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Silver nanoparticle-doped zirconia capillaries for enhanced bacterial filtration

  • J. Wehling
  • , J. Köser
  • , P. Lindner
  • , C. Lüder
  • , S. Beutel
  • , S. Kroll
  • , K. Rezwan

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftArtikelForschungPeer-Review

Abstract

Membrane clogging and biofilm formation are the most serious problems during water filtration. Silver nanoparticle (Ag nano) coatings on filtration membranes can prevent bacterial adhesion and the initiation of biofilm formation. In this study, Ag nano are immobilized via direct reduction on porous zirconia capillary membranes to generate a nanocomposite material combining the advantages of ceramics being chemically, thermally and mechanically stable with nanosilver, an efficient broadband bactericide for water decontamination. The filtration of bacterial suspensions of the fecal contaminant Escherichia coli reveals highly efficient bacterial retention capacities of the capillaries of 8 log reduction values, fulfilling the requirements on safe drinking water according to the U.S. Environmental Protection Agency. Maximum bacterial loading capacities of the capillary membranes are determined to be 3 × 10 9 bacterial cells/750 mm 2 capillary surface until back flushing is recommendable. The immobilized Ag nano remain accessible and exhibit strong bactericidal properties by killing retained bacteria up to maximum bacterial loads of 6 × 10 8 bacterial cells/750 mm 2 capillary surface and the regenerated membranes regain filtration efficiencies of 95-100%. Silver release is moderate as only 0.8% of the initial silver loading is leached during a three-day filtration experiment leading to average silver contaminant levels of 100 μg/L.

OriginalspracheEnglisch
Seiten (von - bis)179-187
Seitenumfang9
FachzeitschriftMaterials Science and Engineering C
Jahrgang48
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 1 Dez. 2015

UN-Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs)

2015 einigten sich die UN-Mitgliedstaaten auf 17 globale Ziele für nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development Goals, SDGs) zur Beendigung von Armut, zum Schutz des Planeten und zur Förderung des allgemeinen Wohlstands. Hiermit leisten wir einen Beitrag zu folgendem/n Ziel(en) für nachhaltige Entwicklung (SDGs):

  1. SDG 6 - Sauberes Wasser und sanitäre Einrichtungen
    SDG 6 Sauberes Wasser und sanitäre Einrichtungen

ASJC Scopus Sachgebiete

  • Allgemeine Materialwissenschaften
  • Physik der kondensierten Materie
  • Werkstoffmechanik
  • Maschinenbau

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