Möglichkeiten der Übertragung von Funktionsprinzipien biologischer Membranen auf technische Membranen

Zusammenfassung

Technische Membran-Trennprozesse verlaufen isotherm und ohne Phasenumwandlung (eine Ausnahme hiervon macht nur die Pervaporation). Membranprozesse zeichnen sich insofern vor anderen physikalisch-chemischen Trennprozessen durch einen hohen thermodynamischen Wirkungsgrad aus. Trotzdem konnten sich die Membranverfahren in der Verfahrenstechnik bisher weit weniger durchsetzen, als man ursprünglich erhofft hatte. Die technischen Gründe hierfür sind der zu kleine Durchsatz bzw. die zu langsame Diffusionskinetik und die zu geringe Selektivität. Beide Gründe haben im wesentlichen ein und dieselbe physikalisch-chemische Ursache, nämlich die amorphe Struktur des Membrangrundgerüstes, wie sie sich aus dem üblichen Herstellungsprozeß ergibt: Stets werden makromolekulare Substanzen verwendet, die nach Durchlaufen von Extrusionsoder Fällungsschritten in einer Form anfallen, die man am besten mit “Filzstruktur“ beschreibt. Die geometrischen Filtereigenschaften einer Filzstruktur sind in erster Linie durch die relativ breite Verteilungsfunktion ihrer Fadenabstände bestimmt.

Der Beitrag entstand im Rahmen einer Studie, die vom Umweltministerium in Kiel beim Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik in Auftrag gegeben wurde: „Membranen in der Natur — Übertragungsmöglichkeiten in der Technik“, Dezember 1993.