Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Projektes war die Entwicklung und anschlie\u00dfende Erprobung eines wirtschaftlichen Verfahrens zur vollst\u00e4ndigen Entfernung von \u00d6len aus Prozess- und Sp\u00fclw\u00e4sser, dessen Investitions- und Betriebskosten durch die Einsparungen an Rohstoffen ausgeglichen werden. Gleichzeitig sollte mit dem Verfahren die Prozessstabilit\u00e4t und -qualit\u00e4t gesteigert werden.
\nInnovativer Kern des Verfahrens ist ein individuell einsetzbares dead-end-Membranmodulkonzept auf der Basis von keramischen Flachmembranen, das es erlaubt, beliebig viele standardisierte Filterelemente durch ein automatisch dichtendes Klicksystem zu einem Membranmodul zu kombinieren.
\nEine Bilanzierung des Verfahrens sollte den Nachweis erbringen, dass der notwendige Energieeinsatz deutlich geringer ist, als bei herk\u00f6mmlichen cross-flow-Membransystemen oder Verdampfungsanlagen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenUntersuchung der Eignung keramischer Flachmembranen f\u00fcr den dauerhaften Betrieb mit \u00d6l-Wasser-Emulsionen bei unterschiedlich hohen Temperaturen und unterschiedlichsten chemischen Zus\u00e4tzen und Hilfsstoffen. Verantwortlich: ItN Nanovation; Mitwirkung: upt – von 01\/06 bis 06\/06
\n\tEntwicklung eines kosteng\u00fcnstigen dead-end-Membranmoduls, das sich f\u00fcr hohe Temperaturen und hohe pH-Werte eignet. Verantwortlich: ItN Nanovation; Mitwirkung: upt – von 01\/06 bis 08\/06
\n\tEntwicklung eines Systems, das es erlaubt, bei minimalem Energieeinsatz \u00d6l zu demulgieren und abzusch\u00f6pfen und die Prozessw\u00e4sser frei von \u00d6len einer Wiederverwendung zuzuf\u00fchren. Systemerprobung. Verantwortlich: audita; Mitwirkung: Junghans, KD-Pharma, ItN – 05\/06 – 11\/06
\n\tBilanzierung und Bewertung des Verfahrens. Absch\u00e4tzung der \u00dcbertragung auf andere Industriebereiche, Erarbeiten von Konzepten zur Kreislaufschlie\u00dfung. Verantwortlich: audita; Mitwirkung: Junghans, KD-Pharma – von 11\/06 bis 12\/06
\n\tEnergie- und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und Berichterstellung. Recherche der \u00dcbertragbarkeit auf andere Betriebe und andere Branchen. Verantwortlich: audita; Mitwirkung: ItN, upt, KD-Pharma, Junghans – 12\/06<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Rahmen des Projektes wurde ein neues Modulkonzept zur Aufbereitung von Emulsionen entwickelt. Anschlie\u00dfend wurden Filtrationsversuche mit einer Emulsion aus Fisch\u00f6l-Ethylester und Wasser durchgef\u00fchrt und ausgewertet.
\nDie neu entwickelte Membranhalterung sowie die Permeatsammelschiene aus Polyethersulfon zeigten hinsichtlich Handhabung und Best\u00e4ndigkeit durchweg positive Eigenschaften. Einzelne Membranplatten k\u00f6nnen ohne gro\u00dfen Aufwand ausgetauscht werden. Die Moduleinheit ist leicht zu handhaben und kann beliebig kombiniert werden. W\u00e4hrend des Versuchsbetriebs zeigten die Kunststoffteile keine Ver\u00e4nderung oder Abnutzung.
\nWas die Best\u00e4ndigkeit des Klebers angeht, so konnten die Erwartungen nicht ganz erf\u00fcllt werden. Der Kleber zeigte Korrosionserscheinungen und hat sich zum Teil von den Membranen bzw. Membranhalterungen gel\u00f6st. Er ist somit f\u00fcr diese spezielle Anwendung nicht geeignet.
\nWeiterhin entstanden an den Stirnseiten vieler der keramischen Membrank\u00f6rper Risse, die vermutlich auf thermische Spannungen zur\u00fcckzuf\u00fchren sind. Dies k\u00f6nnte durch einen weicheren Kleber oder durch Membranhalterungen auf Keramikbasis verhindert werden.
\nTechnologisch haben die Untersuchungen gezeigt, dass mit Hilfe keramischer Flachmembranen Emulsionen gespalten werden k\u00f6nnen und die gereinigte w\u00e4ssrige Phase f\u00fcr eine Wiederverwendung zur Verf\u00fcgung steht. Der R\u00fcckhalt f\u00fcr \u00d6l betr\u00e4gt ca. 99%.
\nDie Bilanzierung des Systems zeigte, dass bei einer kontinuierlichen Bel\u00fcftung die ben\u00f6tigte spezifische Energiemenge gr\u00f6\u00dfer ist als bei einer Filtration mittels cross-flow Rohrmembranen auf keramischer Basis. Durch eine intermittierende Bel\u00fcftung l\u00e4sst sich der Energiebedarf deutlich reduzieren.
\nEine Optimierung bzgl. Permeatausbeute, Variation von Filtrations- und R\u00fccksp\u00fcldauer und vor allem der Bel\u00fcftung muss bei jedem Anwendungsfall neu erfolgen. Am Ende einer Optimierung steht in der Regel ein deutlich niedrigerer Energieeinsatz als f\u00fcr herk\u00f6mmliche Spaltsysteme ben\u00f6tigt wird.
\nDer einfache und kosteng\u00fcnstige Aufbau des Systems mit keramischen Flachmembranen ist der gro\u00dfe Vorteil gegen\u00fcber den Rohrmembranen oder Verdampfern. Die in diesem Projekt neu entwickelte Membranplattenhalterung und das Modulkonzept haben dazu entscheidend beigetragen. Der modulare Aufbau und die einfache Erweiterung des Systems sind weitere Vorteile.
\nTrotz des engen zeitlichen Rahmens konnte der Vorteil eines modularen Membranplattenmoduls gezeigt werden, da es sehr leicht an die Verfahrenstechnik angepasst werden kann. Durch die modulare Bauweise ist eine Anpassung an unterschiedliche Zulaufmengen leicht zu realisieren. Weitere Modulmodifikationen hinsichtlich einer m\u00f6glichen kontinuierlichen, mechanischen Reinigung w\u00e4hrend des eigentlichen Filtrationsbetriebs werden angestrebt bzw. sind durch leichte bauliche Ver\u00e4nderungen mit der neuartigen Modulkonfiguration leicht umzusetzen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Vorstellung des Modulkonzepts auf der Internetseite der ItN Nanovation AG
\nVorstellung der Modultechnik auf der IFAT 2008 (in Vorbereitung)
\nFachartikel (in Vorbereitung)<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Modulentwicklung, die im Mittelpunkt der Untersuchungen stand, lieferte positive Ergebnisse bez\u00fcglich der Anwendung in Emulsionen. So haben die Kombinationen Polyethersulfon (PES)-Membranhalterung mit verschiedenen Klebern zufrieden stellende Ergebnisse erbracht. In allen F\u00e4llen war eine ausreichende Best\u00e4ndigkeit bez\u00fcglich der thermischen Stabilit\u00e4t bei gleichzeitigem hohen pH-Wert gew\u00e4hrleistet.
\nDie PES-Membranhalterung erf\u00fcllen ebenso alle Best\u00e4ndigkeitsanforderungen. Die Anwendung eines Spritzgussverfahrens erm\u00f6glicht die Realisierung nahezu jeder beliebigen Form f\u00fcr die Membraneinfassungen, so dass leicht austauschbare Moduleinheiten eine reine konstruktive Aufgabe darstellen.
\nNach dem jetzigen Erkenntnisstand l\u00e4sst sich mit dem Werkstoff Keramik nicht nur eine Rohrmodulanlage wirtschaftlich betreiben, sondern auch Konzepte mit getauchten Membranen lassen sich wirtschaftlich umsetzen. Hauptfaktor ist hierbei die hohe chemisch\/physikalische Belastbarkeit des Membranwerkstoffs in Kombination mit der hohen Lebensdauer der Keramikplatten. Durch gro\u00dftechnische Produktion k\u00f6nnen die Herstellungskosten erheblich gesenkt werden, wodurch ein wettbewerbsf\u00e4higes Produkt entsteht.
\nF\u00fcr die Zukunft besteht mit Sicherheit noch Entwicklungsbedarf f\u00fcr die Einklebung, was einzelne Ergebnisse bei der Einfassung gezeigt haben.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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