Hohe Flux-Leistungen, verbunden mit sehr guter chemischer und thermischer Beständigkeit und der daraus resultierende Betriebssicherheit von Membrananlagen, bewirken, dass sich Anwender zunehmend für den Einsatz keramischer Membranen entscheiden. Durch ein spezielles Beschichtungsverfahren ist es zudem gelungen, die Abriebfestigkeit der Keramikmembranen zu erhöhen.
Bei dem Parameter Abrieb- oder Abrasionsfestigkeit erreichen Keramikmembranen häufig nur durchschnittliche Beständigkeit. In diesem Fall müssen bei der Filtration abrasiv wirkender Inhaltstoffe entsprechende Vorbehandlungen, wie Vorfiltration, Zentrifugation oder Sedimentation usw. eingesetzt werden, um die Membran zu schützen. Diese Membranschädigung durch Abrasion ist darauf zurückzuführen, dass die hochporöse Struktur lediglich durch kleine Sinterhälse zwischen den einzelnen Partikeln der Membranschicht zusammengehalten wird. Im Vergleich zu einer dichten Schicht ist die Abrasionsfestigkeit daher deutlich geringer. Dem Unternehmen atech ist es gelungen, durch ein spezielles Beschichtungsverfahren die Abriebfestigkeit von Membranen deutlich zu verbessern.
Versuchsergebnisse
Kratzversuche auf Membranoberflächen, die unter definierten Bedingungen durchgeführt wurden, bestätigen die erhöhte Abriebfestigkeit. Dazu wurde eine Nadel unter stetiger, vertikaler Krafterhöhung über die Oberfläche gezogen und die Eindringtiefe gemessen. Bei gleicher Kraft dringt die Nadel in die Standardmembran etwa doppelt so tief ein wie in die Duratech-Membran von atech. Für die Duratech-Membranen gilt aber auch, dass mit abnehmender Porengröße die Abriebfestigkeit geringer wird, d.h. die Nadel dringt bei gleicher Kraft tiefer in die Membran ein. Durch Testfiltrationen von Modellflüssigkeiten mit sehr abrasiv wirkenden Bestandteilen werden zur Zeit die Grenzen der Abriebfestigkeit ermittelt.
Die verbesserte Abriebfestigkeit wurde zudem in einer industriellen Membranfiltrationsanlage durch Langzeitbetrieb belegt. Ein Stoffgemisch, das durch Verunreinigungen dauerhaft Anteile von Quarzsand enthält, wurde mit Duratech-Membranen (0,05 µm) und Standardmembranen gleicher Porengröße filtriert. Die Flux-Leistungen der Membranen (Standard und Duratech) waren vergleichbar. Nach sechsmonatigem Dauerbetrieb wurden die Membranen unter einem Rasterelektronenmikroskop miteinander verglichen. Die Duratech-Membran war vollständig und ohne Kratzer erhalten, während bei der Standardmembran die aktive Trennschicht abgetragen wurde und die Stützkörperstruktur zum Vorschein kam.
cav 463
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