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Polyelektrolyte für den Schutz der Umwelt

Dr. Simona Schwarz

Gruppenleiterin Polyelektrolyte für den Schutz der Umwelt
am Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.

Hohe Strasse 6
01069 Dresden
Tel: +49 (0)351 4658-333
Fax: +49 (0)351 4658-231
Email: simsch@ipfdd.de

Gruppenmitglieder

  • Dr. Dana Schwarz, Postdoc
  • Sandra Haufe, M.Sc.
  • Mandy Mende, Dipl.-Chem.
  • Gudrun Petzold, Dipl.-Chem.
  • Marina Oelmann (Forschungsingenieurin)
  • Janek Weißpflog, Dipl.-Ing. (Doktorand)
  • Christine Steinbach (Technische Mitarbeiterin)
  • Evgenia Romanova (Technische Mitarbeiterin)
  • Steven Kluge (Student)
  • Miri Kalaniniki (Praktikant)

Forschungsfelder

Ein Schwerpunkt der Forschung in der Arbeitsgruppe liegt auf der Anwendung von geladenen Polymeren (Polyelektrolyten) für die Wasseraufbereitung zur Aufrechterhaltung bzw. Wiederherstellung einer guten Wasserqualität. Immer öfter wird in diesem Bereich auf die  Verwendung von Biopolymeren gesetzt, obwohl synthetische Polyelektrolyte wie Polyacrylamide und deren Derivate nach wie vor angewendet werden. Ein aktuelles, sehr dringliches Umweltprojekt ist die Entfernung bzw. Verminderung des Eisengehalts in Flüssen. Durch die Stilllegung  alter Gruben und einer Grundwasseranhebung führen Fe-Ionen zu einer sogenannten „Verockerung“ der Flüsse. Dies ist verbunden mit einem sehr hohen Sulfatgehalt der Flüsse, der ebenfalls dringend reduziert werden muss. Derzeit werden Biopolymere wie Chitosan und dessen Derivate für diesen Zweck verwendet.

Umweltschutz bedeutet nicht nur Wasserreinigung. Auch auf anderen Gebieten suchen wir  Möglichkeiten, synthetisch hergestellte Polymere durch Biopolymere zu ersetzen. So auf dem Gebiet der Papierherstellung und der Verwendung von Klebstoffen auf der Basis von natürlichen Polymeren.  Es ist wichtig, dass der Austausch von bisher verwendeten Polymeren durch Biopolymere die Qualität der Endprodukte bewahrt. Um das Verhalten von Polyelektrolyten in Lösung und deren Wechselwirkung mit verschiedenen Oberflächen charakterisieren zu können, steht eine Vielzahl von analytischen Methoden zur  Verfügung. Zu diesen Methoden gehören die Bestimmung von Partikelgrößen und Größenverteilungen durch Laserlichtbeugung  und dynamische Lichtstreuung und Bildanalyse, die Bestimmung der Ladung an Polymeren und / oder Partikeln in Lösung und auf Oberflächen durch Messung des Strömungspotentials bzw. des Zetapotentials. Zusätzlich werden rheologische Daten bestimmt, um das Verhalten von Polymeren in Lösung oder Dispersionen zu bewerten.

Projekte

  • KIT Karlsruhe: H2OMIN - Verringerung des Frischwasser- und Polymerbedarfs durch Optimierung der Lösetechnologie für Polyelektrolyte, insbesondere PAA-Granulate, am Beispiel der Papierherstellung (2015-2017)
  • BMBF (Mach was): Ferrosan - Entwicklung hochvernetzter Biopolymere auf Basis von Glucan-Chitin-Komplexen zur Schwermetallabscheidung insbesondere der Eisenadsorption (2015-2017)
  • FNR: Glykopack - Entwicklung biobasierter Hotmelt-Klebstoffe und deren Anwendung in Papier- und Kartonverpackungen (2015-2017)

5 wichtigsten Publikationen

  • Mende, M.; Schwarz, D.; Steinbach, C.; Schwarz, S., Simultaneous adsorption of heavy metal ions and anions from aqueous solutions on chitosan - Investigated by spectrophotometry and SEM-EDX analysis, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 2016, 210, 275-282.
  • Schwarz, S.; Petzold, G. Polyelectrolyte interactions with inorganic particles, Taylor and Francis Third Edition (2016) 21p.
  • Mihai, M.; Schwarz, S.; Doroftei, F.; Simionescu, B. C., Calcium carbonate/polymers microparticles tuned by complementary polyelectrolytes as complex macromolecular templates, Crystal Growth & Design 2014, 14, 6073-6083.
  • Bratskaya, S.; Genest, S.; Petzold-Welcke, K.; Heinze, T.; Schwarz, S., Flocculation efficiency of novel amphiphilic starch derivatives: a comparative study, Macromolecular Materials and Engineering 2014, 299, 722-728.
  • Licea-Claverie, A.; Schwarz, S.; Steinbach, C.; Ponce-Vargas, S. M.; Genest, S., Combination of natural and thermosensitive polymers in flocculation of fine silica dispersions, International Journal of Carbohydrate Chemistry 2013 (2013) ID 242684, 8 pages.