Trennen oder Zusammenhalten: Neue Verfahren zur Steuerung der Stabilität von Stoffgemischen
Das Institut für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) präsentiert auf der Messe MATERIALICA vom 25. bis 28. September in München neue Verfahren zur Regulierung der Stabilität von feinverteilten Festkörpern (Partikeln) in Flüssigkeiten. Da solche Dispersionen in unzähligen Varianten in der Natur vorkommen sowie in zahlreichen technischen Prozessen entstehen, sind effektive Verfahren zu ihrer Trennung oder aber zum Erhalt der Feinverteilung von großer wirtschaftlicher und ökologischer Bedeutung.
Die Forscher aus dem IPF setzten bei bereits etablierten, aber oft empirisch betriebenen technologischen Verfahren unter Einsatz von Polyelektrolyten, d. h. wasserlöslichen geladenen Polymeren oder Polymersystemen aus einem Makro-Ion und niedermolekularen Gegen-Ionen, an, die zur Flockung fein verteilter Festkörperpartikel aus Flüssigkeiten eingesetzt werden. Durch Grundlagenuntersuchungen zum Mechanismus und zu Einflussgrößen bei der Adsorption von Polyelektrolyten gelang es ihnen, Zusammenhänge aufzudecken, die eine gezielte Auswahl und das Maßschneidern von geeigneten Polyelektrolyten bzw. Polyelektrolytkombinationen für jeweils spezifische Einsatzgebiete und somit die Optimierung herkömmlicher Verfahren ermöglichen.
Als Ergebnis dieser Arbeiten sind beispielsweise die deutliche Verbesserung der Flockungswirkung (höhere Sedimentationsgeschwindigkeit, geringere Resttrübung) bei der Reinigung mikropartikelhaltiger Stoffsysteme durch Kombination eines Polykations mit einem hochmolekularen Polyanion zu nennen.
Wichtige Anwendungsgebiete solcher "Dualsysteme" sind beispielsweise die Aufbereitung verschiedener Abwässer (z. B. Kieswerke, Papierfabriken) sowie die Aufbereitung von Schlämmen aus Produktionsrückständen der Pharmazie.
Durch Einsatz kolloidaler Dispersionen von Polyelektrolyt-Komplexen als neuartige partikelförmige Flockungmittel können auch gelöste organische Moleküle vollständig oder teilweise aus einer Lösung entfernt werden.
In anderen Anwendungen ist die Beibehaltung (Stabilisierung) der Teilchenfeinverteilung von Interesse, wie zum Beispiel bei der Stabilisierung von Farbstoffpigmenten in der Textil- oder Lackindustrie.
Moderne industrielle Einsatzgebiete von Dispersionen wie Mikroverkapselung und langsame Freigabe von Wirkstoffen (Medizin, Kosmetik, Landwirtschaft) stellen ganz besondere Anforderungen an die gezielte Steuerung von Dispersionsstabilität.
Die Ergebnisse der Dresdner Forscher können als wissenschaftlich gesicherte Basis in allen diesen Bereichen zur Verbesserung von Stofftrennungs- oder Stabilisierungsprozessen genutzt werden.
Durchgeführt wurden die Studien im Rahmen von Projekten, die durch die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen gefördert wurden. Die Diplomchemikerinnen Dr. Simona Schwarz, Gudrun Petzold und Dr. Heide-Marie Buchhammer vom IPF kooperierten dabei auch mit Partnern am Fraunhofer Institut für Angewandte Polymerforschung in Golm, an der Technischen Universität Hamburg sowie bei der Firma L.U.M. in Berlin.
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Dr. Simona Schwarz
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