Die Seprodyn-Membranmodule bestehen aus robustem, hochmolekularem Polyethylen. Aufgrund der sehr guten chemischen Beständigkeit des eingesetzten Materials und des speziell entwickelten Sinterverfahrens sind wirtschaftlich vorteilhafte Standzeiten auch unter schwierigen Bedingungen erreichbar. Die Feinstfiltermembranen eignen sich für Suspensionen mit Teilchengrößen >1 µm.
Dr. Hans-Dieter Saier, Dipl.-Ing. Michael Lyko
Seit einigen Jahren hat sich die Cross-Flow-Mikrofiltration (CMF) als ökonomisch und auch ökologisch überzeugende Alternative in der modernen Verfahrenstechnik etabliert. Heute existieren in vielen Bereichen standardisierte Konzepte und für die restlichen Anwendungen sind Referenzanlagen bekannt.
Vor allem die Abtrennung feinst suspendierter Metallhydroxyde und emulgierter Stoffe im Submikronbereich bereiten den konventionellen Trennverfahren große Probleme. Gestiegene qualitative und veränderte legislative Anforderungen im Bereich der Prozess- und Abwasserbehandlung lassen sich zum Teil nur mit der Mikrofiltration wirtschaftlich vertretbar erreichen. Dabei wurde der Einsatzbereich der CMF praktisch über den gesamten pH-Bereich und auch auf höhere Temperaturen ausgedehnt. Trotzdem erfordern bestimmte Anwendungen aufgrund der chemischen Aggressivität der aufzuarbeitenden Medien die Entwicklung neuer Membranen und den Einsatz anderer bisher nicht verfügbarer Werkstoffe.
Feinstfiltrationsmoduleaus Polyethylen
Die jüngste Entwicklung eines Unternehmens aus Wuppertal sind flexible Seprodyn-Sintermembranen aus robustem, hochmolekularem Polyethylen. Die Porengröße beträgt 1 µm. Bei dieser für die Mikrofiltration großen Porengröße spricht man von Feinstfiltration. Die zu Rohren mit einem Innendurchmesser von 5,0 mm geformten Membranen sind für den industriellen Einsatz in Standardgehäusen von 1 m2 bis zu 8 m2 Membranfläche erhältlich. Da die Seprodyn-Module maßidentisch mit den bekannten Polypropylen-Mikrofiltrationsmodulen dieses Herstellers sind, lassen sich diese in bestehenden Anlagen einfach austauschen. Für Vorversuche steht ein Labormodul zur Verfügung. Spezialmodule mit Austauschpatronen mit einer Membranfläche von 1 m² ergänzen das Programm für Anwendungen, in denen aufgrund der Aggressivität des zu filtrierenden Mediums mit relativ kurzen Membranstandzeiten zu rechnen ist.
Feinstfiltration
Seprodyn-Filtermodule wurden vor allem für die Crossflow-Feinstfiltration (CFF) entwickelt. Hierbei überströmt das zu filtrierende Medium die Membran tangential. Das Feed wird also durch die Membranrohre gedrückt. Das Filtrat tritt durch die Membran in den Außenraum und wird dort abgezogen. Der restliche Anteil wird als Konzentrat im Kreislauf geführt. Die sich auf der Membran durch die abzufiltrierenden Partikel bildende Schicht wird kontinuierlich durch die Strömungsgeschwindigkeit im Rohr abgetragen. Um diese kontinuierliche Reinigung zu unterstützen, kann die Membran in bestimmten Zeitabständen (ca. 5 bis 30 min.) für wenige Sekunden rückgespült werden. Dabei wird bei in der Regel laufender Feedpumpe der Filtratdruck soweit erhöht, dass eine kleine Menge Filtrat in umgekehrter Richtung die Membran durchströmt und dadurch bestehende Beläge von der Membran entfernt. Die automatisch arbeitende Rückspülung ermöglicht also einen kontinuierlichen Anlagenbetrieb und reduziert störende, chemische Reinigungen auf ein Minimum.
Anwendungen
Ein erprobtes und schon vielfach in der Praxis eingesetztes Beispiel für die Filtration von Suspensionen mit Teilchengrößen größer als 1 µm ist die Filtration von Edelstahlbeizen. Vor der Veredlung sind Stahloberflächen zu entfetten, von Rost und Zunder zu säubern und gleichzeitig zu beizen. Diese Prozedur erfolgt in salz-, salpeter- oder schwefelsauren Bädern, die teilweise Zusätze von Flusssäure und eines Beizentfetters enthalten. Die Beizlösung wurde früher bis zum Erreichen einer produktspezifischen Konzentrierung von Inhaltsstoffen verwendet und dann meist extern entsorgt. Problematisch sind die emulgierten Öle und Fette. Bei einer Eliminierung bzw. Reduzierung auf weniger als 20 mg/l Mineralöl ist eine Wertstoffrückgewinnung, z. B. zur Herstellung von Eisen-III-chlorid, aus der Altsäure aber möglich und wirtschaftlich. Deshalb wird die Beizlösung einer Cross-Flow-Mikrofiltrationsanlage zugeführt. Der durchschnittliche Ölanteil im Filtrat liegt immer unter 20 mg/l, so dass nach Erreichen der produktspezifischen Konzentration von Fe die Herstellung von z. B. Eisen-III-chlorid möglich ist.
Die Feinstfiltration wird deshalb genutzt, um das Filtrat im Beizprozess wieder einzusetzen. Die Filtration der Bäder ist erforderlich, um Verstopfungen von Düsen und Ablagerungen in Rohrleitungen zu vermeiden. Die Membranfiltration verhindert somit kostenintensive Unterbrechungen der Produktion. Auch vor einer Regenerierung der Beizsäure muss eine Filtration durchgeführt werden.
Weitere Anwendungen der Feinstfiltration sind die Abtrennung von Aktivkohle aus Säure, die Rückgewinnung von Titandioxid, die Feinreinigung von Säuren oder Laugen.
E cav 258
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