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Technische Chemie: Sauberes Wasser

Die Welt durstet. Durch Membranentsalzung lässt sich zwar Trinkwasser aus dem Meer gewinnen, doch die gängigen Membranen vertragen kein chloriertes Wasser. Ein neues Material soll es richten.
Eines der drängendsten Anliegen unserer Zeit ist die sichere, nachhaltige Versorgung mit Frischwasser. Zur Aufbereitung von Meerwasser hat sich die Membranentsalzung durchgesetzt, ein energieffezientes, umweltfreundliches Verfahren.

Hierbei wird Chlor am häufigsten als Biozid eingesetzt – schließlich ist es kostengünstig und bereits in geringen Mengen sehr wirksam. Das zugeführte Wasser von Membranentsalzungsanlagen muss unbedingt desinfiziert werden, um das Wachstum von leistungsmindernden Biofilmen auf den Membranen zu verhindern.

Die bislang gängigen Polyamidmembranen vertragen allerdings kein Chlor. Vor dem Kontakt mit der Membran muss also das Chlor aus dem Wasser wieder entfernt werden. Vor der Einspeisung in das Verteilungsnetz wird es dann erneut gechlort – eine aufwändige, kostentreibende Prozedur.

Membranen aus Polysulfon, einem schwefelhaltigen Polymer, kommen als Alternative in Betracht, da sie gegenüber Chlor unempfindlich sind. Allerdings lassen die wasserabweisenden Polysulfone nicht genug Wasser durch.

Chlorbeständige Polysulfonmembran | Übliche Polyamidmembranen zur Entsalzung werden leicht durch Chlor angegriffen. Sulfonierte Kopolymere, die durch eine direkte Kopolymerisation mit einem disulfonierten Monomer entstehen, bieten sich als chlorbeständige Alternative an. Mithilfe solcher Membranen gelingt die leistungsstarke Entsalzung bei hohem Durchfluss.
Durch Anbindung zusätzlicher geladener Sulfonsäuregruppen wollten die Wissenschaftler um Ho Bum Park von der südkoreanischen Universität Ulsan und Benny Freeman von der University of Texas in Austin das Polymer wasserfreundlicher machen, ohne die sonstigen günstigen Eigenschaften zu beeinträchtigen. Während bisher versucht worden war, das Polysulfon nach der Polymerisation zu verändern, schlugen die Forscher nun einen anderen Weg ein: Durch eine gemeinsame Polymerisation eines Bausteins mit zwei wasserfreundlichen Sulfonsäuregruppen – eines disulfonierten Monomers – mit einer anderen Sorte Monomere stellten sie so genannte Kopolymere her.

Unerwünschte Nebenreaktionen, Quervernetzungen oder Brüche der Polymerketten traten dabei nicht auf. Vor allem ließ sich präzise einstellen, wie viele wasserfreundliche, geladene Sulfonsäuregruppen die Polymerkette trägt.

Die Wissenschaftler hoffen, so sich gezielt chlorresistente Membranen herstellen zu können. Deren Durchlässigkeit für Wasser und für Salze ließe sich für verschiedene Anwendungen wie beispielsweise Nanofiltration oder Umkehrosmose maßschneidern.

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