Nassspinnen von Hohlfasermembranen

Nassspinnen von Hohlfasermembranen
© Fraunhofer IGB
Nassspinnen von Hohlfasermembranen

Der große Vorteil von Hohlfasermembranen ist ihre große spezifische Trennfläche. Für deren Herstellung verfügen wir über Spinndrüsen, die Fasern mit Außendurchmessern im Bereich von 0,5 bis 4 Millimeter und Wandstärken von 50 bis 500 μm ermöglichen.

Die Produktion solcher Fasern gelingt uns vom Labormaßstab bis hin in den Pilotmaßstab, wobei die Fasern kontinuierlich von einem Haspel aufgenommen werden. 

Wir haben umfangreiche Erfahrung mit verschiedenen Polymeren, zum Beispiel Polysulfon, Polyethersulfon, Polyacrylnitril, Polyvinylidenfluorid, Polylactid sowie selbst hergestellten Polymeren. Außerdem besitzen wir spezielle Kenntnisse über die Weiterverarbeitung von Dispersionen zu Mixed-Matrix-Membranen. Hierbei können wir sowohl Polymerteilchen als auch keramische oder sogar metallische Pulver verwenden. Diese Partikel werden während des Phaseninversionsverfahrens homogen in die Polymermatrix verteilt.

Auf diese Weise können Mixed-Matrix-Membranen mit speziellen Funktionalitäten ausgestattet werden. Außerdem können wir durch Sintern Vollkeramik- und Metallmembranen herstellen.

Unsere Forschung

Mikroschadstoffe

Membranadsorber für die Abtrennung von Mikroschadstoffen aus Trinkwasser.

Keramische Hohlfasermembranen

Keramische Kapillaren werden für die Filtration von Flüssigkeiten in der Lebensmittel-, chemischen und Pharmaindustrie verwendet. Für solche Anwendungsfelder entwickelt das Fraunhofer IGB keramische Hohlfasermembranen mit einer hohen Packungsdichte.

Sauerstoffleitende Perowskit-Kapillarmembranen

In den vergangenen Jahren sind leitfähige Perowskitmischungen als Membranmaterialien für die selektive Abtrennung von Sauerstoff aus Luft-Gas-Gemischen verstärkt in den Fokus der Forschung gerückt.

Referenzprojekte

März 2021 - Februar 2024

NexPlas

NEXT GENERATION PLASMA CONVERSION: Integration von grünem Wasserstoff in die Plasma-Konversion von CO2

Das Projekt NexPlas zielt auf die innovative Kombination eines Plasmaverfahrens mit einem Membranverfahren zur Synthese von höherwertigen Basischemikalien aus CO2 und „grünem Wasserstoff“. Der Schwerpunkt der Arbeiten am IGB liegt in der Aufskalierung der einzelnen Prozessbereiche. Neben der Membranherstellung wird insbesondere an der Integration von Mehrfasermodul-Systemen in einen Plasmabrenner gearbeitet.

Februar 2017 – Februar 2020

PiCK

Plasma-induzierte CO2-Konversion

PiCK entwickelte einen neuartigen Prozess, um regenerativ erzeugte elektrische Energie zur Nutzung von klimaschädlichem CO2 als Kohlenstoffquelle einzusetzen. Durch eine Kombination von Plasma- und Membranprozess wurde CO2 in O2 und CO aufgespalten, welches als Ausgangsprodukt für die Synthese von Plattformchemikalien und chemischen Energiespeichern, beispielsweise Methanol, dienen kann. Am IGB wurden erstmals gasdichte keramische Kapillaren hergestellt, die sowohl CO2-stabil als auch für die Abtrennung von Sauerstoff aus einem Plasma geeignet sind.

März 2017 – Februar 2020

POLINOM

Polyvalente Trennungen durch flexible Integration aktiver Oberflächen in Membranen

Kommerziell in der Wasserfiltration eingesetzte Membranen nutzen die unterschiedlichen Trenngrenzen für den Größenausschluss. In dem vom BMBF geförderten Vorhaben POLINOM soll nun auch die unter der Trennschicht liegende poröse Struktur funktionell genutzt werden. Dazu will das Projektteam neue Beschichtungsmaterialien und partikuläre Additiven entwickeln, die entweder direkt in den Herstellungsprozess oder in einem Nachbehandlungsschritt in die Membran integriert werden.

Mai 2021 - Oktober 2023

SULFAMOS

Sulfatabreicherung mittels Vorwärtsosmose und Hohlfasertauchmodulen

Zu den Spätfolgen des Braunkohletagebaus gehört die Eisen- und Sulfat-belastung von Grund- und Oberflächenwässern. Deshalb ist es Ziel des Projektes, ein Verfahren auf Basis der Vorwärtsosmose zu entwickeln und zu demonstrieren, um Sulfat aus Oberflächen- und Grundwässern abzureichern, so dass sie als Bewässerungs- und Trinkwasser nutzbar sind. Dazu wurden am IGB Hohlfasern auf Cellusloseacetat-Basis entwickelt, die Außen die Trennschicht tragen und aus einem grünen Lösemittel verarbeitet wurden.