Membrantrennung

Membrantrennung ist ein Trennverfahren, bei dem Stoffe durch eine selektiv durchlässige Membran getrennt werden. Der Transport der Teilchen wird von Unterschieden in Größe, Form, Ladung oder Löslichkeit in der Membran beeinflusst und durch Treibkräfte wie Druckdifferenz oder osmotische Potenziale angetrieben. Typische druckgetriebene Prozesse sind Mikrofiltration, Ultrafiltration, Nanofiltration und Umkehrosmose; weitere Membranprozesse nutzen osmotische oder sorptionsträge Unterschiede, wie Pervaporation oder Gastrennung.

Membranen lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen: poröse Membranen, die nach Größenabstufung arbeiten, und dichte Membranen, deren Transport dem Lösung-Diffusionsprinzip folgt. Poröse Membranen trennen Teilchen vor allem durch Poregröße, während dichte Membranen gelöste Spezies durch unterschiedliche Löslichkeit und Diffusionsgeschwindigkeit im Membranmaterial trennen.

Membranen bestehen überwiegend aus polymerischen Materialien oder keramischen Substraten. Häufige Polymermembranen verwenden Dünnfilmbeschichtungen auf starren Trägern (Composite-Membranen). Membranmodule existieren in Formen wie Hohlfasern, Spiralwickel und Flachplatten, die in Trennanlagen zusammengebaut werden. Typische Anwendungen finden sich in der Wasseraufbereitung, Entsalzung, Abwasserbehandlung, in der Lebensmittel- und Biotechnologie sowie in der Gasreinigung.

Vorteile der Membrantrennung liegen in geringeren Energieanforderungen und in der Fähigkeit, feine Trennungen bei moderaten Temperaturen durchzuführen. Zu den Herausforderungen gehören Fouling und Verschleiß, Begrenztheit der Materialbeständigkeit, Investitions- und Betriebskosten sowie das Management von Reinigung und Membranlebensdauer.

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