Die Zielsetzung des Projektes ist die Produktentwicklung eines effizienten und kostengünstigen Filtermaterials und Verfahrens zur selektiven Entfernung von Crges und Cr(VI) aus Grundwasser und industriellem Prozesswasser, das Vorteile gegenüber bestehenden Verfahren bietet und ermöglicht, zukünftige Chrom-Grenzwerte wirtschaftlich einzuhalten. Ziel der Arbeiten des BFI ist die Entwicklung eines Adsorptionsverfahrens basierend auf dem neuen Filtermaterial, mit dem chromathaltige Abwässer der Stahl- und metallverarbeitenden Industrie behandelt werden können. Durch die Versuchsergebnisse des BFI soll die Produktentwicklung durch die Projektpartner auch für diese industriellen Abwässer erfolgen. Die Produktentwicklung, die auf der Modifikation von granuliertem Eisenhydroxid basiert, soll iterativ erfolgen. Das Material wird von den Projektpartnern in Batch- und Laborversuchen mit synthetischen und industriellen Wässern unterschiedlicher Zusammensetzung getestet und basierend auf den Ergebnissen verbessert und angepasst. Im Weiteren wird das neu entwickelte Filtermaterial in Pilotfiltern bei Wasserversorgern und exemplarisch in der Stahlindustrie getestet. Die Arbeiten des BFI beinhalten vor allem die Auswahl und Charakterisierung von industriellen chromathaltigen Abwässern für die Versuche und die Durchführung von Labor- und Pilotversuchen mit industriellem Abwasser. Die Versuchsergebnisse werden für die iterative Produktentwicklung und für die Modellierung an die Projektpartner weitergegeben. Die aus dem Labor- und Pilotmaßstab gewonnenen Ergebnisse werden von der TU Berlin für die Erstellung eines Modells zur Berechnung des Adsorptionsverhaltens in Abhängigkeit der Wasserzusammensetzung genutzt. Am Projektende wird die Wirtschaftlichkeit und Machbarkeit des neu entwickelten Verfahrens evaluiert. BFI ist in dieser Evaluierung für die industriellen Abwässer und die Verwertung des beladenen Filtermaterials verantwortlich.
Ziel des Vorhabens ist die Weiterentwicklung der elektrolytischen Ozonproduktion mit Polymerelektrolytmembranen (PEM) für den Einsatz in der Wasseraufbereitung bzw. beim Wasser-Recycling. Für Prozesswasser diverser Qualitäten, industrielle Waschwässer, Kühlwasserkreislaufsysteme, das Recycling von mineralischen Nährlösungen in der Pflanzenzucht oder etwa den Abbau von Medikamentenrückständen vor Wiedereinleitung soll eine kostengünstige, robuste, einfach aufzubauende und zu wartende Elektrolysetechnik entwickelt werden. Hierzu wird ein bei der Entwicklung miniaturisierter Membran-Elektrolysezellen für die in situ Produktion von Ozon entdeckter spezifischer Transporteffekt genutzt, der die Zellen schädigende Einflüsse von Erdalkali-Ionen vermeidet. Durch eine geschickte Parallelschaltung von Elektroden in sog. Strukturierten Membrane-Electrode Arrays (SMEA) soll dieser Effekt auf Elektrolysezellen mit wesentlich größeren Ozonleistungen übertragen werden. Im Teilprojekt der Hochschule sollen die Stoffflüsse in SMEA hinsichtlich Langzeitstabilität, Skalierbarkeit und Gastrennung untersucht werden. Das von der Hochschule Bonn Rhein-Sieg bearbeitete Arbeitspaket 2 zur Analyse der Stoffflüsse in SMEA gliedert sich in: Langzeittests von ausgewählten Arrays mit ausgewählten Materialien (Membranen, Anoden, Kathodenbeschichtungen) sowie variierten geometrischen Parametern zur Messung des Verhaltens von Härtebildnern über eine Laufzeit von typischerweise 50 bis maximal 150 h und Bilanzierung der Härtebildner im System mittels chemischer Analyse von gelösten und ausgefällten anorganischen Wasserinhaltsstoffen Ortsaufgelöste Analyse von Ablagerungen auf allen Elektrodenbestandteilen einschließlich Phasenuntersuchung im Mikro m-Bereich Erarbeitung eines Modells der auf molekularer Ebene stattfindenden Diffusionsprozesse, insbesondere des Kationentransports, durch die Membran und die durch Membran und Elektroden gebildeten Strukturen als Basis für die Optimierung der SMEA -Struktur.