Vorlesung 7

1. Pervaporation (PV):

   • Wasser/Alkohol (z. B. Ethanol/Wasser, Aceton/Wasser) → Hydrophile Membranen

   • Organische Gemische mit engen Siedepunkten (z. B. Methanol/MTBE) → Hydrophobe Membranen

2. Vapor Permeation (VP):

   • Organische Gemische in Dampfphase (z. B. Benzol/Cyclohexan)

   • Dehydratisierung von organischen Lösungsmitteln

1. Pervaporation (PV):

   • Flüssiger Feed, permeatseitige Verdampfung nötig.

   • Treibende Kraft: Partialdruckunterschied durch Vakuum oder Sweep-Gas.

2. Vapor Permeation (VP):

   • Dampfförmiger Feed, keine Verdampfung nötig.

   • Treibende Kraft: Partialdruckunterschied.

1. Hydrophile Membranen:

   • Polyvinylalkohol (PVA), Zeolith-NaA, amorphes Siliciumoxid.

2. Hydrophobe Membranen:

   • Polydimethylsiloxan (PDMS), Polyether-Block-Amid (PEBA), Zeolith-T.

1. Hydrophile Membranen:

   • Trennung von Wasser/Alkohol (z. B. Ethanol/Wasser).

   • Dehydratisierung organischer Lösungsmittel.

2. Hydrophobe Membranen:

   • Trennung von organischen Gemischen mit ähnlichen Siedepunkten.

   • Abtrennung von Alkoholen aus Kohlenwasserstoffen (z. B. Methanol/MTBE).

Vorteile anorganischer Membranen:

• Hohe Temperatur- und Druckbeständigkeit (bis 200°C, 30 bar).

• Höhere Flüsse, keine Quellung.

• Gute Langzeitstabilität, insbesondere Zeolithmembranen.

Nachteile anorganischer Membranen:

• Begrenzte Säurestabilität (Zeolith, Silica).

• Höhere Kosten im Vergleich zu Polymermembranen.

1. Feed-Einheit: Vorwärmung des Feeds.

2. Membranmodule: Mehrere Module in Serie.

3. Interstage-Reheating: Erwärmung nach jeder Membranstufe.

4. Vakuumeinheit oder Sweep-Gas: Erzeugung der Triebkraft.

5. Kondensationseinheit: Permeat wird durch Kälte kondensiert.

1. Konzentrationspolarisation:

   • Abreicherung der permeierenden Komponente an der Membranoberfläche.

2. Temperaturpolarisation:

   • Abkühlung der Feed-Seite durch Verdampfung.

1. Lösungs-Diffusions-Modell (SDM):

   • Fluss basiert auf Löslichkeit und Diffusion.

2. Empirisches Modell (Arrhenius-Ansatz):

   • Temperaturabhängige Permeation.

Erhöhung der Modulananzahl:

• Gesamtkosten steigen durch mehr Membranfläche.

• Axialer Temperaturabfall steigt, da mehr Verdampfung stattfindet.

1. Wasser-Organik-Trennung:

   • Ethanol/Wasser, Aceton/Wasser.

2. Organik-Organik-Trennung:

   • Methanol/MTBE, Benzol/Cyclohexan.

3. Hybridprozesse mit Destillation:

   • Azeotrop-Aufhebung (Ethanol/Wasser, MTBE).

Niedrige Kondensationstemperatur:

• Reduziert den Permeatdruck (pPp_PpP​), was die Triebkraft erhöht.

• Verbessert die Trennleistung und den Fluss.

1. Vorteile von Kühlwasser:

   • Niedrigere Investitionskosten.

   • Geringerer Energieverbrauch.

2. Nachteile von Kühlwasser:

   • Höherer Permeatdruck (pP↑p_P \uparrowpP​↑), was die Triebkraft reduziert.

   • Geringere Trennleistung.