Zeolithmembranen zur Stofftrennung auf molekularer Basis

Die Trennung azeotroper Gemische von Ethanol und Wasser durch Zeolithmembranen wird beschrieben. Die Triebkraft dieses Verfahrens ist die Partialdruckdifferenz des Wasser auf beiden Seiten der Membran, die durch einen permeatseitigen Unterdruck erzeugt wird. Bei der Pervaporation ist das Feedgemisch (Ethanol+Wasser) flüssig, bei der Dampfpermeation dampfförmig; das Permeat ist stets dampfförmig. Die Trennung beruht darauf, dass die kleineren Wassermoleküle die Membran passieren, während die größeren Ethanolmoleküle zurückbleiben. Dafür werden keramische Membranen mit einer trennaktiven Schickt aus NaA-Zeolith verwendet. NaA-Zeolithmembranen werden von der Firma Mitsui (Japan) und vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien (IKTS in Hermsdorf) hergestellt. Das IKTS betreibt seit 2008 eine Pilotanlage mit 120 m2 Membranfläche, die täglich ca. 80000 Liter Ethanol entwässert. In kleinerem Maßstab lassen sich solche Anlagen auch zur Lösemittelentwässerung im Labor anwenden, dabei erfolgt die Bestimmung des Ethanol- und Wassergehaltes in Feed und Permeat durch Dichtemessung nach dem Biegeschwingerprinzip.