Membranen für Wasseraufbereitungsprozesse

Eine große Rolle von FAM Bottom Side wird in einer automatischen Maschine verarbeitet.

Die Membranen für den Einsatz in der Wasseraufbereitung decken einen breiten Applikationsbereich der Elektrodialyse ab. Je nachdem ob bipolare Membranen vom Typ fumasep®FBM verwendet werden oder nicht, können die Anlagen im EDBM oder ED-Prozess betrieben werden. Weitere typische Prozesse sind die Diffusions-Dialyse (DD), Electro-Coat-Verfahren, Elektrodeionisation (EDI) sowie weitere Anwendungsbereiche der kapazitiven De-Ionisation (CDI) oder auch der Elektrodialyse mit Polarisations-Umkehr (EDR). Ein spezieller Membrantyp liegt in Form der FAP-Membranen vor, welche u.a. eine Produktion von hochreiner HOCl über NaCl-Elektrolyse ermöglichen und somit zu verschiedensten Einsatzgebieten im Bereich der Desinfektion, z.B. in der Getränkeindustrie, genutzt werden können.

EDBM-Anwendungen

Die Membranen für den Einsatz in EDBM-Applikationen werden typischerweise zur Aufkonzentrierung wasserlöslicher Substanzen im Rahmen salzaufspaltender Prozesse, z.B. in der Rückgewinnung von Lithium oder auch in der Papierindustrie verwendet. Die bipolare Membran vom Typ FBM stellt in diesem Prozess die Wasserspaltung in H+ und OH- sicher, während die monopolaren Membranen vom Typ FAB und FKL den entsprechenden Anionen- bzw. Kationentransfer gewährleisten. So werden beispielsweise Salze wie Lithiumsulfat oder Natriumsulfat in Schwefelsäure und LiOH/NaOH umgewandelt. Im Falle der Verwendung von anderen organischen oder anorganischen Salzen, werden diese ebenfalls in die jeweils korrespondierenden Säuren und Basen konvertiert.

Übersicht der wichtigsten Eigenschaften der Membranen für EDBM-Anwendungen

Membran	FAB-PK-130 FAB-PK-75	FKL-PK-130 FKL-PK-75	FBM
Verstärkungsmaterial	PEEK-Gewebe	PEEK-Gewebe	PEEK-Gewebe
Funktionalität	Aniontauscher	Kationtauscher	Bipolar
Dicke / µm	130/75	130/75	150
Widerstand 130/75 µm / mOhm.cm²₍₁₎	8 / 4	6,5 / 3,5	110
Selektivität / % ₍₁₎	> 95	> 98	> 95
Quellung @ 80 °C (Dimension) / %	< 4	< 4	< 5
E-Modul / MPa	> 1.500	> 1.500	> 1.500

Anmerkung:
(1) Gemessen in 1 M NaCl-Lösung

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Technical Datasheet - fumasep FAB-PK-130 - PDF, 135 Kb

Technical Datasheet - fumasep FAB-PK-75 - PDF, 149 Kb

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Technical Datasheet - fumasep FKL-PK-75 - PDF, 147 Kb

Technical Datasheet - fumasep FBM - PDF, 270 Kb

ED-Anwendungen

Die Membranen für die ED-Applikationen werden für die Entsalzung von Wasser eingesetzt, um eine niedrige Salzkonzentration zu erzielen. Typische Einsatzbereiche umfassen die Entsalzung von Prozesswässern in der Getränke- und Nahrungsmittelindustrie. Anders als im EDBM-Prozess werden die Salze hier nicht in Basen und Säuren aufgespalten, sondern in Anionen und Kationen, welche dann nach dem Transfer durch die jeweilige Membran in der Permeat-Kammer rekombiniert und aufkonzentriert werden.

Übersicht der wichtigsten Membraneigenschaften für ED-Anwendungen

Membran	FAS-PK-130	FAS-PET-130	FKB-PK-130	FKS-PET-130
Verstärkungsmaterial	PEEK	PET	PEEK	PET
Funktionalität	Anion	Anion	Kation	Kation
Dicke / µm	130	130	130	130
Widerstand / Ohm.cm²₍₁₎	8	8	6,5	6,5
Selektivität / %	> 95	> 95	> 97	> 97

Anmerkung:
(1) Gemessen in 1 M NaCl-Lösung

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Technical Datasheet - fumasep FAS-PK-130 - PDF, 134 Kb

Technical Datasheet - fumasep FAS-PET-130 - PDF, 135 Kb

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DD-Anwendungen

Membranen für die Diffusions-Dialyse werden insbesondere für die Rückgewinnung und Aufkonzentrierung von Säuren und Basen eingesetzt. Die Wahl der Membranen für die Säure-Rückgewinnung kann in Abhängigkeit der oxidativen Eigenschaften des zu verarbeitenden Mediums getroffen werden. Ein Einbau der Membranen kann sowohl in Wickel- als auch Flachmembran-Modulen erfolgen.

Übersicht der wichtigsten Eigenschaften der Membranen für die DD-Anwendung

Membran	FAD-PET-75	FAPQ-PET-275	FKD-PK-75
Verstärkungsmaterial	Extrudiertes PET	Extrudiertes PET	PEEK-Gewebe
Transferierte Spezies	Säure	Säure	Base
Typisches Prozess-Medium⁽¹⁾	HCl/H₂SO₄	H₂SO₄/HF	NaOH, KOH
Dicke / µm	75	75	75
H⁺ bzw. OH^- Transfer-Rate / nmol/(cm².min)	4.000	2.800	800
Selektivität / %	> 92	> 94	> 98
Quellung @ 80 °C per (Dimension) / %	< 5	< 5	< 2
E-Modul / MPa	> 500	> 500	> 1.500

Anmerkung:
(1) FAD-Membranen weisen eine limitierte Oxidationsstabilität gegenüber Cl₂, H₂O₂, HNO₃ etc. auf; FAPQ-Membranen weisen eine hohe Oxidationsstabilität auf und werden auch nicht von HF angegriffen

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Technical Datasheet - fumasep FAD-PET-75 - PDF, 135 Kb

Technical Datasheet - fumasep FAPQ-PET-275 - PDF, 133 Kb

Technical Datasheet - fumasep FKD-PK-75 - PDF, 135 Kb

Elektrotauchlackierung und EDI-Anwendungen

Bei den Membranen für diese Anwendungsbereiche handelt es sich typischerweise um dickere, mikro-heterogene Ausführungen, welche eine hohe mechanische Stabilität aufweisen und sich durch leichte Handhabbarkeit auszeichnen. Die Membranen werden beispielsweise in der Elektrotauchlackierung oder auch bei der Gewinnung von entsalztem, hochreinem Wasser mit einem Widerstand von 18 MOhm eingesetzt. Sie können sowohl in Wickel- als auch in Flachmembran-Modulen verwendet werden.

Eigenschaften der Membranen für Elektro-Coat- und EDI-Anwendungen

Membran	FAM	FKM
Verstärkungsmaterial	PP	PP
Transferierte Spezies	Anionen	Kationen
Dicke / µm	500	500
Widerstand / Ohm.cm²₍₁₎	15	12
Selektivität / %	> 87	> 90
Quellung bei 80 °C (Dimension) / %	< 8	< 8
Bubble point / bar	> 5	> 6

Anmerkung:
(1) Gemessen in 1 M NaCl-Lösung

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Technical Datasheet - fumasep FKM - PDF, 133 Kb

CDI- und EDR-Anwendungen

Bei den Membranen für die CDI- und EDR- Anwendungen handelt es sich typischerweise um dünne Membrantypen, welche eine hohe Energieeffizienz zur Entfernung von Ionen aufweisen und zudem bis in äußerst niedrige ppm-Bereiche der Restionenkonzentration reichen. Auf Grund der hohen Selektivität sind diese Membranen technologisch sehr gut geeignet für Prozessabläufe, in denen entsprechend niedrige Grenzwerte für die Restionenkonzentrationen vorgegeben sind.

Typische Eigenschaften der Membranen für die CDI/EDR-Anwendung

Membran	FAB-30	FKL-30
Verstärkungsmaterial	-	-
Transferierte Spezies	Anionen	Kationen
Dicke / µm	30	30
Widerstand / Ohm.cm²₍₁₎	1,5	1,2
Selektivität / %	> 92	> 95
H⁺ bzw. OH^- Transfer-Rate / nmol/(cm².min)	300	50
Bubble point / bar	> 5	> 6