Membraanmaterialen

Membranenmaterialen zijn materialen die worden gebruikt om transport door een scheidingslaag te beheersen. Ze vormen de kern van membranetechnologie en scheiden opgeloste stoffen op basis van grootte of andere interacties. Membranen kunnen bestaan uit polymeren, keramische (inorganische) materialen of combinaties daarvan en worden toegepast in waterbehandeling, gaszuivering, elektrochemie en biomedische systemen. Belangrijke eigenschappen zijn porositeit, poreuze grootte, permeabiliteit, selectiviteit, chemische en thermische stabiliteit, en mechanische sterkte.

Polymerische membranen vormen het grootste segment en worden ingezet voor microfiltratie, ultrafiltratie, nanofiltratie en omst (reverse osmosis). Veelgebruikte materialen zijn celluloseacetaat, polysulfone, polyethersulfone en polyvinylidene fluoride. Fabricatie gebeurt vaak via fase-inversie, solvent casting of elektrospinnen. Een kenmerkende uitdaging is de trade-off tussen permeabiliteit en selectiviteit, vaak weergegeven in de Robeson-ruimte, en vervuiling (fouling) die prestaties beïnvloedt.

Inorganische membranen bestaan uit keramische of kristallijne materialen zoals alumina, silica, zirconia en zeolieten. Ze bieden hoge thermische en chemische stabiliteit en zijn geschikt voor harsere procesomstandigheden en hoge temperaturen, maar kunnen bros zijn en hogere kosten impliceren. Ze worden ingezet bij gas- en waterfiltratie en in industriële separaties.

Combinatie en geavanceerde membranen, zoals gemengde-matrix membranen (MMM) waarin polymeren fillers bevatten (bijv. zeolieten, MOFs), streven naar verbeterde prestaties door synergistische transportmechanismen. Technieken voor structuurcontrol en oppervlaktebehandeling (coatings, grafting) verbeteren hechting en weerstand tegen fouling.

Toepassingen omvatten waterdesalination en filtratie, industrieel gas-scheidingswerk, brandstofcellen en medische dialyse. Belangrijke evaluatie-indicatoren zijn permeabiliteit, selectiviteit, mechanische integriteit, levensduur en kostenefficiëntie.