DE102006007796B3

DE102006007796B3 - Verfahren zur selektiven Behandlung von schwer abbaubaren und/oder toxischen Verbindungen in Abwasser oder Wasser

Info

Publication number: DE102006007796B3
Application number: DE102006007796A
Authority: DE
Inventors: Ute Dr. Rer. Nat. Steinfeld; Barbara Dipl.-Chem. Palm
Original assignee: Korea Institute of Science and Technology Europe Forschungs GmbH
Current assignee: Korea Institute of Science and Technology Europe Forschungs GmbH
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2026-02-21
Also published as: EP1989146A1; JP2009529066A; KR20080110590A; US20100036188A1; WO2007096135A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein molekular geprägtes Polymer sowie ein Herstellungsverfahren hierfür und ein Verfahren zur selektiven Behandlung von schwer abbaubaren und/oder toxischen Verbindungen in Flüssigkeiten unter Verwendung der molekular geprägten Polymere. Derartige Polymere und Verfahren werden benötigt, um biologische, schwer abbaubare Schadstoffe oder toxische Verbindungen, beispielsweise aus Abwässern, selektiv zu entfernen und/oder abzubauen. Es wird folglich ein Molekular geprägtes Polymer geeignet zur selektiven Behandlung von mindestens einer schwer abbaubaren und/oder toxischen Verbindung mit einem aus Monomeren aufgebauten polymeren Netzwerk mit Kavitäten vorbestimmter Größe, wobei die Kavitäten in vorbestimmten Abständen angeordnet sind und für die schwer abbaubaren und/oder toxischen Verbindungen spezifische Bindungsstellen und/oder -mustern aufweisen zur Verfügung gestellt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Behandlung von schwer abbaubaren und/oder toxischen Verbindungen in Flüssigkeiten unter Verwendung der molekular geprägten Polymere. Derartige Verfahren werden benötigt, um biologische, schwer abbaubare Schadstoffe oder toxische Verbindungen, beispielsweise aus Abwässern, selektiv zu entfernen und/oder abzubauen.
Die herkömmliche biologische Abwasserreinigung in Kläranlagen erreicht für eine Anzahl von biologisch schwer abbaubaren Schadstoffen oder Substanzen mit einem bestimmten Grad an Persistenz einen nur unzureichenden Abbau. Zum Zwecke einer weitergehenden Eliminierung dieser Stoffe aus Abwasser oder Wasser werden zusätzlich unter anderem sog. „Advanced Oxidation"-Prozesse (AOP) im großtechnischen Maßstab eingesetzt. Diese „Advanced Oxidation"-Prozesse bedienen sich hochreaktiver radikalischer Spezies, hauptsächlich des Hydroxylradikals mit einem Redoxpotential von +2.80 V, als Oxidationsmittel, um schwer abbaubare Schadstoffe effektiv zu entfernen, sogar bis zu einer möglichen kompletten Mineralisierung von organischen Substanzen zu Kohlendioxid und Wasser. Aufgrund dieser hohen Reaktivität wird jedoch die Mehrzahl der organischen Verbindungen im Wasser, also auch die leicht abbaubaren, angegriffen. Dieser unspezifische Angriff führt dann, abhängig von der Art des verwendeten „Advanced Oxidation"-Prozesses, zu einem unnötig hohen Bedarf an Oxidationsmittel und/oder an Energie, um die reagierende Spezies zu erzeugen. Als Folge daraus kann eine Kostensteigerung der Technologie verzeichnet werden und ferner der zugrunde liegende Prozess selbst an Effektivität verlieren.
Aufgabe der vorliegenden ist es daher, molekular geprägte Polymere sowie ein Verfahren zur selektiven Behandlung von schwer abbaubaren und/oder toxischen Verbindungen in Flüssigkeiten zur Verfügung zu stellen, bei denen die selektive Behandlung spezifischer und damit auch kostengünstiger gestaltet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch das molekular geprägte Polymer nach Anspruch 1, das Verfahren zu seiner Herstellung nach Anspruch 3 sowie das Verfahren zur selektiven Behandlung von mindestens einer schwer abbaubaren und/oder toxischen Verbindung in Flüssigkeiten nach Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Polymere, der erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren sowie des erfindungsgemäßen Behandlungsverfahrens werden in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gegeben. Das erfindungsgemäße Verfahren zur selektiven Behandlung von Verbindungen weist mehrere einzelne Schritte auf, die im Folgenden genauer erläutert werden sollen. Als erstes erfolgt die Aufnahme der Verbindung, d.h. eines Stoffes oder einer bestimmten Stoffgruppe aus der Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser oder Abwasser, in ein molekular geprägtes Polymer, wie es beispielsweise in Anspruch 1 beschrieben ist.
Die spezifische oder selektive Aufnahme des Zielmoleküls und ähnlicher Verbindungen in der Lösung erfolgt zum einen über die Molekülgestalt, zum anderen durch definierte molekulare Erkennungsmechanismen oder spezifische Bindungswechselwirkungen (wie zum Beispiel ionische Wechselwirkungen bzw. Salzbrücken, Wasserstoffbrückenbindungen, hydrophobe Wechselwirkungen und andere) mit den Bindungsgruppen an den Kavitätsoberflächen, Dabei kann die Aufnahme des betreffenden Stoffes oder der betreffenden Stoffgruppe mittels Adsorption (Anlagerung) an der Oberfläche ebenso wie durch Absorption (Einlagerung) im Inneren des Materials erfolgen (im weiteren Verlauf wird daher allgemein von „Sorption" oder „sorbieren" gesprochen).
Auch eine Kombination oder sukzessive Anordnung von verschiedenen selektiven Polymermaterialien für jede der relevanten schwer abbaubaren Substanzen, die in den betreffenden Abwässern vorliegen, ist denkbar.
Im Anschluss an die Aufnahme der Zielverbindung in das Polymer werden Fremdsubstanzen, die zu einem gewissen Anteil in das Polymer mit aufgenommen werden, mit geeigneten Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemi schen ausgewaschen. Zur Anwendung können hierbei als Lösungsmittel Wasser, alle denkbaren wässrigen Lösungen und organischen Lösungsmittel kommen, auch in Mischung untereinander und auch mit Wasser oder mit gelösten organischen oder anorganischen Verbindungen. Dieser Schritt ist nicht notwendigerweise erforderlich, kann jedoch unter Umständen durchgeführt werden.
In einem weiteren Schritt werden die Zielverbindungen als bevorzugt aufgenommene Verbindungen bzw. deren Abbauprodukte mit geeigneten Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemischen freigesetzt bzw. desorbiert. Auch hier können zur Anwendung Wasser, alle denkbaren wässrigen Lösungen und organischen Lösungsmittel kommen, auch in Mischungen untereinander und mit Wasser oder auch mit gelösten organischen oder anorganischen Verbindungen.
Anschließend kann das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem so die Zielverbindungen abgetrennt werden, auch mit verschiedenen Abbauprozessen, insbesondere sog. „Advanced Oxidation"-Prozessen (AOP = fortschrittliche Oxidationsprozesse), kombiniert bzw. gekoppelt werden. Mit derartigen AOPs können die jeweiligen Schadstoffe abgebaut werden.
Eine weitere Verbesserung ergibt sich, wenn Materialien oder Substanzen eingesetzt werden, die katalytisch also reaktionsbeschleunigend wirken. Diese können ergänzend eingesetzt werden oder auch beispielsweise an das Polymer gekoppelt werden. Eine Kopplung mit den AOPs ist ebenfalls möglich, es kann jedoch auch nur die Aktivierungsenergie für die Bildung bestimmter Oxidationsprodukte gesenkt werden. Es ist auch möglich, durch derartige Materialien oder Sub stanzen die Reaktion so zu steuern, dass bereits durch partielle Oxidation biologisch abbaubare Produkte gebildet werden und dass damit das Oxidationsmittel oder Oxidationsverfahren der AOP effektiver genutzt werden können.
Weiterhin ist eine Kombination mit einer biologischen Desinfektion von Vorteil.
Wie bereits oben angedeutet kann der Waschschritt zum Entfernen der mit aufgenommenen Fremdsubstanzen und/oder die Freisetzung des bevorzugt aufgenommenen Stoffes bzw. der Stoffgruppe (Verbindung) umgangen werden bzw. weggelassen werden. Dies ist möglich, wenn das mit dem jeweiligen Stoff beladene molekular geprägte Polymer (MGP) direkt in einen nachfolgenden AOP integriert wird. Die für den AOP benötigten Reagenzien können dabei direkt in das Polymermaterial eingedüst oder hindurchgeleitet werden. Auch die unmittelbare Kopplung mit Katalysatoren ist möglich.
In diesem Falle wird die selektiv zu behandelnde Verbindung unmittelbar in dem Polymer bereits abgebaut und es werden dann die Abbauprodukte mit geeigneten Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen wie oben beschrieben aus dem Polymer wieder entfernt bzw. desorbiert.
Eine weitere Möglichkeit oder Variante des Verfahrens besteht darin, dass das katalytisch aktive Zentrum in die Struktur des molekular geprägten Polymers (MIP) mit eingebunden wird und diese somit als künstliches Enzymanalogon dient.
Die katalytische Aktivität der Polymere kann durch die korrekte Organisation der katalytischen Gruppen in den molekular geprägten Bindungsstellen zustande kommen. Als katalytische Gruppen können Strukturen dienen, die Hydroxylradikale und/oder andere sauerstoffhaltige Oxidationsmittel erzeugen.
Bei einem vorher bekannten festliegenden katalytischen Mechanismus für den Abbau der betreffenden Substanzen ist es möglich, bei der Herstellung der molekular geprägten Polymere Übergangszustand-Analoga (TSAs) zu verwenden, wodurch der Übergangszustand der betreffenden Abbaureaktion stabilisiert wird und die Produktbildungsrate gesteigert und/oder entweder direkt oder indirekt die Produktbildung gesteuert wird.
Typische Abbaureaktionen können zum Beispiel sein: Hydrolyse von Estern, Amiden, Ettern; Ringspaltung, aromatische Substitution und weitere Reaktionen, deren Obergangszustände als Übergangszustand-Analoga in den Herstellungsprozessen verwendet werden können.
Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von Coenzym-Analogen oder koordinierenden Verbindungen zur katalytischen Unterstützung der Reaktionen. Auch andere katalytische Zentren können zum Einsatz kommen.
Die Freisetzung der Abbauprodukte erfolgt dann nach der Abbaureaktion wie oben erwähnt mit den geeigneten Lösemitteln oder Lösemittelgemischen.
Mit den erfindungsgemäßen Polymeren und dem erfindungsgemäßen Verfahren zur selektiven Behandlung von Verbindungen in Flüssigkeiten ist eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Verfahren erreichbar.
Zum einen ist eine leichte und kostengünstige Abtrennung von Schadstoffen von leicht abbaubaren Inhaltstoffen oder Matrixverbindungen, die bei der Behandlung von Wasser mittels AOP stören, möglich. Auch eine Anreicherung und Aufkonzentrierung der schwer abbaubaren Verbindungen bzw. Verbindungsklassen ist möglich, um durch Reduktion des Flüssigkeitsvolumens auch eine Kostenreduktion des AOP oder auch eine Steigerung des Abbaus zu erzielen.
Weiterhin werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur die vorbestimmten ausgewählten und relevanten schwer abbaubaren oder toxischen Verbindungen bzw. Verbindungsklassen spezifisch aus der Flüssigkeit aufgenommen, wodurch eine Verlängerung der Betriebsdauer der selektiven Filterkomponente (Polymer) ermöglicht wird. Die relevanten Schadstoffe können dabei im Gegensatz zum Einsatz mit Aktivkohle auch später oder zugleich abgebaut werden zu weniger schädlichen Produkten, z.B. durch einen in das Polymer integrierten oder der Abtrennung mittels Polymer nachgeschalteten AOP.
Insbesondere ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren einen flexiblen Einsatz von individuell maßgeschneiderten molekular geprägten Polymeren für eine große Anzahl von verschiedenen kritischen Schadstoffen. Die so verwendeten molekular geprägten Polymere können regeneriert und wieder verwendet werden. Es ist auch möglich, statt eines Abbaus der schwer abbaubaren Verbindung diese, insbesondere im Falle von seltenen Verbindungen, aus dem Polymer zurückzugewinnen. Insgesamt gibt es dadurch eine große Breite der möglichen Variationen und Anpassungen des Flüssigkeitsbehandlungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung an das jeweilige vorliegende Problem.
Das Verfahren kann zur Behandlung von flüssigen Medien wie Wasser oder Abwasser, welches mit speziellen Schadstoffen verunreinigt oder belastet ist, angewendet werden. Als Beispiele wären neben weiteren Bereichen zu nennen:
Industrieabwasser, wie z.B. Prozessabwasser der chemischen oder pharmazeutischen Industrie oder der Papier- und Zellstoffindustrie, kommunale Abwässer, Krankenhausabwasser oder Behandlung von dessen Teilströmen, sowie Altlastensanierung und Deponien. Das Verfahren ist geeignet zur Behandlung von Abwässern mit hohem AOX-Gehalt.
Zur Anwendung kommen kann das Verfahren in der Kläranlage als Ersatz für Aktivkohle oder den Einsatz der Ultrafiltration als Endreinigung.
Desweiteren kann das Verfahren zur Behandlung von schadstoffbelasteten Ausscheidungen von Tieren, z.B. von Nutztieren, angewendet werden. Auch die Rückgewinnung von in der selektiven Filterkomponente absorbierten seltenen Chemikalien ist denkbar.
Im Folgenden soll nun kurz das Verfahren zur Herstellung der molekular geprägten Polymere (Prägeprozedur der MIP) beschrieben werden. Dieses besteht u.a.

• aus einer über spezifische Wechselwirkungen erfolgenden Komplexbildung des in einem geeigneten Lösemittel (Porogen) gelösten Zielmoleküls (Templat, Printmolekül) oder dessen Moleküleinheiten bzw. funktionellen Gruppen mit dem sog. funktionellen Monomer (polymerisierbare Einheit, die mit dem Printmolekül wechselwirkt),
• gefolgt von dem Polymerisationsschritt zusammen mit dem Quervernetzer (Einheit mit zwei oder mehr Verknüpfungsmöglichkeiten mit den funktionellen Monomeren) zum Aufbau eines Netzwerks von Kavitäten definierter Größe und spezifischer Bindungsstellen und Bindungsmustern in definierten Abständen,
• und schließlich dem Auswaschen des Templatmoleküls.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Nutzung in Zusammenhang mit flüssigen Medien im Umweltbereich, z.B. Wasser oder Abwasser, und mit der selektiven Entfernung sowie Abbau von Inhaltsstoffen dieser flüssigen Medien. Relevant ist dabei die Auswahl und Modifikation der funktionellen Monomere bzw. eines Gemisches aus funktionellen Monomeren, von Quervernetzern bzw. einem Gemisch aus Quervenetzern, von Porogen oder Porogengemischen sowie von Radikalstartern und geeigneten katalytischen Gruppen für bestimmte Zielmoleküle bzw. Zielmolekülgruppen oder deren Derivate und die Erstellung eines geeigneten Wasch- und Aufreinigungsprotokolls für neu hergestellte Polymere. Die Erfindung betrifft neben der Herstellung von neuartigen funktionellen Monomeren, durch das erfindungsgemäße Verfahren zur selektiven Behandlung von Flüssigkeiten mit Aufnahme-, Wasch-, Desorptions- und Abbauschritt mit den jeweils verwendeten Materialien und Reagenzien, bei Bedarf kann das Verfahren alle aufgeführten Schritte oder nur ausgewählte enthalten.
Typische verwendete funktionelle Monomere (polymerisierbare Einheit, die mit dem Printmolekül wechselwirkt) können sein:
Carbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Trifluormethacrylsäure, Vinylbenzoesäure, Itaconsäure, sowie deren Amide;
Sulfonsäuren, wie Acrylamidomethylpropansulfonsäure;
heteroaromatische bzw. schwache Basen, wie Vinylpyridine, Vinylimidazole, Vinylpyrimidine, Vinylpurine;
aliphatische oder aromatische, wie Benzyl-Naphthylreste und ähnliche kondensierte Aromaten, Vinylderivate mit chelatbildenden Gruppen, wie Iminodiessigsäure, Ethylendiamintetraessigsäure u.ä., zum Komplexieren von Metallionen, Silane sowie auch Mischungen derartiger Monomere. Auch andere funktionelle Monomere können zum Einsatz kommen.
Als Quervernetzer (Einheit mit zwei oder mehr Verknüpfungsmöglichkeiten mit den funktionellen Monomeren) können dienen:
Isomere des Divinylbenzols;
Systeme basierend auf Acrylsäure oder Methacrylsäure, wie z.B. Ethylenglykoldimethacrylat (EDMA) und Trimethylolpropantrimethacrylat (TRIM);
tri- und tetrafunktionale Acrylat-Quervernetzer, wie z.B. Pentaerythritoltriacrylat (PETRA) und Pentaerythritoltetraacrylat (PETER) sowie
Quervernetzer, die funktionelle Gruppen enthalten, wie z.B. Acrylamideinheiten, die an den Amidstickstoffen über aliphatische (Methylen- u.ä.), aromatische (Phenylen- u.ä.) oder heteroaromatische (Pyridinyl- u.ä.) Spacer miteinander verknüpft sind. Auch andere Quervernetzer können zum Einsatz kommen.
Als Porogene (Lösemittel, die als Solventien für die Polymerisierungsreaktion dienen und Porosität in das geprägte Polymer induzieren) können Lösemittel verschiedener Dielektrizitätskonstante verwendet werden, die Parameter, wie unterschiedliche Quelleigenschaften des Polymers, unterschiedliche Morphologie des Polymers mit verschiedenen Strukturen und Porendurchmessern/Porosität oder unterschiedliche Bindungsstärken der nonkovalenten Wechselwirkungen beeinflussen, insbesondere aliphatische oder alicyclische Kohlenwasserstoffe wie Hexan, Heptan oder Cyclohexan;
aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol;
halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Chloroform, Dichlormethan oder 1,2-Dichlorethan;
kurzkettige Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Propanol;
Ether, Acetonitril, Tetrahydrofuran, Ethylacetat, Aceton, Dimethylformamid, Dioxan, Dimethylsulfoxid;
auch in Mischungen untereinander und mit Wasser.
Als Initiatoren (Radikalstarter) können 2,2'-Azobisisobutyronitril (AIBN), 2,2'-Azobis-(2,4-dimethylvaleronitril) (ADVN) und andere verwendet werden, auch die Verwendung von UV-Licht ist möglich.
Die molekular geprägten Polymere können nach dem Herstellungsprozess in folgenden Formen vorliegen:

• Herstellung von Polymermonolithen und nachfolgende Fragmentierung,
• Aufpfropfen des geprägten Polymers auf vorgeformte Partikel,
• Herstellung von Polymerkügelchen aus Suspensions-, Emulsions- oder Dispersionspolymerisation,
• Polymerpartikel, die an Dünnschichten oder Polymermembranen gebunden sind,
• Polymermembranen,
• Oberflächengeprägte Polymerphasen: Die gebildeten Komplexe der Templatmoleküle mit den funktionellen Monomeren binden an aktivierte Oberflächen, wie z.B. Silicium- oder Glasoberflächen und ergeben nach dem Auswaschen definierte geprägte Strukturen.

Das Polymer kann in eine Trennsäule oder in eine Filtervorrichtung, aus Kunststoff, Glas, Edelstahl oder anderen Materialien, eingebracht werden; oder an Dünnschichten, Oberflächen unterschiedlicher Materialien oder Polymermembranen gebunden sein oder auch selbst als Membran eingesetzt werden. Alternativ können die Partikel frei in der flüssigen Phase schwimmend eingesetzt werden. Auch andere Vorrichtungen zur Aufnahme des Polymers können zum Einsatz kommen.
Auch eine Kombination oder sukzessive Anordnung von mehreren Sorptionsschritten mit denselben oder verschiedenen selektiven Polymermaterialien ist denkbar. Auch die Reaktorform kann variieren.
Der Strom des mit dem betreffenden Stoff oder der betreffenden Stoffgruppe belasteten Wassers kann sowohl durch die Trennsäule, Filtervorrichtung, Membran etc. hindurchgeleitet werden als auch fast parallel am sorbierenden Material vorbeigeleitet werden. Auch andere Verfahren können zum Einsatz kommen.
Im Folgenden werden einige Beispiele für mit Molekülen der Gruppe Chlorphenoxy-Verbindungen geprägte Polymere dargestellt. Diese sind in der Tabelle in 1 dargestellt. Diese Tabelle stellt dabei die relevanten für die Herstellung der molekular geprägten Polymere jeweils verwendeten Substanzen dar.
Die einzelnen Komponenten wurden in 50 ml-Reagenzgläsern unter Eiskühlung zusammengemischt, 5 min mit Stickstoff gespült, mit Parafilm verschlossen und 19 h bei 60 °C belassen.
Zur Aufarbeitung wurden die Polymerblöcke zerkleinert, bis Partikel mit einer Korngröße < 250 μm entstehen; danach viermal mit je 50 ml Aceton gemörsert und jeweils über ein 20 μm-Sieb filtriert.
Die Reinigung der Polymere erfolgte:
bei Polymer 1 und 5:

• je viermal mit Acetonitril:Essigsäure (99:1) und Methanol:Essigsäure (90:10) bei 65 °C, danach fünfmal mit je 50 ml Wasser waschen,

• je zweimal mit je: 50 ml Essigsäure (Eisessig), 50 ml Acetonitril:Essigsäure (1:1), 50 ml Acetonitril:Essigsäure: (90:10), 50 ml Methanol:Essigsäure (80:20), 50 ml Methanol und fünfmal mit je 50 ml Wasser waschen.

2 zeigt nun den Anteil der sorbierten (in %) und Konzentration der in der wässrigen Phase verblieben Clofibrinsäure (in mol/l) nach ein- bzw. zweimaliger Sorption an je 300 mg des molekular geprägten Polymers im MIP 1. Hierbei wurden als zu behandelndes Abwasser 10 ml Deponiesickerwasser unter Zugabe von 1,2·10^–4M Clofibrinsäure verwendet. Diesem zu behandelnden Abwasser wurden 300 mg MIP 1 zugeben und für 30 Minuten gerührt.
Es ist unmittelbar zu erkennen, dass bereits bei einmaliger Sorption über 60 % der Clofibrinsäure aus dem Abwasser entfernt wurde. Bei zweifacher Sorption wird eine Sorptionsrate von über 80 % erzielt.
Die 3 zeigt in Tabellenform den Anteil (in %) der sorbierten Clofibrinsäure (Anfangskonzentration c = 1,2·10^–4M in Deponiesickerwasser) nach einmaliger (Spalte 2) bzw. zweimaliger Sorption (Spalte 3) mit je 300 mg molekular geprägtem Polymer nach Inkubation über 30 Minuten unter Rühren. Spalte 2 gibt dabei das verwendete molekular geprägte Polymer gemäß der in 1 gezeigten Tabelle dar.
Auch hier ist wieder zu erkennen, dass hervorragende Sorptionsraten mittels der erfindungsgemäßen molekular geprägten Polymere erzielt werden.

Claims

Verfahren zur selektiven Behandlung von mindestens einer schwer abbaubaren und/oder toxischen Verbindung in Abwasser oder Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass das Abwasser oder Wasser mit mindestens einem auf die zu behandelnde Verbindung oder eines ihrer Abbauprodukte oder deren Übergangszustandsanaloga molekular geprägten Polymer kontaktiert wird, die zu behandelnde Verbindung in das molekular geprägte Polymer aufgenommen wird, gegebenenfalls einige oder alle nicht zu behandelnden Verbindungen aus dem molekular geprägten Polymer entfernt werden und die zu behandelnde Verbindung oder ihre Abbauprodukte aus dem molekular geprägten Polymer entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das molekular geprägte Polymer mit einem den Abbau des zu behandelnden Stoffes beschleunigenden Katalysatormaterial gekoppelt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysatormaterial Coenzym-Analoga oder koordinierende Verbindungen verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbau mittels fortschrittlicher Oxidationsprozesse (advanced oxidation processes, AOP), Plasmabehandlung, Photokatalyse, Ozonierung, Ultraviolettbestrahlung, Fenton Prozesse und dergleichen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysatormaterial Titan, Iridiumoxid, Eisen und/oder Diamant in die Polymere eingebracht wird, vorteilhafterweise in/an den Kavitäten, die die Targetmoleküle der fortschrittlichen Oxidationsprozesse binden.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Radikalbildner, vorteilhafterweise Titanoxid, in gelöster Form eingebracht wird und die molekulargeprägten Polymere umspült.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei verschiedene molekular geprägte Polymere zur Behandlung mindestens zweier schwer abbaubarer und/oder toxischer Verbindungen eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass molekular geprägte Polymere verwendet werden, die geeignet sind zur selektiven Behandlung von mindestens einer schwer abbaubaren und/oder toxischen Verbindung und ein aus Monomeren aufgebautes polymeres Netzwerk mit Kavitäten vorbestimmter Größe aufweisen, wobei die Kavitäten in vorbestimmten Abständen angeordnet sind und für die schwer abbaubaren und/oder toxischen Verbindungen spezi fische Bindungsstellen und/oder -mustern aufweisen.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymere als Monomere Carbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Trifluormethacrylsäure, Vinylbenzoesäure, Itaconsäure, sowie deren Amide; Sulfonsäuren, wie Acrylamidomethylpropansulfonsäure; heteroaromatische bzw. schwache Basen, wie Vinylpyridine, Vinylimidazole, Vinylpyrimidine, Vinylpurine; aliphatische oder aromatische, wie Benzyl-Naphthylreste und ähnliche kondensierte Aromaten, Vinylderivate mit chelatbildenden Gruppen, wie Iminodiessigsäure, Ethylendiamintetraessigsäure u.ä., zum Komplexieren von Metallionen, Silane sowie auch Mischungen derartiger Monomere, und/oder als Quervernetzer Isomere des Divinylbenzols; Systeme basierend auf Acrylsäure oder Methacrylsäure, wie z.B. Ethylenglykoldimethacrylat (EDMA) und Trimethylolpropantrimethacrylat (TRIM); tri- und tetrafunktionale Acrylat-Quervernetzer, wie z.B. Pentaerythritoltriacrylat (PETRA) und Pentaerythritoltetraacrylat (PETER) sowie Quervernetzer, die funktionelle Gruppen enthalten, wie z.B. Acrylamideinheiten, die an den Amidstickstoffen über aliphatische (Methylen- u.ä.), aromatische (Phenylen- u.ä.) oder heteroaromatische (Pyridinyl- u.ä.) Spacer miteinander verknüpft sind, aufweisen.
Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche im Umweltbereich, zur Be handlung, Reinigung und/oder Qualitätsverbesserung von Flüssigkeiten, insbesondere von Abwässern wie Industrieabwässern, Prozessabwassern der chemischen oder pharmazeutischen Industrie oder der Papier- und Zellstoffindustrie, kommunale Abwässer, Krankenhausabwässer, Ausscheidungen von Tieren, insbesondere von Nutztieren, auch in Verbindung mit mikrobiellen Behandlungsverfahren, insbesondere als Ersatz von Aktivkohle oder zur Ultrafiltration als Endreinigung.
Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Rückgewinnung von seltenen Chemikalien oder deren Abbauprodukten aus Abwässern.
Verwendung nach Anspruch 10 oder 11 bei der Altlastensanierung und Deponieentwässerung und/oder Deponiesanierung.