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2016|17 Jahresbericht Fraunhofer IGB

100 99 98 97 96 95 (cid:28)(cid:23) 93 0 (cid:8) n i t l a h k c ü r l o n a t u B 2 CA-Membranen (von rechts nach links: 50-70-90 °C) (cid:55)(cid:41)(cid:38)-(cid:48)embranen (cid:11)von rechts nach links: (cid:22)(cid:19)-(cid:20)(cid:21)(cid:19)-(cid:23)(cid:27)(cid:19) Sekunden) RO-1 RO-2 IGB-CA IGB-TFC 1 2 3 (cid:23) 5 6 7 8 9 10 11 Wasserpermeation in L / (h m2) Die Membranen wurden anschließend für 500 Stunden in ei- ner ABE-Lösung (26 g / L Aceton, 80 g / L Butanol, 22 g / L Etha- nol) ausgelagert. Die Membranen waren prinzipiell stabil in dieser Lösung. Allerdings nahm der Wasserluss über die Zeit kontinuierlich um 30 Prozent zu und der Butanol-Durchgang wurde um maximal 55 Prozent größer. Hervorragender Wasserluss, schnelle Phasentrennung Anschließend wurden die Prozessparameter optimiert. Abhän- gig von der Überströmungsgeschwindigkeit wurden für TFC- Membranen z. B. Flüsse von 12 L / (h m2) bestimmt, wobei das Wasser / Butanol-Verhältnis bei 30 lag. Die besten kommerzi- ellen Umkehrosmose-Membranen zeigten einen Wasserluss von 1,8 L / (h m2) mit einem Wasser / Butanol-Verhältnis von 22. Mit diesen Ergebnissen wurde jeweils die Zeit bis zum Auftre- ten der Phasentrennung abgeschätzt. Für die beste kommer- zielle Membran ergab sich eine Zeit von 42 Stunden, während für die beste TFC-Membran eine Zeit von vier Stunden errechnet wurde. Experimentell konnte über einen Zeitraum von bis zu fünf Tagen mit den kommerziellen Membranen keine Phasentrennung beobachtet werden. Bei den besten TFC-Membranen war dagegen bereits nach sechs Stunden eine deutliche Phasentrennung zu erkennen. Ausblick Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass es mit der Vorwärtsosmose technisch möglich ist, Butanol-Lösungen soweit aufzukonzentrieren, dass eine Phasentrennung auftritt. Die Membranherstellung wird nun auf eine größere Anlage übertragen (Abb. 3). Die Machbarkeit des Gesamtprozesses soll dann im Pilotmaßstab gezeigt werden. 1 TFC-Membran unter dem Elektronen mikroskop. 2 Vorwärtsosmose-Versuche in einer Rührzelle. 3 Flachmembranziehanlage. 3 Kontakt Christopher Hänel Telefon +49 711 970-4125 christopher.haenel@igb.fraunhofer.de Dr. rer. nat. Thomas Schiestel Telefon +49 711 970-4164 thomas.schiestel@igb.fraunhofer.de Literatur [1] Qureshi, N. et al. (2000) Renewable Energy 22: 557 – 564 [2] Zhang, X. et al. (2013) Chemical Engineering Journal 232: 397 – 404 [3] Kunst, B. et al. (1970). Journal of Applied Polymer Science 14(10): 2559 – 2568 [4] Touati, K. et al. (2015) Desalination 365: 182 – 195 [5] Jin, H. et al. (2015) RSC Adv. 5: 79774 – 79782 Förderung Wir danken dem Bundesministerium für Ernährung und Land- wirtschaft (BMEL) für die Förderung des Projekts »Innovative Verfahrenskombination zum Downstream Processing von Bio- butanol«, Förderkennzeichen 22032014. Projektpartner Institut für Umweltverfahrenstechnik, Universität Bremen 1 0 1

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