Membrankonstruktion

Membrankonstruktion bezeichnet Planung, Entwicklung und Herstellung von Membranen – dünnen semipermeablen Schichten, die Stoffe selektiv trennen oder durchlassen. Membranen kommen in der Trenntechnik breit zum Einsatz, etwa in Wasseraufbereitung, Gastrennung, Lebensmittel- und Pharmaindustrie sowie in Sensorik und Schutzbarrieren. Die Leistungsfähigkeit hängt von Material, Struktur und Fertigungsverfahren ab.

Membranen unterscheiden sich nach Material in polymerische, keramische oder metallische Typen; hybride Membranen verbinden Eigenschaften. Polymermembranen verwenden oft asymmetrische oder Thin-Film-Composite-Strukturen mit einer dünnen, selektiven Schicht auf einem porösen Träger. Je nach Porengröße ermöglichen sie Mikro-, Ultra-, Nano- oder Umkehrosmose-Trennungen.

Zu den Fertigungstechniken zählen Phaseninversion zur Herstellung poröser Polymermembranen, Interfacial-Polymerisation für dünne selektive Schichten (Thin-Film-Composite, TFC), Track-etching, Electrospinning und Sinterung keramischer Membranen. Typische Materialien sind Zelluloseacetat, Polyamid, Polysulfone, PVDF sowie keramische Stoffe wie Aluminiumoxid.

Module und Betrieb: Membranen werden in Spiralwickel-, Hohlfaser- oder Plate-and-Frame-Systemen eingesetzt. Kennzahlen sind Flux und Selektivität. Herausforderungen sind Fouling, Skalierung, chemische Stabilität und Druckfestigkeit; Reinigung (CIP/SIP) und Lebenszyklusanalysen sind zentrale Aspekte der Membrankonstruktion. Anwendungen umfassen Wasseraufbereitung, Meerwasserentsalzung, Lebensmittel- und Pharmaindustrie sowie Gas- und Biomolekül-Trennungen.