Ein Beitrag zur Entwicklung und Erprobung der organophilen Mikrofiltration für die Prozesstechnik

Abstract

Im Rahmen der Arbeit wurde ein wesentlicher Beitrag zur Entwicklung und Erprobung hydrophober Membranen für die Prozesstechnik erarbeitet. Für die Membrantechnik ist ein neuer nutzbarer Trenneffekt, basierend auf Grenzflächeneffekten zwischen Membran und organischem Lösemittel, identifiziert worden. Dafür ist die Bedingung phi>>90° notwendig. Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Trennung von Emulsionen. Der Energiebedarf der Verfahrens ist abhängig vom Organikanteil in einer Emulsion. Aufgrund der geringen transmembranen Druckdifferenzen beträgt dieser ca. 0.02-0.3 kWh/m³ Filtrat (MF mit rein wässrigen Systemen: 2-20 kWh/m³ Filtrat). Es sind Emulsionsspaltungen bis ca. 5-10 Vol-% der Organikphase wirtschaftlich möglich, wobei eine reine Organikphase gewonnen wird. Die Erprobung erfolgte anhand der industriell relevanten Fragestellung einer Biodieseltrocknung. Permeatqualitäten und Flüsse sind für eine Etablierung der Technologie sehr vielversprechend. Die Bilanzierung mit dem thermischen Konkurrenzverfahren deutet auf eine Energieeinsparung von 75 % hin. Ferner zeichnet sich das Membranverfahren durch den funktionellen Vorteil aus, dass damit Schleimstoffe aus dem Biodiesel zurückgehalten werden. In Anbetracht der vielversprechenden Ergebnisse und dem Trend zu nachhaltigen Produktionsprozessen sind die Grenzen für weitere Applikationen der organophilen Mikrofiltration heute noch nicht absehbar.

Within the frame of this work a contribution in development and proving of hydrophobic membranes was done. A novel separation effect was identified, based on boundary layer effects between the membrane and the organic solvent. For the effect the condition of phi>>90° is necessary. The membrane process is especially useable for emulsion separations. The specific energy demand of the membrane process is dependent on the organic concentration in a emulsion. Due to the very low transmembrane pressure differences the energy demand lies between 0.02-0.3 kWh/m³ filtrate (MF with aqueous systems: 2-20 kWh/m³ filtrate). The membrane process was proved in drying biodiesel due to the consequence that the evaporation technology can be substituted. The quality of the permeate and the fluxes are promising for an industrial establishment of the novel membrane process. Balancing the membrane process with the evaporation technology indicate a saving in energy demand of about 75 %. Thereby the membrane process has a functional advantage, named in retention of slime substances. Operations using classical biodiesel drying technology a subsequent separation step has to follow. In consideration of the promising results and the trend to sustainable production processes the frontier of possible new applications for this membrane process is not foreseeable.