Keramische Membrankontaktoren mit additiv gefertigten Strömungsverteilern für die Stofftrennung – KeramAD

Ziel des Projekts:

Keramische Membranen werden seit mehreren Jahrzehnten für verschiedenste Reinigungs- und Separationsprozesse in der Industrie eingesetzt. Dabei haben sich die Membranformen immer weiter verändert. Von einfachen Flachmembranen und Einkanalrohren ging die Entwicklung schnell in Richtung komplexerer Mehrkanal- und Wabenstrukturen. Das Ziel dabei war stets eine maximal mögliche Membranfläche in einem minimalen Bauraum zu erzielen, um so einen kosteneffizienten Einsatz der Membrantechnologie in immer mehr Industriebereichen zu ermöglichen.

Bei komplexeren Membrankörpern ändert sich jedoch das Trennverhalten, da die Triebkraft für den Trennprozess zum Zentrum der jeweiligen Geometrie abnimmt. Aus diesem Grund führt hier eine Verdopplung der Membranfläche nicht zwangsläufig zu einer Verdopplung der Trennleistung. Durch intelligente Optimierung der Membran- und Kanalform konnte die Strömungsführung in den letzten Jahren weiter verbessert und diesem Effekt etwas entgegen gewirkt werden. Dennoch bleibt bei bisherigen Ansätzen immer ein Abfall der Triebkraft und Trennleistung bestehen.

Im Verbundvorhaben KeramAD – »Keramische Membrankontaktoren mit additiv gefertigten Strömungsverteilern für die Stofftrennung« soll dieses Problem durch einen neuartigen Ansatz gelöst werden. Im Rahmen des Projekts werden spezielle, an die jeweilige Membrangeometrie angepasste Strömungsteiler entwickelt. Diese sollen durch adaptive Fertigung hergestellt und im Anschluss dicht an den keramischen Membrankörper gefügt werden. Ziel ist eine beliebige Anströmung einzelner Membrankanäle einer komplexen Struktur zu ermöglichen, um so z.B. eine Gegenstrom-Medienführung in einer Membran zu realisieren. Dadurch kann die Triebkraft zur Stofftrennung auch im inneren der Membran maximiert werden, wodurch sich die Trenneffizienz erhöhen und der Energieaufwand für die Trennung reduzieren lässt. Um diesen Effekt zu bewerten, sollen die im Projekt entwickelten Membrankörper im Bereich der Flüssigseparation, Extraktion und Membrandestillation charakterisiert werden.

Das Vorhaben wird finanziell unterstützt durch die Europäische Union.