Herstellung und Charakterisierung immobilisierter Flüssigmembranen aus funktionalisierten anorganischen Flüssigsalzen in keramischen Trägern
Technische Chemie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Trennung von ungesättigten und gesättigten Kohlenwasserstoffen durch Tieftemperaturdestillation ist einer der wichtigsten und zugleich teuersten und energieintensivsten Trennprozesse der petrochemischen Industrie. Angestrebt wird daher die Entwicklung neuartiger energieeffizienterer Trennprozesse, wie sie beispielsweise Membranprozesse darstellen. Besonders durch die Anwendung von Flüssigmembranen (engl. Liquid Membrane - LM) können hoch-permeable und hoch-selektive Stofftrennungen realisiert werden, da die Diffusion in Flüssigkeiten wesentlich höher als in Feststoffen und eine Funktionalisierung mit selektiven Carriern möglich ist. Funktionalisierte anorganische Salze bieten hier durch ihren niedrigen Dampfdruck die Möglichkeit stabile, hoch-permeable und zugleich hoch-selektive LMs zu realisieren. Ziel des beantragten Forschungsvorhaben war daher die Entwicklung von immobilisierten Flüssigmembranen (engl. Immobilized Liquid Membrane - ILM) zur gasförmigen Olefin/Paraffin-Separation auf Basis funktionalisierter anorganischer Flüssigsalze als Membranmedium. Hierzu war es Ziel funktionalisierte Flüssigsalzgemische zu erzeugen, stofflich zu charakterisieren sowie deren Stoffdaten zu modellieren und die Eignung dieser Salzgemische für eine in-situ Membranpräparation sowie zur Trennung gasförmiger Olefin/Paraffin-Gemische zu untersuchen. Als vielversprechende flüssige Membranphase für die Propen/Propan-Trennung wurde am CRT der Universität Erlangen-Nürnberg Silberbis(trifluoromethylsulfonyl)imid [Ag(C3H6)xNTf2] identifiziert und charakterisiert. Die Präparation immobilisierter Flüssigmembranen wurde durch am AVT.CVT der RWTH Aachen neu entwickelte Präparationsverfahren durchgeführt, welche das Einstellen definierter Schichtdicken sowie das Herstellen hoch-permeabler ILMs ermöglichen. Die Trenneigenschaften Permeabilität und Selektivität der Membran wurden am AVT.CVT durch Permeationsexperimente untersucht. Die im Rahmen dieses Forschungsprojektes entwickelte Flüssigmembran zur Propen/Propan-Trennung zeigt vielversprechend hohe Flüsse, bei gleichzeitig hoher Selektivität und mechanischer Stabilität. Besonders bei kleinen Propenkonzentrationen im Feed können durch die Verwendung der funktionalisierten Flüssigkeit Silberbis(trifluoromethylsulfonyl)imid [Ag(C3H6)xNTf2] hohe Propen-Selektivitäten erreicht werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Ionic liquid imbibition of ceramic nanofiltration membranes. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2009, 345(1-3), 182-190
Florian Krull, Manuel Hechinger, Wolf Klöckner, Marcus Verhülsdonk, Florian Buchbender, Heiner Giese, Thomas Melin
