Wiener Chemiker ziehen Schadstoffe mit Nanoschwämmen aus dem Wasser

Mit einer äußerst dünnen Schicht spezieller organischer Gerüststrukturen, die auf einer nur eine Atomschicht schlanken Graphenschicht aufgebracht wird, gehen Wiener Forscher der Universität Wien auf die Jagd nach schädlichen Farbstoffen in Abwässern.
Die neue Materialklasse besticht durch ihre poröse Schwammstruktur und entsprechend viel Oberfläche.

Wiener Chemiker stellen "Covalent organic frameworks" vor

Der Vorteil der nanoporösen Materialien liegt darin, dass sie durch die vielen Löcher besonders viel Oberfläche auf kleinestem Raum bieten. Genau das braucht es, wenn etwa Schadstoffe aus Flüssigkeiten gefiltert werden sollen. Je mehr frei zugängliche Fläche das Material zu bieten hat, desto mehr Partikel können mit der Oberfläche reagieren, gebunden und herausgeholt werden.

Organische Farbstoffe waren Ziel des Teams der Uni Wien

Das Ziel des Teams in Wien um Changxia Li und Freddy Kleitz von der Fakultät für Chemie der Universität Wien waren organische Farbstoffe. Sie sind gut wasserlöslich, werden dort allerdings nicht abgebaut, und sind in einigen Fällen giftig bis krebserregend, heißt es am Montag in einer Aussendung der Uni Wien. "Es gibt heute verschiedene Wege, darunter Aktivkohle-Filter, um Wasser zu reinigen, aber bei der Effizienz bzw. Adsoprtionskapazität der Anwendungen gibt es noch Luft nach oben", so Li.

Wiener Wissenschaftler ziehen Schadstoffe mit Nanoschwämmen aus dem Wasser

Nach den Farbstoffen in der Größe zwischen 0,8 bis 1,6 Nanometern fischten die Wiener Wissenschafter mit COF aus eigener, neuartiger Fertigung. Diese besonderen Gerüstverbindungen ließen die Wiener Chemiker auf dem in den vergangenen Jahren aufgrund seiner besonderen Eigenschaften oft als "Wundermaterial" bezeichneten Graphen entstehen.

Umweltfreundliche Methode zur Bildung von COF

Man habe eine Methode entwickelt, mit der COF "vergleichsweise umweltfreundlich, unter Nutzung von Wasser" gebildet werden können. Die Wiener Wissenschafter konnten "quasi kleine 'Schwämme' designen, mit speziellen Porengrößen und Porenformen im Nanometerbereich sowie einer abgestimmten negativen Oberflächenladung, die sehr selektiv die positiv geladenen Zielmoleküle, also unsere Farbstoffe, aus dem Wasser herausziehen konnte. So wie der Schwamm das Wasser aufsaugt, nur dass es bei uns die Schadstoffe sind", so die Studienautoren.

Zusätzliche Adsorptionsstellen

Im Gegensatz zur Verwendung von COF-Pulver, wo die kleinen Kanäle im Inneren oft nicht mehr erreicht werden, weil das Material schon im äußeren Bereich von größeren Schadstoffmolekülen verstopft sein kann, ist das Graphen nur sehr dünn bewachsen. Das biete insgesamt mehr zugängliche Adsorptionsstellen. Dadurch könne das Filter-Potenzial für die organischen Schadstoffe besser ausgeschöpft werden. Zudem sei das Verbundmaterial relativ kostengünstig, weil dafür wenig Graphen gebraucht wird und der Filter nach dem Auswaschen der Schadstoffe wieder verwendet werden könne, heißt es von den Wiener Chemikern.

(APA/Red)