MOE-Fellowship: Polina Peeva

Evaluation, Bewertung und Weiterentwicklung von neuen LowFouling Dünnschichtkompositmembranen für die Ultra- und Nanofiltration

Neue LowFouling DünnschichtkompositmembranenMembran-basierte Prozesse werden immer wichtiger in der Biotechnologie, Pharmazie, Petrochemie und anderen Industriezweigen. Es gibt viele Beispiele für die erfolgreiche Anwendung der Membrantrennung in Gebieten wie der Abwasserbehandlung, Wasserentsalzung, Lebensmittelindustrie, Reinigung biologisch hergestellte Produkte u.a. Nachteile dieses Prozesses sind die hohen Kosten in Bezug auf Membranlebensdauer, Vor- und Nachbehandlungsschritte und Flussverringerung. Die Flussverringerung wird meistens durch Fouling hervorgerufen. Fouling (Ablagerung) ist definiert als ein Prozess, bei dem es zu einem Verlust der Membranleistung wegen Ablagerung von suspendierten oder gelösten Substanzen auf der Membranoberfläche, auf den Porenöffnungen oder in den Poren kommt. Eine mögliche Lösung zum Vermeiden dieses Problems ist die Oberflächenmodifizierung, wobei LowFouling Dünnschichtkomposit¬membranen hergestellt werden.Oberflächenmodifizierung mit hydrophilen Polymeren ergibt eine LowFouling Hydrogeldünnschicht, die die hydrophilen Eigenschaften der Membranoberfläche erhöht. Durch die Anwendung von LowFouling Dünnschichtkompositmembranen sind prinzipiell eine niedrigere Oberflächenladung, hydrophilere Eigenschaften, ein hoher Ablagerungswiderstand, hohe Filtratflüsse, unveränderte Selektivität, und bessere Reinigungsmöglichkeiten zu erreichen. Eine schnelle und leichte Methode für die Oberflächenmodifizierung ist die photoinitiierte Pfropf-Copolymerisation. Zur Erzeugung von ausreichender Funktionalisierung, soll die Hydrogelschicht die Oberfläche komplett bedecken, sowie geeignete chemische Funktionalität, ausreichende Dicke und Dichte, mechanische und chemische Stabilität haben. Die modifizierte Membran kann eine identische Trenngrenze, ähnlich zu der einer unmodifizierten Membran bei höheren Flüssen und effektiverer Reinigung aufweisen.Das Anwendungspotential der oben beschriebenen neuen Kompositmembranen in technischen Prozessen ist nahezu unbegrenzt, und damit erscheint diese Innovation höchst attraktiv. Allerdings sind zuvor noch weitere Untersuchungen notwendig, einerseits in Bezug auf eine Übertragung des Konzepts in unterschiedliche Trennbereiche (Ausschlussgrenzen), andererseits in Bezug auf eine ganzheitliche Bewertung der damit in der Praxis tatsächlich erzielbaren Verbesserungen. Ziel dieses Projektes ist das Erlangen von zusätzlicher Beständigkeit und Barrierefunktion der Funktionsschicht, verglichen mit den Eigenschaften der Basismembran.Eine ganzheitliche Bewertung solcher neuer Membranen im Vergleich zu etablierten Materialien im Kontext eines speziellen Trennverfahrens, durch Berücksichtigungen aller Kriterien für dessen nachhaltige Verbesserung, wird jedoch bisher selten unternommen. Eine solche Bewertung wird jedoch zunehmend wichtig, vor allem weil viele spezielle Membranverfahren in immer größerem Maßstab realisiert werden.

AZ: 30008/088

Zeitraum

01.03.2008 - 28.02.2009

Land

Bulgarien

Institut

Universität Duisburg-Essen
Campus Essen
Institut für Technische Chemie II

E-Mail

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Betreuer

Prof. Dr. Mathias Ulbricht