Membrantechnologie

Mikrofiltration

Mikrofiltration (“MF”) ist ein erprobtes Filtrationsverfahren auf Basis von mikroporösen Hohlfasermembranen.
Die Trennung wird dadurch erreicht, dass eine Flüssigkeit unter Druck durch eine Membran gepresst wird. Partikel, die größer sind als die Poren der Membran, werden von der Membran zurückgehalten, während Wassermoleküle durch die Poren hindurch dringen. Ähnlich einem Sieb, wird die Trennung auf Basis der Porengröße der Membran erreicht.
Mikrofiltration wird üblicherweise als Vorstufe für andere Prozesse eingesetzt, wie z.B. Ultrafiltration oder Umkehrosmose, oder auch als Nachbehandlung zu einem Medien- bzw. Sandfilter. Das Verfahren kommt auch in der Getränkeproduktion zum Einsatz, z.B. zur Behandlung von Milch oder Fruchtsäften.
Die Membranen werden durch den sog. „Molecular Weight Cut-off (MWCO)” gekennzeichnet. Diese Kennziffer beschreibt die Porengröße der Membran bzw. die minimale Größe derjenigen Partikel, die von der Membran noch abgewiesen werden können.
De.mem produziert Mikrofiltrationsmembranen auf Polymerbasis in der firmeneigenen Fertigungsstätte in Singapur.

Ultrafiltration

Ultrafiltration (“UF”) ist ein erprobtes Filtrationsverfahren auf Basis von mikroporösen Hohlfasermembranen, vergleichbar zur Mikrofiltration, jedoch mit noch kleineren Poren. Dadurch wird ein noch besseres Filtrationsergebnis im Vergleich zur Mikrofiltration erreicht, in dem Sinne, dass noch kleinere Partikel abgewiesen werden können.
Die Trennung wird analog zur Mikrofiltration dadurch erwirkt, dass eine Flüssigkeit unter Druck durch eine Membran gepresst wird. Kleine Partikel, die größer sind als die Poren der Membran, werden zurück gehalten, während Wassermoleküle durch die Poren hindurch dringen können. Ähnlich einem Sieb, wird die Trennung auf Basis der Porengröße erreicht.
Ultrafiltrationsmembranen können zum Beispiel Feststoffe, Bakterien und Viren aus dem Wasser heraus filtern.
Ultrafiltration hat ein großes Anwendungsspektrum, von der Erzeugung von Trinkwasser über die industrielle Abwasserbehandlung bis hin zum Einsatz in der Lebensmittel- und Getränkeproduktion. Ferner werden Ultrafiltrationsmembranen auch häufig als Vorfiltration zur Umkehrosmose eingesetzt, um die Wasserqualität zu verbessern und dadurch die Lebensdauer der empfindlichen Umkehrosmosemembranen zu erhöhen.
Die Membranen werden durch den sog. „Molecular Weight Cut-off (MWCO)” gekennzeichnet, welcher sich auf die Porengröße bzw. die minimale Größe derjenigen Partikel, die von der Membran noch abgewiesen werden können, bezieht.
De.mem stellt eine Reihe von Ultrafiltrationsmembranen auf Polymerbasis in seiner Fertigungsstätte in Singapur her. Die Membranen unterscheiden sich hinsichtlich der eingesetzten Materialien und wichtiger Eigenschaften wie z.B. der Porengröße und dem „Flux“. Dies erlaubt einen Einsatz für unterschiedliche Anwendungen.

Nanofiltration

Nanofiltration (“NF”) ist ein vergleichsweise neuartiges Filtrationsverfahren. Auch hier wird eine Flüssigkeit unter Druck durch eine Membran gepresst, wobei Partikel, die kleiner sind als die Poren der Membran, zurück gehalten werden. Die Poren der Membran haben eine Größe im Bereich zwischen 1 bis 10 Nanometern, wodurch auch sehr kleine Schmutzstoffe abgewiesen werden können.
Nanofiltration wird oftmals eingesetzt, um sehr kleine Moleküle wie z.B. Farbstoffe und bivalente Ionen (Calcium oder Magnesium) oder auch Viren aus dem Wasser zu entfernen.
Typischerweise kommt eine Nanofiltrationsmembran im „Flat Sheet“ Format zum Einsatz. Dies erfordert einen Vergleichsweise hohen Betriebsdruck von ca. 5 bar, und ist mit einem komplizierten Reinigungsverfahren verbunden.
De.mem hat eine Nanofiltrationsmembran auf Hohlfaserbasis entwickelt, die mit einem Druck von 1 bis 2 bar betrieben werden kann. Dadurch kann eine erhebliche Einsparung von Energie im Vergleich zum Einsatz einer „Flat Sheet“ Membran erreicht werden. Die Reinigung erfolgt automatisiert durch ein simples Rückspülverfahren.
Auch ermöglicht dies einen wesentlich einfacheren Aufbau der Anlage, die bspw. keine Hochdruckpumpe benötigt. Je nach Wasserqualität ist auch keine weitere Vorfiltration, z.B. durch eine Mikro- oder Ultrafiltration, nötig.
Die Hohlfaser-Nanofiltrationstechnologie von De.mem ist weltweit einzigartig und wird in der firmeneigenen Produktionsstätte in Singapur gefertigt.

Umkehrosmose

Die Umkehrosmose ist ein membranbasierter Wasseraufbereitungsprozess, mit dem auch kleinste Teilchen aus dem Wasser entfernt werden können.
Beim Umkehrosmose-Verfahren wird hoher mechanischer Druck angewendet, um den osmotischen Druck einer „Flat Sheet“ Membran zu überwinden. Es wird häufig bei der Entsalzung von Wasser eingesetzt, da gelöste Salze sehr kleine Moleküle darstellen.
Der Prozess hängt stark von der (Salz-)Konzentration der Ausgangslösung ab. Bspw. wird ein umso höherer Druck erforderlich, je höher die Salzkonzentration ist. So kann sich der Betriebsdruck je nach Anwendung in einer Bandbreite zwischen 10 und 80 bar bewegen, was einen hohen Energieverbrauch mit sich bringt.
Das gereinigte Wasser, das sog. Permeat, wird so entsalzen bzw. demineralisiert. Der Teil der Ausgangslösung, welcher von der Membran zurückgehalten wird, nennt sich Konzentrat, und muss weiter behandelt oder entsorgt werden.
De.mem ist ein Spezialist für betriebsfertige Umkehrosmoseanlagen aller Art und verfügt über eine umfangreiche Erfahrung im Bau und Betrieb derselben. Dies betrifft alle gängigen Anwendungen, von der Meerwasserentsalzung („Sea Water Reverse Osmosis“, SWRO) über die Grundwasseraufbereitung („Brackish Water Reverse Osmosis“, BWRO) bis hin zu maßgeschneiderten Anlagen für industrielle Anwendungen.

Membran Bioreaktor (MBR)

Ein Membran Bioreaktor (MBR) ist eine Kombination aus einem Membranverfahren mit einem biologischen Prozess bzw. Aktivschlammverfahren.
Dabei werden spezielle Hohlfasermembranen in einen Bioreaktor eingetaucht, in dem ein biologischer Reinigungsprozess stattfindet. Anschließend wird die zu klärende Ausgangsflüssigkeit mittels einer Vakuumpumpe durch die mikroporösen, i.d.R. Ultrafiltrationsmembranen, gesaugt.
MBR kommen häufig für die Behandlung von Abwässern mit hohem organischem Anteil, z.B. aus der Lebensmittel- und Getränkeproduktion oder im kommunalen Bereich, zum Einsatz. Das Verfahren liefert gereinigtes Wasser von hoher Qualität, was z.B. für die Bewässerung von Pflanzen oder andere Anwendungen wiederverwendet werden kann.
MBR zeichnen sich ferner durch eine sehr kompakte Größe aus, und können oft eingesetzt werden, um alte Anlagen zu modernisieren und effizienter zu machen.
De.mem hat diverse MBR Projekte erfolgreich abgeschlossen, sowohl im kommunalen Bereich wie auch für industrielle Kunden aus unterschiedlichen Industrien.

Vorwärtsosmose

Bei der sog. Vorwärtsosmose oder Forward Osmosis (FO) werden zwei Flüssigkeiten mit unterschiedlichem osmotischem Druck über eine semipermeable Membran zusammengeführt. Dabei fließt Wasser in Richtung derjenigen Kammer mit hohem osmotischen Druck ab, während in der Ausgangsflüssigkeit gelöste Stoffe durch die Membran zurückgehalten werden.
De.mem hält eine exklusive, weltweite Lizenz für industrielle Anwendungen einer Hohlfaser-FO Technologie, die durch die Nanyang Technological University, Singapore (NTU), entwickelt wurde. Die Membran kann für die Entwässerung bzw. Volumensreduktion von Industrieabwässern eingesetzt werden, deren Entsorgung oftmals bis zu 500 EUR pro Tonne kosten kann.
Weitere Anwendungsbereiche der Technologie finden sich in der Getränkeproduktion, z.B. der Herstellung von Konzentraten.