Etablierung eines Membrantrennverfahrens unter den nahekritischen Bedingungen von Wasser

• Applicant: Dr. Roland Haseneder
• Subject Area: Chemical and Thermal Process Engineering
• Term: from 2010 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 172866115

Im Rahmen des vorliegenden Forschungsantrags soll die Etablierung eines Membranverfahrens unter den anspruchsvollen Bedingungen von nahekritischem Wasser als Lösungs- bzw. Reaktionsmittel untersucht werden. Beabsichtigt ist hierfür die systematische Untersuchung von Membranen bezüglich ihrer Leistungscharakteristik wie Permeabilität und Rückhalt unter gezielter Variation der Einflussfaktoren. In den geplanten Versuchen soll eine bereits bestehende Hochdruck-Extraktionsanlage umgebaut und um ein neu zu konstruierendes Membranmodul erweitert werden, das für den Einsatz von nahekritischem Wasser mit seiner sehr starken Korrosionswirkung konzipiert wurde. Als Membranwerkstoffe sollen geeignete keramische Materialien wie Aluminiumoxid, Titanoxid und Zirkonoxid näher untersucht werden. Es ist geplant, die Permeationseigenschaften der Membranen unter dem Gesichtspunkt der Parameterabhängigkeit näher zu betrachten. Für den Untersuchungsbereich des Membranverfahrens sollen zunächst durch Variation der Betriebsparameter Druck, Temperatur, Differenzdruck und Überströmgeschwindigkeit das Membranverhalten näher untersucht werden. Diese Daten münden dann in der Aufstellung eines mathematischen Modells zur Modellierung des Permeationsverhalten für die eingesetzten Membranen.Mit organischen Testsubstanzen können weiterhin die Ausschlussgrenze (Cut-Off) sowie der jeweilige Rückhalt der Membran bestimmt werden. Flux und Rückhalt erlauben dabei maßgeblich Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit der Membranen. Den Abschluss des Forschungsvorhabens bilden Experimente, in denen das mit realem Extrakt beladene Wasser gereinigt und das Extrakt als Retentat gewonnen werden soll. Als reales System dient eine am Lehrstuhl bereits intensiv untersuchte Extraktion von kontaminierten Böden mittels nahe-/überkritischem Wasser.Mögliche Anwendungsbereiche dieser Technologie sind vor allem in der Rückgewinnung des als Advanced Fluid bezeichneten Lösungsmittels bzw. in der Abtrennung von Produkten bei Reaktionen zu sehen. Durch ein solches Hybridverfahren kann die Rückführung des Lösemittels in den Extraktions- bzw. Reaktionsprozess nahezu isobar und isotherm erfolgen. Darüber hinaus ist in einem weitergehenden Schritt eine gezielte Fraktionierung der im Lösungsmittel vorhandenen Komponenten denkbar. Somit liegen die Verfahrensvorteile maßgeblich in einer wirtschaftlicheren und ökologischeren, also in einer nachhaltigeren Prozessführung begründet.

• DFG Programme: Research Grants
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Georg Härtel