Die Hydrothermaltechnik als Weg zur Energieersparnis bei der Herstellung und bei Einsatz von keramischen Membran-Filtern Abschlussbericht

Producing ceramic membranes by way of the common sol/gel-technique an energy amount of 140 kWh/m"2 filter-surface is being needed. At adequate applications these membranes do not satisfy the expectations of the users. Causes are: - The unordered crystallinity of the membrane-grains, - The only adhesive bonding of the membrane with the support. The hydrothermal technology conditions applied in this project are being described as follows: - Production of 140 nm -micro-filtration-membranes on SiO_2-basis: T=300 C, p=6 MPa, t=12 h, -Production of 60 nm - ultra-filtration-membranes on Al_2O_3-basis: T=500 C, p=10 MPa, t=6 h. According to the scope of the project the following objects have been achieved: The HTHP production of the diverse membranes multi-channel-tubes, -plates ore disks requires only an energy amount of 8 kWh/m"2 filter-surface. -The HTHP layering-methods cause a crystalline intergrown 'epitactic' bonding between the membrane and the support, - The highordered crystallinity of the #alpha#-Al_2O_3-membrane-grains leads (a) to remarkably improved tribological properties, increases (b) the applicability up to 1000 C, permits (c) substantially raised filtration-pressures, affects (d) after actual application an increase of the permeation-flow and results (e) in a prolongation of the service-life. As ranges of application present both filtration- and separation-methods as well as catalytic and electrochemical operation areas. (orig.)Die derzeitige mittels der Sol/Gel-Technik vorgenommene Herstellung keramische Membranen erfordert einen Energie-Aufwand von 140 kWh/m"2 Filterflaeche. Im praktischen Einsatz entprechen die Membranen nicht den Erwartungen der Verbraucher. Ursachen sind: - Ungeordneter kristall-struktureller Aufbau der Membran-Koerper, - Nur adhaesive Bindung der Membran mit dem Membrantraeger (Support). Im Rahmen des Forschungsvorhabens kam die Hydrothermaltechnik (HTHP) wie folgt zum Einsatz: - Fuer die 140 nm -Mikrofiltrations-Membran auf SiO_2-Basis: T=300 C, p=6 Mpa, t=12 h, - Fuer die 60 nm - Ultrafiltrations-Membran auf #alpha#-Al_2O_3-Basis: T=500 C, p=10 Mpa, t=6 h. Dem Aufgabenbereich des Projektes entsprechend sind nachfolgende Ziele erreicht worden: - Fuer die Membranherstellung der diversen keramischen multi-Kanal-Rohr, multi-Kanal-Platten- und Disk-Membranen wird nur noch ein Energieanteil von 8 kWh/m"2 Filterflaeche benoetigt, - Das Beschichtungsverfahren fuehrt nach der HTHP-Behandlung zu einer kristallin-verwachsenen 'epitaktischen' Bindung zwischen Membran und Support, -Der hochgeordnet kristall-strukturelle Aufbau der #alpha#-Al_2O_3-Membran-Koerner fuehrt (a) zu deutlich verbesserten tribologischen Eigenschaften, erhoeht (b) den Einsatz bis zu 1000 C, erlaubt (c) wesentlich erhoehte Filtrationsdruecke, zeigt (d) nach praktischem Einsatz eine Verbesserung des Permeatflusses und fuehrt (e) zu einer Verlaengerung der praktischen Einsatzdauer. Als Anwendungsbereiche bieten sich sowohl Filtrations-und Separations-Verfahren als auch katalytische oder elektrochemische Einsatzbereiche an. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F00B678 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung und Forschung (BMBF), Bonn (Germany)DEGerman