Projekt

Bei einer Partikelbeladung im Wasser neigen Umkehrosmose-Membranen zur Verblockung. Deswegen werden im Projekt säurebeständige Beschichtungen für Rohrmembranmodule entwickelt, mit denen partikelhaltige Prozesswässer in nur einem Verfahrensschritt zu einem nahezu ionenfreien Permeat aufbereitet werden können. Dies soll die Wasserkreislaufführung in der industriellen Produktion ermöglichen. Frischwasser wird als Kühl- und Spülwasser für verschiedenen Prozessschritte in der Oberflächenbehandlung oder der Herstellung von chemischen Produkten benötigt. Für die dabei entstehenden partikelhaltigen Prozesswässer fehlt es derzeit insbesondere bei kleinen und mittleren Volumenströmen (&lt 10 mł/h) an geeigneten Aufbereitungstechnologien, welche die Wasserkreislaufführung und die Reduzierung des Frischwasserbedarfes ermöglichen.

In dem Projekt werden neue Beschichtungsverfahren für maßgeschneiderte polymere Grenzschichten an Rohrmembranmodule eingesetzt. Dabei werden sowohl generative Nanofabrikation, zur Schicht-für-Schicht-Aufbringung von Polyelektrolyten, als auch eine reaktive Grenzflächenpolymerisation genutzt. Bei ersterer Technik werden abwechselnd Polykationen und Polyanionen mit der Keramikmembran in Kontakt gebracht, sodass sie an der Oberfläche adsorbieren. Durch eine fehlstellenfreie Beschichtung werden dichte Strukturen mit gleichzeitig hoher Ladungsdichte erzeugt, mit denen Ionen effektiv zurückgehalten werden können. Mit diesen Beschichtungsverfahren können neue Funktionalitäten auf einer Trägermembran aufgebracht werden, die zum Beispiel eine Ionenselektivität oder eine Säurestabilität erzielen.

Zur Entwicklung der Membranmodule werden numerische Strömungssimulationen durchgeführt, um potenzielle Ursachen von Strömungsfeldphänomenen im Modulbau zu verdeutlichen. Die Simulationen werden durch Messungen mittels nicht-invasiver Magnetresonanztomographie-Bildgebung validiert.

Die beschichteten Rohrmembranmodule werden zuletzt als Industriemodul an einer Produktionslinie zur Oberflächenbehandlung der Stahlindustrie getestet.