Kapillarmembranen erhalten mittels der Layer-by-Layer Beschichtungsmethode eine selektive Trennschicht aus geladenen Polymerkomponenten, Polyelektrolyten. Durch die Wahl geeigneter Beschichtungsparameter entstehen kapillare Membranen mit maßgeschneiderten Nanofiltrationseigenschaften z.B. für die Phosphat Rückgewinnung. (Förderkennzeichen: 02WIL1486)
Ein global stark steigender Wasserbedarf bei gleichzeitig zunehmender Wasserknappheit erfordert die Behandlung und Aufreinigung von verschiedensten Abwasserströmen. Die Nanofiltration stellt eine wichtige Filtrationstechnologie zur Behandlung von organischen und salzhaltigen Abwässern dar. Mit der Nanofiltration können organische Komponenten mit kleinem Molekulargewicht zurückgehalten sowie ein- und zweiwertige Salzionen voneinander getrennt werden. Dies ermöglicht eine vergleichsweise energiesparsame Aufreinigung von Abwässern sowie die Rückgewinnung von wertvollen Komponenten wie Phosphat.
Derzeit werden Nanofiltrationsmembranen hauptsächlich als Flachmembranen in Spiralwickelmodulen eingesetzt. Im Vergleich zu tubulären Kapillarmembranmodulen haben diese Nachteile. Spiralwickelmodule sind nicht rückspülbar und Abstandshalter in den Membranmodulen sind anfällig für sogenanntes Fouling, wodurch die Lebenszeit reduziert wird.
Im Rahmen des Projekts „EfflueNF“ wurden Kapillarmembranen mit maßgeschneiderten Nanofiltrationseigenschaften entwickelt. Mit der Layer-by-Layer Methode erhielten kommerziell verfügbare Kapillarmembranen (Pentair) Polyelektrolyt-Beschichtungen. Die Membranen zeigten ähnliche und sogar höhere Rückhalte für zweiwertige Salze im Vergleich zu kommerziell verfügbaren Membranen. Es wurde zudem gezeigt, dass die Membranen bei Rückspülung sowie chemischer Reinigung stabil sind. Diese Eigenschaften beweisen die Einsetzbarkeit des Produkts.
Die erzielten Ergebnisse im Projekt EfflueNF zeigen, dass das Layer-by-Layer Beschichtungsverfahren die maßgeschneiderte Herstellung von kapillaren Nanofiltrationsmembranen für die Phosphatabtrennung ermöglicht. Neben der Phosphatabtrennung gibt es weitere Trennprozesse, die mit maßgeschneiderten kapillaren Nanofiltrationsmembranen realisiert und effizient durchgeführt werden könnten.