Die Partikeltechnologie konnte in den letzten Jahren enorme Fortschritte verbuchen und bietet immer breitere Anwendungsmöglichkeiten. Engineered Nanoparticles (ENPs) werden in vielen Branchen eingesetzt, von der Einarbeitung in Reifen bis hin zur Medizintechnik. Dies führt zu steigenden Produktionszahlen, die auch in Zukunft kaum sinken werden. Die Separationstechnik konnte mit diesem Fortschritt nur bedingt Schritt halten, obwohl sie sowohl für die Produktion als auch für die Rückgewinnung dieser Partikel aus der Umwelt entscheidend ist. Die Nachfrage nach hochspezifischen Partikelsystemen mit einer Reihe an definierten Eigenschaften wächst stetig, jedoch sind die meisten Trenntechniken lediglich für ein einzelnes Partikelmerkmal optimiert. So trennen beispielsweise Filtrationsprozesse nach Größe oder klassische Magnetabscheider nach der Suszeptibilität. Um ein Partikelgemisch nach mehreren Partikeleigenschaften zu fraktionieren, wird deshalb traditionell eine Reihenschaltung mehrerer Trennverfahren realisiert, was die Kosten und den Produktverlust erhöht. Diese motiviert die Suche nach neuen Techniken, die in der Lage sind, nach mehreren Partikelmerkmalen gleichzeitig zu trennen und daher als mehrdimensional bezeichnet werden können.

Im Rahmen dieses Forschungsprojektes soll ein mehrdimensionales Trennverfahren entwickelt werden, das gezielt im Partikelgrößenbereich 100 nm – 10 µm ansetzt. Dazu sollen (vereinfacht formuliert) magnetische Partikel selektiv mit den zu trennenden nichtmagnetischen Partikeln agglomeriert und anschließend im Magnetfeld abgeschieden werden. Dieser Prozess wird als magnetic seeded filtration bezeichnet und ist sowohl abhängig von der Partikelgröße als auch von den Oberflächeneigenschaften. Besonders die selektive Agglomeration stellt dabei die Herausforderung dar.  Neben der Anwendung in der hochspezifischen, mehrdimensionalen Klassierung zeigt dieses Verfahren ebenfalls Potential in der Klärung von verdünnten Suspensionen. Es wird folglich ebenfalls die Anwendung der magnetic seeded filtration auf die Abtrennung von Mikroplastik aus Abwasserströmen untersucht.

Abbildung 1: Schematische Darstellung der mehrdimensionalen magnetic seeded filtration. Schwarz: Magnetpartikel. Grün / Rot: Nichtmagnetische Partikel.