Grundlagenforschung zu Reinigungsmechanismen von Zementsteinfiltern bei der Behandlung von Abwässern der Textilindustrie

Textilabwässer stellen durch ihre Belastung mit Farbstoffen, Elektrolyten, Weichmachern und Dispergiermitteln eine große Herausforderung für die Abwasserreinigung dar. Besonders problematisch sind anionische Farbstoffe wie Azofarbstoffe, die sich schwer und teuer entfernen lassen. Diese hohen Kosten erschweren den Einsatz solcher Verfahren in Ländern mit starker Textilindustrie wie Südasien und Indien, weshalb bezahlbare Alternativen entscheidend für den Gewässerschutz sind. In diesem Projekt entwickeln wir Adsorbentien auf hüttensandhaltigem Zement, um ihre Effizienz bei der Farbstoffentfernung zu bewerten. Der Fokus lag dabei auf Phasen im Zementstein, besonders solchen mit Schichtstrukturen, die Farbmoleküle effizient binden. Die Affinität dieser Materialien zur Adsorption variiert stark in Abhängigkeit vom pH-Wert des Abwassers: Monocarboaluminat zeigte eine außergewöhnlich hohe Adsorptionskapazität von über 250 mg/g bei einem pH-Wert von 5, was mit dem hohen Zeta-Potential und damit einer stark positiven Oberflächenladung zusammenhängt.

Ein zentrales Element unserer Methode ist ein einzigartiges Setup, das typischerweise in der pharmazeutischen Industrie für Tablettenauflösungstests verwendet und für die Untersuchung von Adsorptionsprozessen angepasst  wurde  (vgl.  Abbildung  1). Dieses Setup nutzt UV/VIS-Durchflusszellen und erlaubt die kontinuierliche Überwachung der Entfärbung ohne störende Filterschritte. Der Aufbau besteht aus einem UV-VIS-Spektrometer mit Durchflusszellen, das mit einer peristaltischen Pumpe und dem speziellen Setup verbunden ist. Die Granulate werden im Metallkorb in Kontakt mit der Farbstofflösung gebracht. Die Messungen erfolgen kontinuierlich in einem geschlossenen Kreislauf und ermöglichen detaillierte Analysen von Granulaten und Pulvern unter realitätsnahen Bedingungen.

Das Forschungsvorhaben wird gemeinsam mit dem Centrum für Baustoffe und Materialprüfung (cbm) der TU München durchgeführt.