Meine Projekte Themengebiet: Nanofiltration Thema: Wiedergewinnung von Ätzlaugen beim Chemischen Fräsen

Das Bild zeigt den Querschnitt einer Nanofiltrationsmembran. Sie besteht aus einer selektiven Schicht von 0,2 µm auf einer Stützschicht.

Was man nicht sieht: Die selektive Schicht verfügt über eine Durchlässigkeit bis etwa 100 u (atomare Masseneinheiten). Einfache Ionen werden durchgelassen, größere Molekülkomplexe werden dagegen zurückgehalten. Dadurch baut sich an der Membran ein osmotischer Druck auf, welcher durch einen mechanischen Überdruck kompensiert werden muss, damit ein Stofftransport über die Membran erfolgen kann. Durch die Stützschicht ist eine mechanische Druckbelastung bis 40 bar möglich. Dabei erlaubt das Material Einsatzbedingungen bis 60°C und pH 15.

Was man erkennt: Eine Nanofiltration ermöglicht die Abtrennung von Reaktionsprodukten aus einem chemischen Prozess. Dadurch bleiben die Reaktionsbedingungen unverändert bestehen und der Prozess kann präzise eingestellt sowie permanent durchgeführt werden.

Was man damit macht: Ätzlaugen werden verwendet, um Oberflächen präzise zu bearbeiten oder Grundstoffe herzustellen. Beispielsweise werden mit Natronlauge industrielle Aluminiumprodukte bearbeitet oder mineralische Aluminiatkristalle hergestellt. Durch die Reaktion verändert sich permanent die Konzentration und infolge dessen auch die Prozessgeschwindigkeit. Die gesamt Prozessführung wird zudem dadurch erschwert, dass regelmäßig die Ätzlauge ausgewechselt bzw. aufbereitet werden muss. Neben dem Aufwand für Handhabung und Ausfallzeit stehen dann noch entsprechende Entsorgungskosten an. Durch die Integration einer Nanofiltration in den Prozess werden folglich bessere Ergebnisse mit geringerem Aufwand erreicht. So werden beim Chemischen Fräsen die Metalloberflächen massiv mit Ätzlaugen abgetragen. Dadurch wird eine geometrisch präzise und großflächige Bearbeitung möglich. Im Vergleich zu einer mechanischen Bearbeitung bleibt außerdem das metallische Gefüge erhalten. Schichtdickengenauigkeiten von 10 µm auf mehreren Quadratmetern, ohne Strukturschwächung werden somit erzielt. Die aufwendige Prozessführung, Ausfallzeiten und Entsorgungsbedingungen werden durch eine integrierte Nanofiltration verbessert, indem der gelöste Metallabtrag konzentriert ausgeschleust wird. So werden bei der Kristallisation bestimmte Kristallformen und -größen unter definierten Betriebsbedingungen gewonnen. Das aufwendige Laugenmanagement wird durch eine integrierte Nanofiltration verbessert, indem konstante Konzentrationen dem Lösungsgemisch geschaffen werden.

Meine Veröffentlichungen dazu:

Verfahren zum Betreiben von Fräsbädern Patent DE 197 10 563 (1997)

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kristallen aus übersättigten Lösungen Patent DE 198 44 227 (1998)

Regenerierung des Reaktionsmittels beim chemischen Abtragen Chemie-Ingenieur-Technik, 9, 1165-1166 (1998)