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Wasseraufbereitung: Membran trennt Wasser und Öl allein durch Schwerkraft

Wasser

Materialwissenschaftler haben eine Membran entwickelt, die Gemische aus Öl und Wasser ohne zusätzlichen Energieaufwand in ihre Bestandteile trennt. Das Team um Arun Kota von der University of Michigan beschichtete mikroporöse Membranen mit einem Gemisch aus den Polymeren Fluordecyl-POSS und quervernetztem Polyethylenglycol-Diacrylat (x-PEGDA). Anders als bislang hergestellte Membranen ist das neue Material sowohl im trockenen Zustand als auch in Gegenwart von Wasser extrem ölabweisend, während Wasser es gut benetzt und unter Einfluss der Schwerkraft durch die mikrometergroßen Poren sickert. Nach Angaben der Forscher trennt die Membran sogar stabile Emulsionen in die zu über 99,9 Prozent reinen Phasen auf.

Saubere Trennung | Allein durch die Wirkung der Schwerkraft sickert aus dieser Mischung aus Wasser, Hexadecan und einer Emulsion beider Flüssigkeiten das blau gefärbte Wasser in das Auffangröhrchen.

Der Trick der von Kota und seinem Team hergestellten Membranen liegt in einer durch Kontakt mit Wasser ausgelösten Veränderung der Oberfläche. Im trockenen Zustand bildet der fluorierte Kunststoff kristalline Bereiche an der Oberfläche, die dank des hohen Fluoranteils Öl abweisend sind. Wasser dagegen interagiert mit den Strängen des Polyethylenglycols so, dass diese das Wasser abweisende POSS von der Oberfläche verdrängen. Sie bilden eine gut mit Wasser benetzbare Fläche, die Öl ebenfalls effektiv zurückweist, während Wassertropfen, die auf die Oberfläche treffen, aufgesaugt und durch die Poren der Membran geschleust werden.

Durch diese je nach Anwesenheit von Wasser unterschiedlich konfigurierte Oberfläche vermeidet das Material typische Probleme bisher bekannter Membranen, insbesondere die Notwendigkeit einer zusätzlichen Energiequelle, um das Wasser durch die Membran zu treiben, sowie die Tendenz öliger Substanzen, in solche Membranen einzudringen und sie unbrauchbar zu machen. In ihren Versuchen gelang es den Forschern nicht nur, einfache Gemische aus Wasser und dem Alkan Hexadecan zu trennen, sondern auch mit Detergenzien stabilisierte Emulsionen, die sonst nur mit erheblichem Aufwand in ihre reinen Phasen aufgeteilt werden können.

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