Development of a novel zeolite membrane for gas filtration applications

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Gerhard Tomandl
• Subject Area: Synthesis and Properties of Functional Materials
• Term: from 2000 to 2005
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5233874

Zeolithmembranen werden derzeit hauptsächlich als 2-50 Mikrometer dicke Schichten auf der Oberfläche von Trägern aus Keramik oder Stahl durch in situ Kristallisation erzeugt. Die Problematik bei der Herstellung von Zeolithmembranen liegt in dem schwer zu beeinflussenden Kristallisationsprozess, bei dem die Zeolithkristalle meist regllos auf der Trägeroberfläche aufwachsen. Dabei ist es schwierig, die Bildung von interkristallinen Hohlräumen zu kontrollieren beziehungsweise zu verhindern. Sie wirken als Defekte in der Membran, die eine drastische Verschlechterung der Selektivitäten bei der Trennung von Gasgemischen zur Folge haben oder sie gar unmöglich machen.In diesem Forschungsvorhaben wird eine neue Möglichkeit zur Herstellung einer Zeolith ZSM-5-Membran getestet. Die Membran wird nicht als Schicht auf der Oberfäche erzeugt, sondern innerhalb der feinsten Schicht eines Multilayerträgers (Mikro- bzw. Ultrafiltrationsmembran). Diese neuartige Keramik-Zeolith-Kompositmembran lässt folgende Vorteile erwarten:- vebesserte mechanische Stabilität der innerhalb des Trägers befindlichen Membran-höhere Temperaturwechselbeständigkeit-Die Kristallisation innerhalb der Trägerporen begünstigt ein dichteres Zusammenwachsen der Zeolithkristalle und damit eine Minimierung der Anzahl und Größe der interkristallinen Hohlräume in der Membran.- Die Membrandicke ist steuerbar über die Dicke der Trägerschicht, in der sie kristallisiert. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, auch sehr dünne Membranen herzustellen.Die Charakterisierung der Membranen erfolgt mittels REM, FESEM (Membranmorphologie) und Permeationstests mit Einzelgasen und Gasgemischen zur Beurteilung der Trennleistung.

• DFG Programme: Research Grants