Das Membrantrennverfahren ist im weitesten Sinne ein Filtrationsprozeß, bei dem eine Komponente des zu trennenden Gemisches die Membrane passiert, während die andere Komponente mehr oder weniger von der Membrane zurückgehalten wird.
Typische Vorteile des Membranverfahrens sind:
Reine physikalische Trennung des Mediums, also keine chemische, thermische, oder biologische Veränderung der Komponenten.
Trennung des Stoffes bis in den molekularen Bereich und somit Konkurrenz zu klassischen verfahrens-techni-schen Operationen wie Eindampfung (Destillation) und Absorption.
Modulare Bauart und damit an jede Kapazität anpaßbar.
Die Firma Piber, Umwelt & Wasser plant, baut und montiert im Bereich der Membranverfahren modulare Anlagen für die Umkehrosmose, Nano- u. Ultrafiltration in allen benötigten Größen.
Einsatzgebiete
Das Einsatzgebiet der Umkehrosmose ist vielfältig und reicht von der VE- Wassererzeugung über die Aufkonzentrierung von Deponiesickerwasser bis hin zur Rückgewinnung von z.B. Lauge und Spülwasser.
Durch den guten Rückhalt an organischen Substanzen eignet sich das damit hergestellte Reinwasser, in teilweiser Kombination mit Ionenaustauschanlagen oder anderen Anlagenkomponenten z.B. für:
Im Einsatz für die Rückgewinnung von Komponenten aus Prozeßwässer sind Vorversuche im techn. Maßstab erforderlich. Für solche Aufgabenstellungen steht eine Versuchsanlage zur Verfügung.
Vorteile der Umkehrosmose sind
Umweltfreundlich, da keine Regeneration mit Chemikalien erforderlich, wie z.B. bei Ionenaustauscher
Es bedarf keiner Abwasser-Neutralisation
Dauerbetrieb mit automatischer Überwachung
Geringer Wasser-, Stromverbrauch, deshalb minimale Betriebskosten
Geringer Platzbedarf
Beste Reinwasserqualität durch hohes Rückhaltevermögen von Salzen, Bakterien und Keimen
Die Nanofiltration ist - wie die Umkehrosmose und Ultrafiltration - ein druckbetriebenes Membranverfahren zur Aufarbeitung von wäßrigen Lösungen. Bei der Abtrennung organischer Komponenten aus wäßrigen Lösungen liegt die Nanofiltration zwischen der Umkehrosmose und der Ultrafiltration.
Eine Besonderheit der Nanofiltrationsmembranen ist ihre Ionenselektivität: Salze mit einwertigen Anionen passieren die Membran in hohem Maße, während Salze mit mehrwertigen Anionen (z.B. Sulfate und Carbonate) zurückgehalten werden.
Einsatzgebiete
Typische Anwendungen für die Nanofiltration ist der Rückhalt mehrwertiger Anionen bei der Permeation der einwertigen Ionen wie:
Die von uns angebotenen kompakten Module für die Ultra- und Mikrofiltration sind für den dynamischen Betrieb (Querstromfiltration) bestimmt. Mit der Querströmung werden Scher- und Auftriebskräfte an der Oberfläche der Membran erzeugt und abgelagerte Partikel können je nach Stoffsystem aus der Deckschicht in die Kernströmung zurückgeführt werden. Nach einer bestimmten Einlaufphase stellt sich ein konstanter Permeatfluß ein, der durch die von der Suspension erzeugten Deckschicht beeinflußt wird.
Bei der Ultra- und Mikrofiltration werden von uns keramische Membrane eingesetzt. Ihr Vorteil liegt in der robusten Ausführung sowie der chemischen und thermischen Widerstandsfähigkeit. Die eingesetzten keramischen Membrane sind im pH-Bereich von 1 - 14 beständig, unempfind-lich gegen Druckstöße, können beliebig oft ausgespült werden und lassen sich bei Verblockungen thermisch behandeln, wodurch ihre anfängliche Leistungsfähigkeit zurückgewonnen werden kann.
Einsatzgebiete
Ein typischer Einsatzbereich unserer Mikrofiltrationsanlagen ist die Konzentrierung von Suspensionen und die der Ultrafiltration die Fraktionierung von niedermolekular gelösten Stoffen und Makromolekülen.
Oft sind je nach Bedarf vor oder nach der Membranfiltration weitere verfahrenstechnische Komponenten eingesetzt, wie Abscheider, oder bei der Deponiesickerwasseraufbereitung eine biologische Vorbehandlung und ein nachgeschalteter Aktivkohlefilter.
Beispiele für einige Einsatzgebiete unserer Anlagen sind:
Ionenaustauscher eignen sich hervorragend zur Aufkonzentration von Prozeßwasser indem es im Kreislauf über einen Kationentauscher und anschließend über einen Anionenaustauscher geleitet wird.
Das im Kreis gefahrenen Prozeßwasser durchfließt nach einem Filter (in der Regel ein Kiesfilter) einen Kationentauscher, in dem die Kationen im Austausch gegen eine äquivalente Menge Wasserstoffionen gebunden werden. Aus diesem entbasten und leicht sauren Wasser werden darauffolgend im Anionentauscher die Anionen gegen Hydroxylionen ausgetauscht und das entsalzte Wasser einem Reinwasserbehälter zugeführt. Am Austritt der Anlage zeigt eine Leitfähigkeitsmeßsonde über einen Meßumwandler die Erschöpfung der Anlage an.
Bei Erschöpfung der Austauscherharze muß eine Regeneration der jeweiligen Austauschersäule vorgenommen werden. Der Kationenaustauscher wird hierbei mit verdünnter Salzsäure und der Anionenaustauscher mit stark verdünnter Natronlauge regeneriert. Das Regenerat (Eluat) der Austauscher muß je nach ihren aufgenommen Inhaltsstoffen einer Entgiftung, Fällung und Neutralisation unterzogen werden.
Bei der Vollentsalzung von Stadtwasser mittels Ionenaustauscher ist der Austauschprozeß wie oben beschrieben, jedoch ohne Rückführung des verwendeten Wassers.
Eine wesentliche Alternative zu den Vollentsalzungsanlagen mit Ionenaustauschern ist die Umkehrosmose.
Typische Anwendungsfälle für Ionenkreislaufanlagen sind:
Die Elektrodialyse ist ein physikalisches Trennverfahren, welches auf der Stofftrennung durch Membranverfahren beruht.
Technisch zur Anwendung kommende Verfahren sind
Diese Verfahren werden zur Abtrennung von niedermolekularen Stoffen aus wäßrigen Lösungen eingesetzt. Zugrunde liegt die Ionenwanderung in einem elektrischen Feld, die ihrer Ladung entspricht. Dabei werden die Ionen unter Einfluß ihrer Ladung durch die Ionenaustauschermembrane transportiert, ohne das eine chemische oder physikalische Veränderung an den transportierten Ionen/Stoffen stattfindet.
Bei den von uns gefertigten Elektrodialysemodulen handelt es sich um Flachmembran-module, in denen bis zu einigen 100 Stück Austauschermembrane, in unterschiedlichen Größen, hintereinander geschaltet sind.
Anwendungsfälle der Dialyse/Elektrodialyse sind unter anderem:
F. Piber *
Umwelt & Wasser * Berlin
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