Layer-by-layer modification of membranes for resource recovery

Remmen, Kirsten Maria; Wessling, Matthias (Thesis advisor); Sudhölter, Ernst (Thesis advisor); Wintgens, Thomas Josef (Thesis advisor)

Aachen (2019, 2020)
Doktorarbeit

Kurzfassung

Ziel der Doktorarbeit ist es, mittels neuartig modifizierter Membranen komplexe Stoffstrome aufzubereiten und die Wiederverwendung der darin enthaltenen wertvollen Ressourcen zu gewährleisten. Phosphor ist ein kritischer Rohstoff mit begrenzter Verfügbarkeit. Trotz des deutlichen Bedarfs an Phosphorrückgewinnung aus Abfallströmen, wie z.B. Klärschlamm, sind die meisten der verfügbaren Rückgewinnungsverfahren noch nicht wirtschaftlich durchführbar. Mit Polyelektrolyt-Schichten modifizierte "Layer-by-Layer" (LbL) Membranen werden eingesetzt, um Phosphor aus mit Säure behandelter Klärschlammasche zurückzugewinnen. Mit der Optimierung der Layer-by-Layer Membranen wurden die Phosphorerträge und Permeabilitäten im Vergleich zu herkömmlichen Membranen eindeutig verbessert, was einen umweltfreundlicheren und wirtschaftlicheren Prozess ermöglicht. Die Eigenschaften der Membranen können durch verschiedene Beschichtungsverfahren und Materialien auf den gewünschten Rückhalt spezifisch angepasst werden. Weiterhin bestätigen die Stabilitätstests und die Hochskalierung der modifizierten Membranmodule die Möglichkeit des Einsatzes in einer sauren Umgebung zur Phosphorrückgewinnung. Die Untersuchung weiterer Anwendungsgebiete, z.B. die Reinigung von Beizsäure sowie die Rückgewinnung von seltenen Erden aus Salzsäure, zeigen zusätzlich die vielseitigen Einsatzmöglichkeiten von Layer-by-Layer Membranen auf.

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