Die vorliegende Bachelorarbeit untersucht einen Membranhybridprozess zur gezielten Entfernung des Mikroschadstoffs Diclofenac (DIC) aus Wasser. DIC ist ein weltweit eingesetztesnichtsteroidales Antirheumatikum, das in konventionellen Kläranlagen nur unzureichend eliminiert wird und in relevanten Konzentrationen in Oberflächengewässern nachweisbar ist. Der untersuchte Hybridprozess kombiniert eine Nanofiltrationsmembran mit dem Enzym Laccase sowie Pulveraktivkohle (PAK), um eine möglichst effektive Elimination des Schadstoffs zu erzielen.

Zur Vorbereitung der Hauptversuche (HV) wurden zunächst Vorversuche (VV) durchgeführt, in denen verschiedene Probenahmestrategien sowie die Adsorptionsleistung dreier PAK miteinander verglichen wurden. Die Konzentrationsbestimmung in den HV erfolgte mittels HPLC. In den HV wurden neun Versuchsvarianten durchgeführt, die sich hinsichtlich der eingesetztenZusatzstoffe sowie der Dosierungsstrategie, diskontinuierlich oder kontinuierlich, unterschieden.

Die VV ergaben, dass die Verwendung vorher vorgespülter Spritzenfilter für die Probenahme zu zuverlässigeren Ergebnissen führte als der Einsatz unvorbereiteter Filter, die durch organische Herstellungsrückstände zu einer Überschätzung der DIC-Konzentration führten. Im Vergleich der drei Aktivkohlen zeigte die PAK Carbopal AP mit einer Eliminationsrate von etwa 20 % nach 6,5 Stunden die höchste Adsorptionsleistung gegenüber DIC und wurde daher für alle HV ausgewählt.

In den HV zeigte die eingesetzte Nanofiltrationsmembran mit einem Rückhalt von etwa 78 % eine deutlich geringere Leistung als in der Literatur beschrieben, was die Vergleichbarkeit der Ergebnisse einschränkte. Die Zugabe von Laccase führte zu einem messbaren Rückgang der DIC-Konzentration im Feed, wobei die Variante V3 mit 10 mg/L Laccase mit einem Konzentrationsrückgang von 11,2 % die höchste Wirkung zeigte. Gleichzeitig wurden im Permeat erhöhte DIC-Konzentrationen beobachtet, die auf die Bildung von Transformationsprodukten zurückgeführt werden könnte, welche die Membran leichter passieren können. Der Einsatz von PAK führte zu einer zusätzlichen Reduktion der DIC-Konzentration im Feed, war jedoch mit
operativen Herausforderungen verbunden. Die größte Eliminationsleistung wurde in der Variante mit simultaner, diskontinuierlicher Zugabe von PAK und Laccase (V8) erzielt, bei der die DIC-Konzentration im Permeat im Vergleich zum Gehalt im Feed um etwa 83,3 % reduziert werden konnte. In allen Versuchen wurde zudem ein bislang nicht identifizierbarer Fremdstoff detektiert, dessen Ursprung nicht abschließend geklärt werden konnte.

Die Ergebnisse zeigen, dass der Membranhybridprozess grundsätzlich geeignet ist, DIC aus Wasser zu entfernen, und dass insbesondere die Kombination aus Membranfiltration, enzymatischem Abbau und Adsorption an Aktivkohle vielversprechende Eliminationsleistungen erzielt.