Was ist Membrantrennung?
Die Membrantrennung ist eine Technik, die in Wissenschaft und Industrie verwendet wird, um Substanzen aus einem Gemisch zu trennen, indem dieses Gemisch durch eine poröse Membran gefiltert wird. Die zu filternde Substanz kann entweder eine Flüssigkeit oder ein Gas sein. Die Membrantrennung hat viele praktische Anwendungen, einschließlich der Wasserfiltration und der Erzeugung konzentrierter Lösungen. Die Hauptarten von Membrantrennverfahren sind Umkehrosmose, Nanofiltration, Ultrafiltration und Mikrofiltration.
Wenn eine Beschickungslösung oder ein Gas unter hohem Druck durch eine poröse Membran geleitet wird, dringen bestimmte Substanzen aus dieser Mischung in den Bereich mit niedrigerem Druck ein, andere Substanzen können dies jedoch nicht. Die Konsistenz und chemische Zusammensetzung der Membran bestimmt, welche Materialien sie passieren. Beispielsweise neigt eine Membran mit größeren Poren dazu, große und kleine Partikel einzulassen, und eine Membran mit kleineren Poren schließt die größeren Partikel aus. In ähnlicher Weise kann eine Membran mit einer bestimmten chemischen Zusammensetzung so konstruiert sein, dass bestimmte Verbindungen chemisch herausgefiltert werden.
Bei der Umkehrosmose befinden sich zwei Lösungen auf gegenüberliegenden Seiten der Membran - eine konzentriertere und eine wässrigere oder weniger konzentrierte. Die natürliche Tendenz des Wassers, von einem Bereich niedriger Konzentration zu einem Bereich hoher Konzentration zu diffundieren, wird durch Druck auf die hochkonzentrierte Lösung umgekehrt. Dies führt dazu, dass Wasser aus der hochkonzentrierten Lösung über die Membran fließt, wodurch diese Lösung durch Wasserentfernung noch stärker konzentriert wird. Kondensmilch und andere kondensierte Produkte können durch diesen Prozess hergestellt werden.
Die Nanofiltration wird typischerweise bei der Verarbeitung von Wasser verwendet, um seinen salzigen Geschmack oder unerwünschten Mineralgehalt zu entfernen. Diese Methode entfernt Salze wie Natrium und Kalium aus der Flüssigkeit. Membranen, die bei der Nanofiltration eingesetzt werden, haben eine etwas größere Porengröße als solche, die bei der Umkehrosmose eingesetzt werden.
Ultrafiltration und Mikrofiltration werden verwendet, um größere Partikel abzutrennen, während kleinere Partikel durch die Membran gelassen werden. Viren, Bakterien und Schwebstoffe werden durch diese Membranen mit größeren Poren ausgeschlossen. Oft wird Ultrafiltration oder Mikrofiltration in Verbindung mit einem feineren Filtrationsverfahren als Teil eines gesamten industriellen Prozesses verwendet.
Viele Industrien verwenden die Membrantrennung als Teil ihrer Routineoperationen. Zum Beispiel ist es wichtig, schädliche Salze und Mineralien zu entfernen, die Zunder oder Korrosion im Quellwasser verursachen können, wenn Kessel betrieben werden. Die Membrantrennung kann auch zur Rückgewinnung chemischer Verbindungen aus einem Abfallstrom verwendet werden. Die Entsalzung ist eine weitere Methode, bei der die Membrantrennung häufig zur Erzeugung von Trinkwasser hoher Qualität eingesetzt wird.