Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Projektziel war die Entwicklung einer Systeml\u00f6sung zum Einsatz chemisch modifizierter Cellulose in der Filtrationstechnik. Mit dem Einsatz chemisch modifizierter Cellulose als Filterhilfsmittel wird es erstmals m\u00f6glich, in der Mikrofiltration eine selektiv wirkende Membran einzusetzen. Damit soll es erm\u00f6glicht werden, zus\u00e4tzlich zur rein physikalischen Fest-Fl\u00fcssig-Separation auch chemisch selektiv zu filtrieren. In Suspensionen befindliche Verunreinigungen k\u00f6nnen damit im Filtrationsprozess zur\u00fcckgehalten werden. Diese Technologie ist in vielen verschiedenen Filtrationsprozessen anwendbar. Als ein Anwendungsbeispiel sollte die Aufbereitung von Druckereiwaschmitteln erprobt werden. Weitere wichtige Einsatzbereiche sind die Entf\u00e4rbung w\u00e4ssriger Medien in der Lebensmittel- und Textilindustrie, der chemischen Industrie sowie der Lederindustrie. Ebenso denkbar ist ein Einsatz zur selektiven Schadstoffeliminierung von belasteten Prozessabw\u00e4ssern und insbesondere gel\u00f6ster Schwermetalle bei der Bodensanierung und im Deponiebereich. Als weitere Einsatzbereiche seien die selektive Desodorierung von Prozessabw\u00e4ssern und kommunalen Abw\u00e4ssern, die Entfernung von Huminstoffen aus Abw\u00e4ssern in Kompostie-rungsanlagen sowie die selektive Kl\u00e4rfiltration benannt.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAnalyse der zur selektiven Abtrennung in Frage kommenden Inhaltsstoffe
\nAP2: Untersuchung der physikalisch-chemischen Eigenschaften der eingesetzten L\u00f6semittel
\nAP3: Auswahl geeigneter Cellulosen f\u00fcr den Aufbau einer selektiven Membran
\nAP4: Auswahl geeigneter Cellulosen f\u00fcr chemische Modifikationen
\nAP5: Chemische Modifizierung – Konzeption
\nAP6: Chemische Modifizierung – Durchf\u00fchrung
\nAP7: Chemische Modifizierung – Auswertung
\nAP8: Anlagenauslegung
\nAP9: Membranspezifische Auslegung
\nAP10: Fertigung und Aufbau einer Versuchsanlage
\nAP11: Vorbereitung der Anwendungsversuche
\nAP12: Praktischer Einsatz der chemisch modifizierten Cellulose
\nAP13: Optimierung<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Es wurden verschiedene Cellulosematerialien auf ihre Adsorptionseigenschaften \u00fcberpr\u00fcft. Auch Verfahren zur Cellulosemodifikation wurden untersucht und die mit diesem Material erzielbaren Eigenschaften \u00fcberpr\u00fcft. In umfangreichen Testreihen wurde die Farbstoffadsorption an verschiedensten Cellulosederivaten untersucht. F\u00fcr 12 typische Farbstoffe konnte in der Laborphase \u00fcberwiegend eine gute bis sehr gute Farbstoffadsorption erreicht werden. Auf der Basis dieser Versuche wurde eine Pilotanlage f\u00fcr Praxisversuche mit verschiedenen Druckereiabw\u00e4ssern aufgebaut. Versuche in dieser Anlage mit verschie-denen Druckereiabw\u00e4ssern ergaben nur ungen\u00fcgende Ergebnisse, da bei den untersuchten Waschmedien die Druckereifarbstoffe zu komplex f\u00fcr eine selektive Entf\u00e4rbung mit modifizierter Cellulose waren. Die Problematik bei der Behandlung der Druckereiabw\u00e4sser begr\u00fcndet sich im Vorhandensein mehrerer Farbstoffe im selben Abwasser. Dies k\u00f6nnte nur durch eine Art Polyselektivit\u00e4t aufgefangen werden. Dabei m\u00fcsste diese Polyselektivit\u00e4t stets aufs Neue an den Einsatz der jeweils vorliegenden Farbstoff-Gemische angepasst werden. Diese Aufgabe erschien f\u00fcr den Ersteinsatz des neuen Filtrationsverfahrens zu komplex. Die Anwendungstests mit Druckereiabw\u00e4ssern wurden deshalb abgebrochen und mit Abw\u00e4ssern mit weniger unterschiedlichen St\u00f6rstoffen fortgesetzt. Die Pilotanlage wurde den neuen Anforderungen angepasst.
\nEs wurden Versuche mit farbstoffhaltigen Glukosesirupl\u00f6sungen in der Lebensmittelindustrie erfolgreich durchgef\u00fchrt. Weitere Versuche betrafen die Entf\u00e4rbung von Textilf\u00e4rbereiabw\u00e4ssern.
\nIn der Textilf\u00e4rbung eingesetzte Dispersions- und Reaktivfarbstoffe werden bevorzugt an funktionalisierte Cellulose gebunden. F\u00fcr die Entf\u00e4rbung von Textilf\u00e4rbereiabw\u00e4ssern konnte auf das Know-how der Textilf\u00e4rber zur\u00fcckgegriffen werden. Durch den Einsatz kationisierter Lignocellulosefasern wird eine entf\u00e4rbende Abwasserfiltration erreicht, die im Ergebnis einen Kreislaufbetrieb mit den gereinigten W\u00e4ssern erlaubt.
\nF\u00fcr die Entf\u00e4rbung von Zuckerl\u00f6sungen konnte eine vom Projektpartner J. Rettenmaier & S\u00f6hne f\u00fcr die Filtration von St\u00e4rke und Glukose entwickelte und produzierte extraktfreie, lebensmittelgeeignete Lignocellulose erfolgreich angewendet werden. Die f\u00fcr die Untersuchungen ausgew\u00e4hlten Nahrungsmittelabw\u00e4sser enthalten in der Regel nur wenige Farbstoffe. Es mussten einige der bereits f\u00fcr Druckereiabw\u00e4sser durchgef\u00fchrten Versuche f\u00fcr diesen Anwendungsbereich erneut durchgef\u00fchrt werden. Hierbei wurde die Anlage an die neuen Anforderungen angepasst. Nach ersten Filtrationsversuchen und Anpassungsmodifizierungen der Zellulose konnten grunds\u00e4tzlich positive Resultate erzielt werden. Insbesondere die Entf\u00e4rbung von Glukosesirupl\u00f6sungen in der S\u00fc\u00dfwarenbranche sowie die Entf\u00e4rbung von Lactatglukonatl\u00f6sungen f\u00fcr die Pharmaindustrie bieten interessante Anwendungsbereiche f\u00fcr die neue Filtrationstechnik. Beim Einsatz in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie bietet der Einsatz von Filterhilfsmitteln ohne st\u00f6rende eluierbare Bestandteile zugleich erhebliche Vorteile in der Produktsicherheit gegen\u00fcber derzeit eingesetzten Filtermedien.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Beg\u00fcnstigt durch eine in der Zeitschrift Umweltmagazin ver\u00f6ffentlichte, redaktionelle Publikation wurde eine Reihe von Interessenten auf die erarbeitete Technologie aufmerksam gemacht. Diese lassen sich im Wesentlichen den Industriebereichen Textil und Lebensmittel zuordnen. Es wurden Kundenkontakte mit Zielrichtung einer Projektfortf\u00fchrung und Praxisumsetzung ausgebaut.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Filterhilfsmittel, die zur Abtrennung partikelf\u00f6rmiger und gel\u00f6ster Komponenten entwickelt wurden, waren bisher nicht auf dem Markt erh\u00e4ltlich. Selbst in gro\u00dfen Mengen verf\u00fcgbare Adsorbenzien, wie Aktivkohle oder Bleicherden, erf\u00fcllen das Kriterium der Selektivit\u00e4t bei der Farbstoffadsorption nicht.
\nDie Aufgabenstellung wird insbesondere durch den Einsatz neuer kationisierter Filtercellulosen gel\u00f6st, welche eine Vielzahl verschiedenster kritischer Suspensionen gleichzeitig filtrieren und entf\u00e4rben k\u00f6nnen. Durch die Kombination der Mikrofiltration mit Edelstahlmembranfilter sowie im Bereich erneuerbarer Feintrennschichten mit selektiven Filterhilfsmitteln wird durch deren Adsorptionsverm\u00f6gen die konventionelle Fest-Fl\u00fcssig-Trennung zur selektiven Filtration erweitert.
\nDer praktische Einsatz des Systems z.B. in den Bereichen Lebensmittel, Textil und Pharma mit nur wenigen Farbstoffen kann nach Optimierung der Cellulose sowie Anpassungsadaptionen an die spezifische Anlagensituation und Wasserbelastung zeitnah erfolgen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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