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Wasseraufbereitung

Membrantechnologien in der Prozesswasser- und Abwasseraufbereitung

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Neue Membran-Materialien gesucht

Membranverfahren im Vergleich
Membranverfahren im Vergleich
(Bild: PROCESS)

Wie die Tabelle zeigt, sind die Einsatzmöglichkeiten von Membranen breit und seit Langem bewährt – dennoch gibt es nach wie vor Forschungs- und Entwicklungsbedarf, wie zwei aktuelle Forschungsvorhaben zeigen:

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Im Fokus des Forschungsprojektes „Material-Auswahlbox zur Herstellung von Hochleistungs-Ultrafiltrations (UF)-Membranen für die Wasseraufbereitung (MABMEM)“ steht die Entwicklung neuer Hochleistungsmembranen für die Wasseraufbereitung. Federführend ist die BASF, beteiligt sind Inge, mehrere Forschungsinstitute sowie Wasserversorger. Projektziele sind Materialien für Membranen mit erhöhter Selektivität und variabel einstellbarer Trenngrenze, mit verbesserter Permeabilität, höherer chemischer und mechanischer Beständigkeit sowie mit zusätzlichen Funktionen zur Abtrennung spezifischer Stoffklassen und Spurenstoffe.

Ziel des Forschungshabens „Rohrmembran Teaser“ ist die Herstellung und Erprobung säurebeständiger Umkehrosmose-Rohrmembranmodule für die Aufbereitung partikelhaltiger Prozesswässer durch neue Beschichtungsverfahren mit maßgeschneiderten polymeren Grenzschichten. Diese werden sowohl generativ – d.h. Schicht für Schicht – als auch in einer reaktiven Grenzflächenpolymerisation aufgebracht.

Durch den Einsatz von verschieden langen und verschieden geladenen Polyelektrolyten soll die Trenneigenschaft maßgeschneidert werden. Die Entwicklung soll in einem einzigen Verfahrensschritt die Abtrennung eines nahezu ionenfreien Permeats zur Wasserkreislaufführung für die industrielle Produktion ermöglichen.

Membranen in der Abwasseraufbereitung

In der Kläranlage eines Spezialchemieherstellers in Indien wird das Abwasser (mit hohem Salzgehalt und organischer Belastung) per Ultrafiltration vorbehandelt, dann einer Kerzenfiltration unterzogen und mit Umkehrosmose (UO)-Membranelementen entsalzt. Das entsalzte Wasser wird anschließend durch Entgasung und Ionenaustausch mittels Mischbettsäulen mit Lewatit Monoplus S108H und MonoPlus M800 (Hersteller: Lanxess) behandelt, damit es als Kesselspeisewasser verwendet werden kann.

Die UO-Anlage ist als zweistufiges System mit einer Kapazität von 38 m3/h konzipiert. Das Speisewasser für die UO hat einen Gesamtgehalt an gelösten Stoffen (TDS – Total Dissolved Solids) im Bereich zwischen 600 und 1300 mg/l. Das Permeat weist einen TDS-Wert unter 20 mg/l auf; nach der Mischbett­anwendung liegt eine abschließende Kesselspeisewasserqualität von <0,1 mg/l TDS und 0,02 mg/l Siliziumdioxid vor. Das Konzentrat wird mittels Hochdruck-UO weiterbehandelt; das daraus generierte Permeat gelangt zurück in den Prozess, die konzentrierte Salzlösung durchläuft am Ende einen Verdampfungsschritt, damit keine flüssigen Abfälle anfallen.

Nach der Inbetriebnahme bestätigten sich die vorhergesagten Leistungsvorteile: Der UO-Speisedruck lag über drei Jahre unter 9,5 bar, die Rückhaltequote des UO-Systems liegt immer noch in der Größenordnung von 97,5 %.

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