af steroidhormoner fra spildevand. Deres teknologi kombinerer en polymermembran med aktivt kul. "Først, vand presses gennem en semipermeabel membran, der fjerner større urenheder og mikroorganismer, "Schäfer forklarer." Så, vand strømmer gennem laget af kulstofpartikler bagved, som binder hormonmolekylerne. "

På IAMT, forskere har videreudviklet og forbedret denne proces sammen med filterproducenten Blücher GmbH, Erkrath. Kolleger ved KIT's Institute of Functional Interfaces (IFG), Institute for Applied Materials (IAM), og Karlsruhe Nano Micro Facility (KNMF) understøttede denne videre udvikling ved at karakterisere materialet. Dette er rapporteret af forskerne i Vandforskning . "Vores teknologi gør det muligt at nå referenceværdien på 1 nanogram østradiol pr. Liter drikkevand foreslået af Europa -Kommissionen, "siger professoren i vandprocessteknik.

Partikelstørrelse og iltkoncentration er vigtige

Forskere studerede processerne i det aktive kullag mere detaljeret og brugte modificerede kulpartikler (polymerbaseret sfærisk aktivt kul-PBSAC). "Det hele afhænger af diameteren på kulpartiklerne, "Matteo Tagliavini fra IAMT forklarer. Han er den første forfatter til publikationen." Jo mindre partikeldiameteren er, jo større er den ydre overflade af det aktive kullag til rådighed til adsorption af hormonmolekyler. "

I et aktivt kullag med en tykkelse på 2 mm, forskerne reducerede partikeldiameteren fra 640 til 80 µm og det lykkedes at fjerne 96% af østradiol indeholdt i vandet. Ved at øge iltkoncentrationen i det aktive kul, adsorptionskinetikken blev yderligere forbedret, og en separationseffektivitet af estradiol på mere end 99% blev opnået.

"Metoden muliggør en høj vandgennemstrømningshastighed ved lavt tryk, er energieffektiv, og adskiller mange molekyler uden at producere skadelige biprodukter. Det kan bruges fleksibelt i systemer af variabel størrelse, fra hanen til industrielle faciliteter, "Siger Schäfer.