Membranen aus synthetischen Polymeren werden häufig für Trennprozesse in medizinischen und technischen Anwendungen eingesetzt. Hauptanwendungsgebiete sind z. B. Hämodialyse, Trinkwasser- und Abwasseraufbereitung, Getränke- und Lebensmittelindustrie (Klärfiltration, Sterilfiltration) oder Pharmaindustrie (Sterilfiltration). Hierbei haben sich die Mikro-, Ultra- und Nanofiltration sowie die Umkehrosmose als energieeffiziente Trenntechniken etabliert.

Eine Herausforderung in der Membrantechnik stellt trotz weltweiter Forschungsaktivitäten das Fouling dar, das zu einer Minderung der Membranleistung mit zunehmender Betriebsdauer führt.

Durch die Forderung nach nachhaltiger Energieversorgung und die Vorteile gegenüber konventionellen Energieerzeugungssysteme (z. B. Verbrennungsmotoren), haben Brennstoffzellen und Li-Ionenbatterien in den letzten Jahrzehnten große Aufmerksamkeit erhalten. Der größte Nachteil der heutigen Brennstoffzellen-Systeme ist ihre unzureichende Toleranz gegenüber Kohlenmonoxid, unzureichende Leitfähigkeiten bei niedrigen und mittleren Temperaturen (100 – 130°C; MTPEM) und über einen weiten Feuchtigkeitsbereich sowie der Brennstoffdurchtritt (vor allem in DMFC). Im Zuge des Ausbaus regenerativer Energiegewinnungssysteme (Nutzung von Windenergie und Fotovoltaik) rücken Energiespeicher- und wandlersysteme wie Elektrolyse und Redox-Flow-Batterien in den Fokus der Forschung und Entwicklung. Allgemein muss auch die Herstellung von Membranen selbst nachhaltiger werden.

Diesen Themenbereichen widmen sich die Arbeiten der Forschungsgruppe Polymere Membranmaterialien in drei Arbeitsschwerpunkten:

• Membranen (MF, UF, NF/RO) mit reduzierter Foulingneigung und erhöhter Chlorresistenz (NF/RO) für die Wasseraufbereitung
  
  • Oberflächenmodifizierung mit Polyelektrolyten und Polyelektrolyt-Multischichten
  • Oberflächenmodifizierung mittels Pfropfung (grafting to) über reaktive Gruppen an der Membranoberfläche
  • Oberflächenmodifizierung mit (fotoaktiven) antimikrobiell wirksamen Nanopartikeln
  • Entwicklung von (Block)Copolymeren mit Fouling-Release Eigenschaften

• Entwicklung neuer Ionen leitender Membranmaterialien (Kationentauscher- und Anionentauschermaterialien) für elektrochemische Anwendungen (Elektrolyse, Brennstoffzelle oder Membrankapazitive Deionisation (MCDI))
  
  • Temperatur- und alkalistabile Anionenaustausschermaterialien
  • Poren gefüllte Ionenaustauschermembranen
  • IPN Ionenaustauschermaterialien und –membranen

• Membranherstellungsprozesse
  
  • Lösemittelfreie/arme Herstellung von porösen Membranen mittels Extrusion
  • Alternative, umweltfreundliche Lösemittel für NIPS-Prozess

Studenten werden ermutigt, Themen für Bachelor- Master- oder Diplomarbeiten zu erfragen!
Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte Dr. Jochen Meier-Haack.

innovatION: Selektive Entfernung monovalenter Ionen aus salzhaltigen Wässern für die Grundwasseranreicherung und Trinkwasseraufbereitung, 2/2021 - 1/2024; BMBF FKZ 02WV1572C (www.innovat-ion.de)

CaFeOX: Natürlich vorkommende Ca-Fe-Oxid-basierte Materialien mit maßgeschneiderten antimikrobiellen Funktionalitäten für vielfältige Anwendungen auf Oberflächen, in Wasser und Membranen, 6/2021 – 5/2024; SAB Antragsnummer 100576758

Hi-Water: Entwicklung von effizienten und kostengünstigen Technologien für die Trinkwasseraufbereitung im ländlichen Raum Entwicklung von Polymermembran zur Rückhaltung von Pathogenen und geringer Foulingneigung, 2/2018 - 5/2021; BMBF FKZ 01DN18012

Technische Ausstattung