Vorlesung 11

1. Nanofiltration (NF) liegt zwischen Ultrafiltration (UF) und Reverse Osmosis (RO).

2. Vergleich mit UF:

   • NF hat kleinere Porengrößen und kann mehr gelöste Stoffe (Salze, organische Moleküle) zurückhalten.

   • UF trennt nur große Partikel und Makromoleküle.

3. Vergleich mit RO:

   • NF hat höhere Permeabilität für Wasser, verbraucht weniger Druck.

   • NF lässt einige Monovalente Ionen (z. B. Na⁺, Cl⁻) passieren, RO entfernt fast alle Ionen.

   • NF arbeitet mit MWCO von 200-1000 Da, RO bei ~150 Da.

• Polymere NF-Membranen

• Keramische NF-Membranen

1. Trennung von mehrwertigen Ionen:

   • Enthärtung von Trinkwasser (Ca²⁺, Mg²⁺-Entfernung).

   • Ionenaustauscher- und RO-Vorbehandlung.

2. Organische Substanztrennung:

   • Entfärbung von Abwässern (Textilindustrie).

   • Metallrückgewinnung (Säure-Reinigung in der Metallindustrie).

   • Wein-Entsäuerung (z. B. Apfelsäureentfernung).

3. Nanofiltration in organischen Lösungsmitteln (OSN):

   • Katalysatorrückgewinnung.

   • Aufreinigung organischer Lösungsmittel.

1. Donnan-Ausschluss beschreibt das Gleichgewicht von geladenen Ionen an einer Membranoberfläche.

2. Beispiel:

   • Mehrwertige Ionen (z. B. SO₄²⁻) werden stärker zurückgehalten als monovalente Ionen (z. B. Cl⁻).

   • Kann zu „negativer Retention“ führen, wenn monovalente Ionen die Membran besser passieren als die Lösung selbst.

1. OSN (Organic Solvent Nanofiltration): Nanofiltration für organische Lösungsmittel.

2. Vorteile:

   • Energieeinsparung gegenüber Destillation.

   • Schonende Reinigung sensibler Produkte (z. B. Pharmazeutika).

   • Aufreinigung von Lösungsmitteln und Rückgewinnung teurer Katalysatoren.

Negative Retention tritt auf, wenn eine höhere Permeatkonzentration eines Ions als in der Feed-Lösung auftritt:

Ursache: Elektrostatische Effekte und Donnan-Gleichgewicht.

1. Bei hoher Konzentration an mehrwertigen Ionen (z. B. SO₄²⁻).

2. Durchladung der Membran verändert Ionenselektivität.

3. Beispiel: Cl⁻ kann durch die Membran diffundieren, wenn Na⁺ durch das Donnan-Gleichgewicht „gezwungen“ wird.