Längere Standzeiten mit Keramikmembranen

Aluoxid trenntFette von Tensiden

Keramische Membranen aus Al2O3 sind beständiger gegen Alkali und hohe Temperaturen als jene aus Siliciumcarbid. (Bild: Atech)
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Keramische Membranelemente gehören bei der Filtration von öl- und fetthaltigen Abwässern mittlerweile zum Stand der Technik. In vollautomatischen Anlagen tragen sie zur Reduzierung laufender Kosten bei.

Dipl.-Ing. Jochen Flörke ist Leiter der Membrantechnik bei der Atech Innovations GmbH in Gladbeck

B esonders bei heißen oder chemisch aggressiven Medien kommen die guten Materialeigenschaften und hohen spezifischen Filtrationsleistungen der Keramikmembranen zur Geltung. Als Beispiele für den vielfältigen Einsatz von Keramikmembranen sind in der metallverarbeitenden Industrie haupt-sächlich die folgenden Anwendungen zu nennen:
Recycling oder Entsorgung von Entfettungsbädern,
das Aufarbeiten von Kühlschmierstoffen und
die Filtration von Kompressorenkondensaten.
In Entfettungsbädern zur Standzeitverlängerung besteht die keramische Membrane aus einem porösen Alu-miniumoxid-Stützkörper, auf den eine etwa 50 bis 100 µm dicke Trennschicht aufgesintert wird. Diese hat einen Porendurchmesser von wahlweise 0,05 µm bis 0,8 µm und kann auch feinst emulgierte Öltröpfchen zurückhalten. Gelöste Substanzen wie Salze oder Tenside, die Bestandteil des Entfettungsreinigers sind, passieren diese Trennschicht ungehindert und gelangen nahezu unverändert wieder ins Bad. Diese Selektivität der Membrane bewirkt, daß ein öl- oder fettbelastetes Reinigungsbad im Bypass gereinigt werden kann.
Während der Filtration bildet sich auf der Membran-oberfläche eine Deckschicht aus den zurückgehaltenen Komponenten. Die Zusammensetzung und Dicke dieser Schicht ist ausschlaggebend für die Abnahme der Filtratleistung. Durch zwei verfahrenstechnische Maßnahmen wird daher versucht, diesen Deckschichtaufbau so gering wie möglich zu halten. Zum einen wird die zu filtrierende Flüssigkeit (Konzentrat) nicht gegen die Membran, sondern parallel zur Membran gegen ein Ventil gepumpt. Dieses hält einen bestimmten Druck auf der Membranseite, der als treibende Kraft für die Filtration wirkt. Auf diese Weise begrenzt die Überströmung die Höhe der Trennschicht auf ein bestimmtes Maß.
Eine Besonderheit der keramischen Membranen ermöglicht die zweite verfahrenstechnische Maßnahme, den periodischen Rückspülimpuls. Der hochporöse Träger der Membrane erlaubt es, in bestimmten Abständen das Filtrat entgegen der Filtra-tionsrichtung mit Überdruck auf die Konzentratseite zu-rückzudrücken. Hierbei wird ein großer Teil der Deckschicht ablöst, der von der weiterhin mitlaufende Querströmung ausgetragen wird. Eine deutliche Standzeitverlängerung des Bades ergibt sich, wenn die Filtrationsanlage genausoviel Öl ausbringt, wie durch Metallteile eingebracht werden.
Ein Kostenvergleich der Anlage eines Lochblechverarbeiters zeigt, wie schnell sich derartige Anwendungen amortisieren. Da die Bleche zugeliefert werden, sind sie mit einem schützenden Ölfilm versehen. In die beiden Tauchentfettungen mit insgesamt 1500 l Inhalt werden so täglich rund 10 kg Öl eingetragen. Die Bäder sind mit VE-Wasser angesetzt und arbeiten bei pH 13 bis 14 und 70 °C. Ohne Mikrofiltration beträgt ihre Standzeit je nach Produktionslage etwa zwei Wochen. Nach Installation je einer Mikrofiltrationsanlage pro Bad verlängerte sich die Standzeit auf sechs Monate.
Dieses Beispiel ist nur eine von vielen Anwendungsmöglichkeiten. Im Prinzip können alle Prozeß- oder Abwasserströme auf ihre Filtrierbarkeit untersucht werden. Mit einer Testanlage läßt sich vor Ort die erreichbare Menge und Qualität des Filtrates ermitteln.
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