Experimentelle Untersuchung und Modellierung der organophilen Nanofiltration
Die organophile Nanofiltration (oNF) ist ein druckbetriebener Membranprozess, in welcher die Komponenten durch die Größen oder Gewichte der organischen Moleküle oder durch ihre unterschiedliche Löslichkeit in der Membran getrennt werden. In letzter Zeit hat sich das Inetersse der Industrie an der Anwendung der oNF aufgrund ihrer energie- und resourceneffizienten Abtrennung verstärkt. Im Gegensatz zu anderen thermischen Trennverfahren wie der Rektifikation oder der Pervaporation wird keine Energie für den Phasenwechsel von Flüssig zu Dampf benötigt, da dieser nicht stattfindet. Um in der Industrie weitverbreitet angewendet zu werden, ist es bei Membranverfahren besonders wichtig, den Transportprozess besser modellieren zu können, ohne zeit- und energieaufwendige laboratorische Untersuchungen durchzuführen.
Im Rahmen meiner Arbeit wurde die Modellierung der Nanofiltration mit Gruppenbeitragsmethoden geprüft. Aufgrund der Ergebnisse wurde die Möglichkeit der Isomerentrennung der organophilen Nanofiltration durch eine Fallstudie untersucht. Bei dieser Fallstudie werden die Produkte mit einem sogenannten Hybrid-Trennverfahren bestehend aus Membranmodulen und Destillationskolonnen getrennt und eine Potentzialabschätzung des Verfahrens zu einem konventionellen Prozess durchgeführt. Der Vorteil solcher Hybridtrennverfahren ist die Nutzung der Apparate nur in dem Prozessfenster in der sie besser als alle anderen Verfahren sind. Basis dieser Untersuchungen bilden experimentelle Untersuchungen. Experimentelle Versuche wurden bei verschiedenen Temperaturen und Lösungsmittelkonzentrationen mit einer Membrananlage durchgeführt. Aufgrund der experimentellen Ergebnisse wurde die Modellierung und die Simulation des Prozesses mit Aspen Custom Modeler® durchgeführt. Mit der Optimierung des Hybridprozesses ist es möglich zu beweisen, dass eine Verminderung nicht nur den Energieverbrauch sondern auch die Gesamtkosten mit oNF möglich ist.