Innovatives Nanosieb ermöglicht Trinkwasser

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Australische Wissenschaftler setzen
gezielt Metallorganische Gerüstverbindungen ein

Innovatives Nanosieb ermöglicht Trinkwasser
Neue Membran sorgt für sauberes Wasser (Symbolbild: terramara, pixelio.de)
27.06.2020 | Mit einem ultradünnen unsichtbaren Sieb entfernen Forscher der Monash University Ionen aller Art aus Wasser. Das gilt für giftige Schwermetalle wie Blei und Quecksilber, aber auch für Salz und andere Verunreinigungen. Selbst völlig verdrecktes Wasser lässt sich so trinkbar machen. Das zusammen mit Experten der Australischen Organisation für Nuklearwissenschaften und -technik (ANSTO) entwickelte Verfahren könnte für Millionen Menschen Trinkwasser ermöglichen.

Das nur 100 Nanometer dicke Sieb besteht aus einer Metallorganischen Gerüstverbindung (MOF), einem künstlichen Gebilde, dessen Metallatome - in diesem Fall geht es um Aluminium - von organischen Molekülen zusammengehalten werden. Die von den Australiern entwickelten MOFs sind nur eine Moleküllage dick und haben Poren in einer genau definierten Größe. Die Membran ist äußerst haltbar. In Tests war sie 750 Stunden lang in Betrieb, ohne an Wirkung einzubüßen. Zudem benötigt der Abtrennprozess nur wenig Energie.

 

"Aufgrund der hohen Porosität und der gleichmäßigen Porengröße haben MOFs gegenüber anderen Materialien große Vorteile bei der präzisen und schnellen Abtrennung von Schadstoffen", sagt Monash-Forschungsleiter Xiwang Zhang. Es sei jedoch eine große Herausforderung gewesen, extrem dünne Membranen herzustellen, die gegen Wasser widerstandsfähig sind. Normalerweise sind MOF-Membranen weitaus dicker, sodass der Energieaufwand zum Durchpressen von Wasser viel höher sei. Die neue Membran setzte Wasser kaum Widerstand entgegen. Andererseits halte sie nahezu 100 Prozent aller Ionen zurück. Sie sei auch geeignet, um Gasgemische zu trennen.

 

Röntgenstrahlbeugung genutzt

Bisher werden Membranen zur Gastrennung und Absonderung von Schadstoffen meist aus Kunststoff gefertigt. Das ist eine preiswerte Lösung, doch nicht befriedigend. Denn sie ist nicht in der Lage, Schadstoffe gezielt und sicher von Wasser abzutrennen. Um die Porengröße der MOFs zu vermessen, bedienten sich die Monash-Forscher des ANSTO-Teilchenbeschleunigers. Dort setzten sie das Debye-Scherrer-Verfahren ein. Die erzeugten Röntgenstrahlen werden von den Molekülen der Probe gestreut. Aus der Verteilung der Strahlen nach Passieren der Probe lässt sich dann die Struktur ermitteln. (pte)


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