Projekt

In dem Projekt sollen keramische Membranen aus Siliciumcarbid und Aluminiumoxid in Form von Waben und Hohlfaserbündeln mit hydrophoben Makroporen für die Membrandestillation und hydrophilen Nanoporen für die Nanofiltration entwickelt werden. Dadurch werden Aufwand und Kosten für die Aufbereitung von salzhaltigen Wässern, wie beispielsweise Bergbauwässer, erheblich reduziert. Die Filtration von Bergbauwässern ist aufgrund von Trübstoffen und Scaling mit hohem Risiko für Abrasion und Modulverblockung verbunden. Zudem werden durch die hohen Volumenströme große und preisgünstige Membranflächen benötigt.

Im Projekt werden dünnwandige, keramische Membranen aus Siliciumcarbid und Aluminiumoxid entwickelt, die sich durch angepasste Benetzbarkeit und hohe volumenspezifische Membranfläche auszeichnen. Dabei handelt es sich um Membranrohre mit Kanälen (Hohlfaserbündel) oder wabenförmige Geometrien mit hydrophoben Makroporen für die Membrandestillation und hydrophilen Nanoporen für die Nanofiltration. Diese Elemente sollen hinsichtlich vergrößerter Membranfläche und erhöhter Permeatflüsse weiterentwickelt werden. Ziel ist die Entwicklung von druckstabilen Wabengeometrien mit jeweils 10 m˛ pro Membranelement und Hohlfaserbündel mit einer Membranfläche von 1 m˛. Dies stellt allerdings hohe werkstoffliche Herausforderungen in Bezug auf Design, Extrusion, defektfreie Beschichtung und gezielte Einstellung der Benetzbarkeit, insbesondere bei der Verwendung in der Querstrom-Filtration und in der Membrandestillation voraus.

Die Entwicklung der Membranelemente erfolgt mit CFD-Rechnungen und Laborexperimenten. Für die Laborexperimente werden in erster Linie Einkanalrohrmembranen verwendet. Im Versuch stellte sich innerhalb von 30 Minuten ein konstanter Permeatfluss ein und blieb für die Versuchsdauer von 7 Stunden konstant. Abschließend werden die Membranelemente in einer Pilotanlage zur Aufbereitung von Salzsolen im Bergbau in der Praxis getestet.