Institute & Forschungseinrichtungen T

Institute & Forschungseinrichtungen

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Technische Hochschule Köln

Prof. Dr. Gerhard Braun
Fakultät für Anlagen-, Energie und Maschinensysteme
Institut für Anlagen- und Verfahrenstechnik (IAV)
Betzdorfer Str.2
50679 Köln
Deutschland

Tel: +49 (0)221 8275 2203
Fax: +49 (0)221 8275 2443

www.cmlab.eu/


Technische Universität Berlin

Prof. Dr. rer. nat. Roderich Süßmuth
Fakultät II, Institut für Chemie
Sekretariat TC 2
Strasse des 17. Juni 124
10623 Berlin
Deutschland

Tel: +49 (0)30 314 24205
Fax: +49 (0)30 314 79651

www.chemie.tu-berlin.de/


Technische Universität Dresden

Dr. André Lerch
Fakultät Umweltwissenschaften
Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft
Professur für Hydroverfahrenstechnik
01062 Dresden
Deutschland

Tel: +49 (0)351 463 37537
Fax: +49 (0)351 463 37204

www.tu-dresden.de/hydro/hvt


Technische Universität Kaiserslautern

Prof. Dr.-Ing. Sergiy Antonyuk
Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik
Gottlieb-Daimler-Straße
67663 Kaiserslautern
Deutschland

Tel: +49 (0)631 205 3524
Fax: +49 (0)631 205 3055

www.mvt.mv.uni-kl.de

Details

Der Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik der TU Kaiserslautern beschäftigt sich seit vielen Jahren mit der Membrantechnik. Insbesondere werden folgende Membranprozesse untersucht und weiterentwickelt.

Klassierung (oder Fraktionierung) von Suspensionen:
Die Abtrennung bzw. Verminderung feiner Partikelfraktionen von Suspensionen ist bei einer Reihe von verfahrenstechnischen Prozessen für den Prozesserfolg von großer Bedeutung. Häufig sind Pulver und Dispersionen mit einer engen Partikelgrößenverteilung  gefragt. Oft müssen feine Partikeln, z. B. Abrieb, gezielt aus einem Produkt abgetrennt werden. Im Zusammenhang mit der Nanopartikeltechnik nimmt die Nachfrage nach Produkten mit Partikeln im Größenbereich unterhalb von 0,1 µm weiter an Bedeutung zu. Nach einer Fällung oder Nassmahlung liegt oft eine Suspension mit vorwiegend feindispersen Partikeln vor, bei denen es jedoch notwendig ist, dass grobe Partikeln und Agglomerate aus der Suspension mit einem nachfolgenden Verfahren abgetrennt werden. Es sind häufig Pulver und Dispersionen gefragt, bei denen das Partikelspektrum deutlich unter 500 nm angesiedelt ist. Solche disperse Systeme werden z. B. als Pigmente, als Polier-Slurries und als Zuschlagstoffe für Nanocomposites eingesetzt. In all diesen Fällen ist es wichtig, dass die Produkte frei von grobdispersen Partikeln sind. In der Regel reichen die technischen Möglichkeiten sowohl beim Zerkleinern als auch beim Fällen aus Lösungen alleine nicht aus, um eine Suspension mit einer engen Partikelgrößenverteilung herzustellen. Es besteht daher ein Bedarf an Klassierverfahren, die entsprechend feine Partikeln abtrennen. Insbesondere die Abtrennung von Partikeln unter 1 µm aus Suspensionen ist mit den vorhandenen Verfahren schwierig. Die im Rahmen des AiF-Projektes "Querstromklassierung von Suspensionen mit feinsten Partikeln" (IGF 19174) im Pilotmaßstab zu untersuchende neuartige Querstromklassierung mit Membranen stellt eine kostengünstige Methode zur Trennung von Suspensionen im Mikro- und Submikrometerbereich dar. Durch die Cross-Flow-Betriebsweise kann die Mikrofiltration dazu genutzt werden, um die abzutrennende Partikelgrößenverteilung nach einer bestimmten Partikelgröße zu klassieren. Dazu werden die Betriebsbedingungen so reguliert, dass sich an der Membranoberfläche ein dynamisches Gleichgewicht zwischen einem konvektiven Antransport der Partikel an das Filtermittel und einem Rücktransport (hydrodynamischer Auftrieb und Diffusion) in die Kernströmung einstellt. Bei dieser Betriebsweise werden kleine Partikel gezielt durch die Membran geführt, große Partikel gezielt von der Membran fern gehalten und eine zu klassierende mittlere Partikelgröße an der Membran abgeschieden. Durch Anlegen eines überlagerten elektrischen oder magnetischen Feldes ist es zudem möglich, die Klassierung bezüglich Partikelform, Struktur oder chemische Zusammensetzung auszuweiten.

Membrandestillation für wässrige Lösungen:
Während die druckbetriebene Mikrofiltration zur Abtrennung partikulärer Systeme vielseitig eingesetzt werden kann, bietet die Membrandestillation ein ebenso vielseitiges Membranverfahren zur Abtrennung flüchtiger Komponenten aus einer wässrigen Lösung. Die Membrandestillation ist ein druckloses, thermisches Trennverfahren für wässrige Lösungen, bei dem flüchtige Komponenten im gasförmigen Zustand durch eine Membran transportiert werden. Den selektiven Charakter der Membran hinsichtlich des Aggregatzustandes der zu behandelnden wässrigen Lösungen wird durch eine hydrophobe und mikroporöse Beschaffenheit der Membran verursacht. Wässrige Lösungen, die beide Seiten der hydrophoben, mikroporösen Membran beaufschlagen, können aufgrund der Oberflächenkräfte nicht in den Porenraum der Membran eindringen, wohl aber gasförmige Komponenten wie der Wasserdampf. Die treibende Kraft für den Stofftransport bildet ein Dampfdruckgefälle durch die Membran, das beispielsweise durch eine Temperaturdifferenz in den Flüssigkeiten außerhalb der Membran erzeugt werden kann. Es kommen dabei Temperaturen unterhalb der Siedetemperatur zum Einsatz. Durch das Dampfdruckgefälle permeiert der Dampf durch die Membran zur kalten Lösungsseite (Permeatseite). Dort wird der Dampf durch Kondensation aufgenommen. Wenn der Feedstrom außer Wasser keine weitere flüchtige Komponente enthält, wird auf der Permeatseite ein hochreines, destilliertes Wassers mit einer Leitfähigkeit von ungefähr 1 µS/cm erzeugt. Dies konnte in Laborversuchen nachgewiesen werden. Auch bei hohen Salzkonzentrationen (3,5 w% bei Meerwasser) konnte in einem Prozessschritt Reinstwasser gewonnen werden. Während die Permeatseite der Membrandestillation zur Erzeugung von Reinstwasser genutzt werden kann, eignet sich die Feedseite zum Konzentrieren nicht-flüchtiger Wasserinhaltsstoffe wie gelöste Ionen oder Kolloide. Mit der Membrandestillation kann auf der Feedseite eine Salzlösung bis zur Sättigungsgrenze aufkonzentriert werden. Eine hohe Salzkonzentration beeinflusst den Prozess zwar, stellt aber keine technische Grenze dar. Durch eine gezielte thermische Fällung in einem nachgeschalteten Kristallisator können auch die Salze der Lösung als Produkte gewonnen werden. Das Verfahren der Verdampfungskristallisation mittels Membrandestillation konkurriert mit einfachen Solardistillen und ist durch die Möglichkeit der Wärmerückgewinnung energetisch im Vorteil. Aus energetischer Sicht wirkt es sich auch als vorteilhaft aus, dass die Membrandestillation üblicherweise bei Betriebstemperaturen von maximal 90 °C eingesetzt wird. Dadurch kann günstig Abwärme aus industriellen Anlagen für den Prozess eingesetzt werden. Durch die relativ geringen Temperaturen kann auch die Sonnenenergie zur Gewinnung des Wassers oder zur Erzeugung der hochkonzentrierten Salzlösung genutzt werden.


Technische Universität München

Prof. Dr.-Ing. Ulrich Kulozik
Lehrstuhl für Lebensmittel- und Bio- Prozesstechnik
Weihenstephaner Berg 1
85354 Freising
Deutschland

Tel: +49 (0)8161 71 3535
Fax: +49 (0)8161 71 4384

www.lmvt.wzw.tum.de/index.php


Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V.

Dr.-Ing. Ralf-Uwe Bauer
Breitscheidstr. 97
07407 Rudolstadt
Deutschland

Tel: +49 (0)3672 379 0
Fax: +49 (0)3672 379 379

www.titk.de