Technologien & Verfahren (inkl. Modelle, Tools, Analytik)

Membranen zur Filtration und Analyse von Mikroplastik

janna.vakili@ecologic.eu — Fri, 06 Aug 2021 11:50:14 +0000

Membranen zur Filtration und Analyse von Mikroplastik janna.vakili@e… Fr, 08/06/2021 - 13:50

Titelbild

Aluminiumoxidfilter, erhältlich mit Porengrößen ab 25 nm bis zu 350 nm in verschiedenen Maßen

Beschreibung

Die Aluminiumoxid- und Siliziummembranen besitzen exakte Porendurchmesser und erlauben eine genaue Filtration und Abtrennung verschiedenster Partikelgrößen. Diese Partikel können für die Analyse auf dem Substrat verbleiben und direkt mittels Infrarot- bzw. Ramanspektroskopie untersucht werden.

Die Verschmutzung von Gewässern mit Plastikmüll ist ein Thema, dem weltweit zunehmend Aufmerksamkeit entgegengebracht wird. Während makroskopischer Müll in der Umwelt die Problematik sichtbar werden lässt, sind jedoch Mikroplastikpartikel ein größeres Risiko für die Gesundheit von Tieren und Menschen, da die gängigen Polymere in der Regel nicht biologisch abbaubar sind und damit in hohem Maße langlebig in der Umwelt erhalten bleiben.

SmartMembranes bietet geeignete Filtermembranen aus Aluminiumoxid und Silizium, die zum einen die Separation der Mikroplastikpartikel erlauben und zum anderen gleichzeitig als Substratträger für die Untersuchung der Proben dienen. Die Kombination von Filter und Analysesubstrat vereinfacht somit den Analyseprozess und minimiert Verluste des Filtrats.

Die Analyse solcher Partikel wird überwiegend mittel Raman- bzw. Infrarotspektroskopie durchgeführt. Die Signalauswertung wird hierbei nicht von den Membranen gestört, welche keine eigenen Signale im betrachteten Bereich besitzen.

Die Aluminiumoxidmembranen werden mit Porendurchmessern ab 25 nm bis hin zu 350 nm, die Siliziummembranen mit Porendurchmessern ab 1 µm bis zu 17 µm angeboten. Die Dicke, die Porosität sowie die Substratgrößen sind variabel und können neben dem Standardangebot auch kundenspezifisch angepasst werden.

Die Membranen sind mit allen handelsüblichen Spektrometern verwendbar und finden überwiegend Anwendung in der Untersuchung von Trinkwasser, Lebensmitteln und Kosmetika sowie in der Wasseranalyse von Meeren, Seen oder Flüssen.

Weiterführende Links

SmartMembranes GmbH

Verbundprojekt

RUSEKU

Jahr

2021

Ergebnistyp

Technologien & Verfahren (inkl. Modelle, Tools, Analytik)

Publikationstyp

Ergebnis

Mikroliterfiltertiegel der Firma Gebr. Kufferath AG (GKD) zur Probenfiltration und direkten Messung mittels Thermischer Analyse

janna.vakili@ecologic.eu — Fri, 06 Aug 2021 11:41:49 +0000

Mikroliterfiltertiegel der Firma Gebr. Kufferath AG (GKD) zur Probenfiltration und direkten Messung mittels Thermischer Analyse janna.vakili@e… Fr, 08/06/2021 - 13:41

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Mikroliterfiltertiegel mit Porenweite 5 µm (Höhe 10 mm, Breite 13 mm)

Beschreibung

2 in1: Messfiltertiegel als innovatives Zubehör für Mikroplastik-Analysen mit der ThermoDesorption/Extraktion-Gaschomatographie/Massenspektrometrie (TED-GC/MS). Der Tiegel dient als Filtrationssieb und gleichzeitig als Messtiegel. Eine Überführung des Filterrückstandes in den Messtiegel wird überflüssig.

Mikroplastik-Massengehalte können mit der TED-GC/MS bestimmt werden. Dabei wird eine repräsentative Probenmenge (bis zu 100 mg) in der Thermowaage unter inerten Bedingungen von 25 – 600 °C extrahiert, die entstehenden Zersetzungsgase mit einem Festphasenabsorber in die GC/MS überführt und die polymerspezifischen Zersetzungsprodukte detektiert. Bestimmt werden Polymer-Massengehalte, was eine Grundlage für Monitoring und Rechtsvorschriften bildet.

Eine Herausforderung waren bisher Proben mit sehr kleinen Frachten, wie z. B. Flaschenwasser, Trinkwasser oder Luftfilterproben, da die resultierenden Siebrückstände sehr gering sind. Eine quantitative und kontaminationsfreie Übertragung der Probe in die Messtiegel der Thermowaage war nahezu unmöglich.

Dieses Problem ist mit den neuen Mikroliterfiltertiegeln gelöst. Diese bieten die Möglichkeit die Filtration in dem gleichen Gefäß durchzuführen, mit welchem auch die Messung stattfindet. Der Schritt der Überführung der Probe von Filtersieb in den Messtiegel entfällt. Nur so kann eine quantitative Messung erfolgen.

Die Tiegel bestehen komplett aus Edelstahl, sind damit auch bei 600 °C thermisch stabil und wiederverwendbar. Das Filtermaterial ist ein Tressengewebe mit 5 µm Porenweite. Sie sind etwa 10 mm hoch und haben einen Durchmesser von 13 mm. Filtriert werden kann über eine labortypische Vakuumfiltrationsapparatur, bei der die Tiegel mit Hilfe einer kleinen Lochscheibe (50 mm Durchmesser) eingesetzt werden.

Die Tiegel wurden im Verbundprojekt RUSEKU erfolgreich an Flaschenwasser, Trinkwasser und Oberflächenwasser getestet.

Weiterführende Links

Gebr. Kufferath AG (GKD)

Verbundprojekt

RUSEKU

Jahr

2021

Ergebnistyp

Technologien & Verfahren (inkl. Modelle, Tools, Analytik)

Publikationstyp

Ergebnis

Mehrschichtfilter zur mechanischen Abscheidung von Feststoffen

janna.vakili@ecologic.eu — Thu, 05 Aug 2021 12:57:36 +0000

Mehrschichtfilter zur mechanischen Abscheidung von Feststoffen janna.vakili@e… Do, 08/05/2021 - 14:57

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Envopur® mit Filterverrohrung

Beschreibung

Die Filtration ist eines der ältesten bekannten Wasseraufbereitungsverfahren. Sie ist ein sehr effektives und kostengünstiges Verfahren, das sich durch große Robustheit und Flexibilität auszeichnet. Es gibt eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten.

Die Filtration ist ein Verfahren zur mechanischen Abtrennung von Feststoffen. Als Filtermedium kommen unterschiedliche Materialien zum Einsatz, in erster Linie Schüttungen aus Sand, Kies oder anderen körnigen Stoffen wie z.B. Hydroantrazit und Bims. Die Mehrschichtfilter werden als Druckfilter von oben nach unten betrieben. Dabei unterscheidet man verschiedene Prozessschritte im Verlauf eines Filtrationszyklus. Bei der Filtration durchströmt das zu reinigende Wasser die Filtertragschicht mit einer bestimmten Geschwindigkeit. Während der Filtration belädt sich die Filterschüttung mit Feststoffen und es erfolgt durch „Verstopfung“ ein Differenzdruckanstieg über das Filtermedium. Schmutzpartikel werden hierbei in den Hohlräumen des Filtermediums angelagert. Durch das Rückspülen des Filters können die Hohlräume von den Schmutzpartikeln gelöst werden.

Mehrschichtfilter können in nahezu allen Bereichen eingesetzt werden um ungelöste Feststoffe zurückzuhalten. Beispielsweise kommen sie bei der chemisch-physikalischen Abwasser- und Recyclingwasseraufbereitung zur Feinfiltration vor der Endkontrolle, zur Aufbereitung von Oberflächen- und Grundwasser und bei der Kühlwasseraufbereitung zum Einsatz. Bei ReUse-Anwendungen werden Mehrschichtfilter häufig als erste Stufe, zur Weiterbehandlung mittels Ultrafiltration und Umkehrosmose eingesetzt.

Weiterführende Links

EnviroChemie GmbH

Verbundprojekt

EmiStop

Jahr

2021

Ergebnistyp

Technologien & Verfahren (inkl. Modelle, Tools, Analytik)

Publikationstyp

Ergebnis

Chemisch-Physikalischer Chargenreaktor Split-O-Mat® SOM 300–1500 F

janna.vakili@ecologic.eu — Thu, 05 Aug 2021 12:36:42 +0000

Chemisch-Physikalischer Chargenreaktor Split-O-Mat® SOM 300–1500 F janna.vakili@e… Do, 08/05/2021 - 14:36

Titelbild

Split-O-Mat® SOM 300 -1500 F. Bildnachweis: EnviroChemie GmbH

Beschreibung

Die Abwasserbehandlungsanlagen Split-O-Mat® SOM 300 – 1500 F behandeln Abwässer mittels chemisch-physikalischer Prozesse und entfernen anorganische und organische Abwasserinhaltsstoffe mittels einer Verfahrenskombination aus Fällung, Flockung und Sedimentation sowie anschließender Schlammabtrennung. Die Technologie wurde im Rahmen des Projekts EmiStop entwickelt.

Die Abwasserbehandlungsanlagen Split-O-Mat® SOM 300 – 1500 F sind besonders geeignet für die Behandlung von Abwässern mit gelösten und partikulären Schadstoffen. Durch chemisch-physikalische Behandlungsprozesse entfernen sie anorganische und organische Abwasserinhaltsstoffe. Das Chargenvolumen von 300 – 1.500 l kann mit einem Split-O-Mat® abgedeckt werden. Eine hohe Prozessstabilität wird durch Asic® Mess- und Regeltechnik, Siemens S7-1215 Steuerung mit Split-O-Mat®-Bedienungssoftware und Asic®Touch-Screen-Panel 9“ Color garantiert. Durch Zugabe von Flüssigchemikalien ECSO und pulvrigen Reaktionsspaltmittel Envifloc® werden die im Abwasser enthaltenen Schadstoffe durch Fällung und Flockung in filtrierbaren Schlamm überführt. Die Entwässerung und Schlammabtrennung erfolgt über einen EnviroChemie-spezifischen Bandfilter mit Filtervlies oder optional mittels einer Kammerfilterpresse. Die intelligente EC-Steuerung reduziert hierbei die Chemikalienverbräuche sowie den Schlammanfall. Die Emulsionstrennanlagen können vorgefertigt im Plug & Play-Modus geliefert werden, sodass sie schnell angeschlossen und in Betrieb genommen werden können.

Die Behandlung der Abwässer mit der Split-O-Mat® Anlage sichert die Einhaltung der Grenzwerte in Bezug auf pH-Wert, Kohlenwasserstoffe und Schwermetalle. CSB- und BSB-Werte werden in hohem Maße abgesenkt. Erfolgreich eingesetzt wird das Verfahren in der Metall-, Druck-, Farb-, Lack-, Beschichtungs- und Entsorgungsindustrie, sowie auf Waschplätzen für Fahrzeuge und Teilereinigungen.

Verbundprojekt

EmiStop

Jahr

2021

Ergebnistyp

Technologien & Verfahren (inkl. Modelle, Tools, Analytik)

Publikationstyp

Ergebnis

Membranverfahren Envopur® Ultrafiltration zur Behandlung von Abwasser

janna.vakili@ecologic.eu — Thu, 05 Aug 2021 12:14:03 +0000

Membranverfahren Envopur® Ultrafiltration zur Behandlung von Abwasser janna.vakili@e… Do, 08/05/2021 - 14:14

Titelbild

Envopur® Ultrafiltrationsanlage mit Monteur. Bildnachweis: EnviroChemie GmbH

Beschreibung

Die von EnviroChemie entwickelten Verfahren zur Envopur® Ultrafiltration sind so konzipiert, dass eine gezielte Abtrennung von eingetragenen Verschmutzungen durch die Filtrationsmembran erfolgt und Ihnen bei der Abwasser- beziehungsweise Brauchwasseraufbereitung optimale Ergebnisse geliefert werden.

Durch Membrantrennverfahren werden mittels spezieller Membran gelöste und ungelöste Stoffe zurückgehalten. Die von der Membran zurückgehaltenen Stoffe werden in der Regel im Konzentratstrom aufkonzentriert, das Filtrat hingegen ist weitgehend frei davon. Der Membrankörper einer Ultrafiltration besteht aus einer trennaktiven Schicht mit Poren im Submikronenbereich und einer offenporigen Stützschicht. Für die Ultrafiltration werden Poren mit der Größe von 0,01 – 0,01 µm eingesetzt. Durch die Porengröße der Membran, können nur bestimmte Moleküle die Membran passieren, somit können Schmutzpartikel abgetrennt werden.

Durch die Ultrafiltration ist die Abtrennung von kolloidalen und ungelösten Stoffen möglich. So können beispielsweise Mikropartikel, Schwebstoffe, Kohlenwasserstoffe und Bakterien zurückgehalten werden. Die Grenzwerte von CSB- und BSB-Werten können durch eine Aufbereitung mit der Envopur® Ultrafiltration eingehalten werden.

Dieses spezielle Membranverfahren wurde im Rahmen des Verbundprojekts EmiStop erarbeitet und dient beispielsweise der Rückhaltung von Biomasse, kann die Standzeit von Entfettungsbädern verlängern, wird im Recycling von Abwässern angewendet, die beim Gleitschleifen entstehen, und spaltet Öl-Wasser-Emulsionen, wie zum Beispiel Kompressoren-Kondensat. Ultrafiltrationsmembranen stellen ebenfalls eine absolute Partikelbarriere für Mikroplastik da und halten dieses zuverlässig zurück. Dies sind nur einige Anwendungsbereiche, in denen Envopur® Ultrafiltrationsverfahren Kreisläufe im Wassermanagement wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll schließen.

Weiterführende Links

EnviroChemie GmbH

Verbundprojekt

EmiStop

Jahr

2021

Ergebnistyp

Technologien & Verfahren (inkl. Modelle, Tools, Analytik)

Publikationstyp

Ergebnis

Laser gebohrte Siliziumfilter für den Einsatz zur Mikroplastikfilterung und als spektroskopisches Analysesubstrat

janna.vakili@ecologic.eu — Fri, 16 Jul 2021 09:01:02 +0000

Laser gebohrte Siliziumfilter für den Einsatz zur Mikroplastikfilterung und als spektroskopisches Analysesubstrat janna.vakili@e… Fr, 07/16/2021 - 11:01

Titelbild

Laserprozessierter Siliziumfilter für die Analyse von Mikroplastik-Partikeln, Bild: Fraunhofer CSP

Beschreibung

Mikroplastikpartikel im Wasser sind ein zunehmendes Problem für die Umwelt. Ein smartes Silizium-Wafer-basiertes Filtersystem, mit dem sich die Belastung von Gewässern schneller und einfacher messen lässt, entwickelte das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP gemeinsam mit Partnern im Projekt RUSEKU.

Für die systematische Untersuchung zu Quellen, Transportwegen und Auswirkungen in der Umwelt fehlen momentan Verfahren zur effizienten und zuverlässigen Probennahme. Insbesondere selektive Filter für die Mikroplastik-Schnellanalytik werden benötigt.

Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP in Kooperation mit der SmartMembranes GmbH bietet smarte Filtersysteme für die Mikroplastik-Schnellanalytik auf der Basis von Silizium und alternativen Materialien (Al2O3, Glas). Die Filter (pat. pend.) sind Bestandteil eines speziellen Kaskadenfiltersystem als zentraler Baustein für ein zukünftiges einheitliches und unkompliziertes Verfahren zur Entnahme von Proben. Zusätzlich sind die »Smart Sampling«-Filter geeignet für die nachfolgende Mikroplastik-Schnellanalytik zur Bestimmung von Partikelgrößen und Plastiksorten.

Verbundprojekt

RUSEKU

Jahr

2021

Ergebnistyp

Technologien & Verfahren (inkl. Modelle, Tools, Analytik)

Schlagworte

Analysenmethodik