Bild: EPFL/Alain Herzog

Giftiges Chrom aus Wasser herausfiltern

Publiziert

Chemiker der EPFL haben Schwämme entwickelt, mit welchen sich verschiedene in Lösung gelöste Zielsubstanzen wie Gold, Quecksilber und Blei auffangen lassen. Bei den Schwämmen handelt es sich um poröse Kristalle, um sogenannte metallorganische Gerüste. Nun wurde ein Schwamm entwickelt, mit welchem sich giftiges sechswertiges Chrom aus Wasser entfernen lässt.

Sechswertiges Chrom kontaminiert weiterhin Wasserquellen auf der ganzen Welt. Ein US-amerikanisches Unternehmen wurde erst im Februar mit einer Geldstrafe belegt, weil es Mitarbeiter gefährdet hat. Sechswertiges Chrom gilt als extrem giftig, insbesondere beim Einatmen oder Verschlucken, und seine Verwendung ist in Europa und in vielen Ländern der Welt geregelt. Es wird als genotoxisch angesehen, was zu DNA-Schäden und zur Bildung von Krebstumoren führt.

Jetzt entwickeln Chemiker an der EPFL energieeffiziente Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen, diesmal sechswertigem Chrom, aus Wasser. Die Ergebnisse wurden kürzlich im Journal of Materials Chemistry A veröffentlicht.

«Der Zugang zu sauberem Wasser ist eine der wichtigsten Herausforderungen unserer Zeit», sagt die Hauptautorin Wendy Queen vom EPFL Laboratory of Functional Materials. «Die Entwicklung energieeffizienter Verfahren zur schnellen Entfernung von Wasserverschmutzungen spielt eine wichtige Rolle bei unseren Bemühungen, die menschliche Gesundheit und das Wohlbefinden der Umwelt weltweit zu verbessern.»

Queen und Kollegen entwickeln schwammartige Materialien, die bestimmte Substanzen aus der Lösung sammeln können. Ihre Materialien sind tatsächlich Kristalle, sogenannte metallorganische Gerüste (MOF), und die Wissenschaftler passen diese kristallinen Strukturen an, um eine bestimmte Substanz einzufangen.

Die Materialien sind extrem porös und die Kontaktfläche in einem Gramm dieser MOFs kann so groß sein wie die eines Fußballfeldes. Die Zielsubstanz tritt dann in diese Poren ein und haftet in einem als Adsorption bezeichneten Prozess an der inneren Oberfläche.

Die Wissenschaftler haben zuvor gezeigt, dass ihre Materialien andere in Lösung gelöste Substanzen wie Gold, Quecksilber und Blei effizient adsorbieren können. Zum Beispiel ergibt 1 Gramm MOF fast 1 Gramm Gold. Jetzt hat Queen in Zusammenarbeit mit dem EPFL-Wissenschaftler Berend Smit und der EPFL-Doktorandin Bardiya Valizadeh die Extraktion von sechswertigem Chrom aus Wasser demonstriert. Mit sechswertigem Chrom, einer relativ leichten Substanz, können die MOFs ungefähr 208 Milligramm pro Gramm MOF extrahieren. Wenn Sie das MOF beleuchten, wandelt es das hochgiftige sechswertige Chrom in ein relativ ungiftiges dreiwertiges Chrom um.

Weitere Entwicklungen sind erforderlich, um die Technologie zur Dekontamination von Wasser außerhalb des Labors zu implementieren.

«Das Tolle an unseren Schwämmen ist, dass sie relativ einfach und billig herzustellen sind», erklärt Queen. «Der nächste Schritt besteht darin, unsere Schwämme in größerem Maßstab zu testen.»

Zum Beispiel erwarten die Wissenschaftler, dass 1 kg MOFs ungefähr 15 CHF kosten, während 1 kg Gold ungefähr 55 000 CHF wert ist.

Quelle:
Journal of Materials Chemistry A
A novel integrated Cr(VI) adsorption–photoreduction system using MOF@polymer composite beads†

DOI: 10.1039 / d0ta01046d

EVENTS

FachPack

Europäische Fachmesse für Verpackung, Technik, Veredelung und Logistik

Datum: 27.-29. September 2022

Ort: Nürnberg (D)

POWTECH

Pharma.Manufacturing.Excellence

Datum: 27.-29. September 2022

Ort: Nürnberg (D)

Ilmac Lausanne

Networking. Forum. Aussteller

Datum: 28.-29. September 2022

Ort: Lausanne (CH)

VISION

Weltleitmesse für Bildverarbeitung

Datum: 04.-06. Oktober 2022

Ort: Stuttgart (D)

IndustrieTag SüdWest

Total Production Day – Wir treffen uns, um zu gewinnen!

Datum: 06. Oktober 2022

Ort: Karlsruhe (D)

IN.STAND

Die Fachmesse für Instandhaltung und Services

Datum: 18.-19. Oktober 2022

Ort: Stuttgart (D)

Ifas

Fachmesse für Gesundheitsmarkt

Datum: 25.-27. Oktober 2022

Ort: Digital (CH)

electronica

Komponenten, Systeme, Anwendungen, Lösungen

Datum: 15.-18. November 2022

Ort: München (D)

SEMICON Europa

Europäische Leitmesse für Mikroelektronik

Datum: 15.-18. November 2022

Ort: München (D)

all4pack Paris

The global marketplace for Packaging Processing Printing Handling

Datum: 21.-24. November 2022

Ort: Paris (F)

Cleanzone

Internationale Fachmesse und Kongress für Reinraumtechnologie

Datum: 23.-24. November 2022

Ort: Frankfurt am Main (D)

VALVE WORLD EXPO

Weltweite Leitmesse für Industrie-Armaturen

Datum: 29. November-01. Dezember 2022

Ort: Düsseldorf (D)

Empack Schweiz

The Future of Packaging Technology

Datum: 25.-26. Januar 2023

Ort: Zürich (CH)

LOGISTICS & AUTOMATION

Schweizer Fachmesse für Logistik und Transport

Datum: 25.-26. Januar 2023

Ort: Zürich (CH)

Filtech

Internationale Fachmesse für Filter- und Trenntechnologie

Datum: 14.-16. Februar 2023

Ort: Köln (D)

Global Industrie

Midest - smart Industries - Industrie - Tolexpo - die weltweit grössten Fachmessen für die Industriezulieferwirtschaft

Datum: 07.-10. März 2023

Ort: Lyon (F)

ZHAW-IFM Day

Der IFM-Day der ZHAW findet als Begegnungstag für FM-Ausbildung und FM-Praxis statt.

Datum: 10. März 2023

Ort: Wädenswil (CH)

Hannover Messe

TRANSFORMING INDUSTRY TOGETHER

Datum: 17.-21. April 2023

Ort: Hannover (D)

LogiMat

Internationale Fachmesse für Intralogistik

Datum: 25.-27. April 2023

Ort: Stuttgart (D)

interpack

Führende Messe für Prozesse und Verpackung

Datum: 04.-10. Mai 2023

Ort: Düsseldorf (D)

SENSOR + TEST

Internationale Fachmesse für Sensorik, Mess- und Prüftechnik

Datum: 09.-11. Mai 2023

Ort: Nürnberg (D)

LABVOLUTION

Als europäische Fachmesse für innovative Laborausstattung und die Optimierung von Labor-Workflows bildet die LABVOLUTION das gesamte Spektrum der Laborwelt ab und zeigt neue Wege für Anwenderbranchen auf.

Datum: 09.-11. Mai 2023

Ort: Messegelände Hannover (D)

LASER World of PHOTONICS

Weltleitmesse für Komponenten, Systeme und Anwendungen der Photonik

Datum: 27.-30. Juni 2023

Ort: München (D)

SINDEX

Schweizer Messe für industrielle Automatisierung

Datum: 05.-07. September 2023

Ort: Bern (CH)

Ilmac

Fachmesse für Prozess- und Labortechnologie

Datum: 26.-28. September 2023

Ort: Basel (CH)

A + A

Internationale Fachmesse für Persönlichen Schutz, Betriebliche Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit.

Datum: 24.-27. Oktober 2023

Ort: Düsseldorf (D)

AQUA Suisse

Die Schweizer Fachmesse für Wasser, Abwasser und Gas

Datum: 25.-26. Oktober 2023

Ort: Zürich (CH)

maintenance Schweiz

Schweizer Fachmesse für industrielle Instandhaltung und Facility Management

Datum: 25.-26. Oktober 2023

Ort: Zürich (CH)

Pumps & Valves

Fachmesse für Pumpen- und Ventiltechnik

Datum: 25.-26. Oktober 2023

Ort: Zürich (CH)

Swissbau

Die führende Plattform der Bau- und Immobilienwirtschaft in der Schweiz.

Datum: 16.-19. Januar 2024

Ort: Basel (CH)

Swisstech

Internationale Fachmesse für Werkstoffe, Komponenten und Systembau

Datum: 16.-19. Januar 2024

Ort: Basel (CH)

Siams

Die Messe der Produktionsmittel der Mikrotechnik

Datum: 16.-19. April 2024

Ort: Halle d'Exposition, Moutier (CH)

IFAT

Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft

Datum: 13.-17. Mai 2024

Ort: München (D)

drupa

Weltweit führenden Fachmesse für Drucktechnologien

Datum: 28. Mai - 07. Juni 2024

Ort: Düsseldorf (D)

ArbeitsSicherheitSchweiz

Fachmesse für Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz & Gesundheitsförderung am Arbeitsplatz

Datum: 05.-06. Juni 2024

Ort: Bern (CH)

Bezugsquellenverzeichnis