Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Neuartige Lignin-basierte Elektrolyte für den Einsatz in Redox-Flow-Batterien (FOREST); Teilvorhaben 6: Filtrationsmembranen

Anschrift
Mann + Hummel GmbH
71636 Ludwigsburg
Schwieberdinger Str. 126
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Steffen Schütz
Tel: +49 7141 98-3610
E-Mail: steffen.schuetz@mann-hummel.com
FKZ
22403216
Anfang
01.02.2017
Ende
31.01.2019
Aufgabenbeschreibung
Redoxaktive Substanzen können aus Ablaugen der Zellstoffindustrie gewonnen werden. Hierbei ist sowohl eine chemische als auch eine elektrochemische Umsetzung möglich. Beide Wege werden in diesem Projekt untersucht, wobei das Zielmaterial durch Experimente an Modellsystemen definiert wird. Zur Aufreinigung des Rohstoffs werden an der Technischen Hochschule Mittelhessen Filtrationsmethoden etabliert. Für diese Filtrationsaufgabe werden bei MANN+HUMMEL spezielle Filtermembranen entwickelt. Das Filtrat wird durch die CMBlu Projekt AG zu den Zielmolekülen umgesetzt. Die Vorgabe für diese Zielmoleküle erfolgt durch die Untersuchung der Struktur-Eigenschafts-Beziehung in Zusammenarbeit durch die Arbeitsgruppen Wegner und Janek an der Justus-Liebig-Universität Gießen. Außerdem werden an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz in der Arbeitsgruppe Waldvogel elektrochemische Umsetzungmethoden untersucht.
Ergebnisdarstellung
In Laborversuchen bei der AG Czermak am IBPT wurden Membranmodule im Labormaßstab (Länge 260 mm bzw. 400 mm) und mit verschiedenen Porengrößen eingesetzt. Dabei wurden das Abtrennverhalten, das Aufkonzentrationsvermögen von Wertprodukten und der Flux als Zielgrößen erfasst. Für die Filtrationsversuche im Test- und Pilotmaßstab beim Industriepartner bei der Aufkonzentration des Lignosulfonats sowie bei der Fragmentierung des Lignosulfonates wurden von MANN+HUMMEL entwickelte 2" Membranmodule (10 Stück, Porengrößen 3 nm bzw. 6 nm) in Edelstahlgehäusen (Filterfläche 0,4 m² / Modul) sowie 6" Membranmodule (6 Stück, Porengröße 3 nm) in Edelstahlgehäusen (Filterfläche 4 m² / Modul) bereitgestellt. Die Messergebnisse für Permeatflux sowie die Proben zur optischen Beurteilung der Permeatqualität zeigen, dass die optische Permeatqualität durchweg als sehr gut zu bezeichnen ist und mit zunehmendem Transmembrandruck der Rückhalt von Lignosulfonat in der Dünnlauge erhöht wird. Der Rückhalt von Lignosulfonat als Wertprodukt, der mit den 6" Membranmodulen erzielt werden konnte, ist vergleichbar mit den Rückhaltewerten aus den Vorversuchen mit den Labortestmodulen und stellt somit eine gute Ausgangsbasis für den nachfolgenden Filtrationsprozessschritt (Ligninfragmentierung) dar. Wesentliches Ziel des zweiten Filtrationsschritt bei der Ligninfragmentierung ist die Aufkonzentrierung von etwa 50 % sowie ein möglichst hoher Rückhalt nicht degradierter Ligninbruchstücke in Verbindung mit einer entsprechend hohen Konzentration des Wertproduktes im Permeat. Für diesen Filtrationsschritt wurde gezeigt, dass mit den keramischen MANN+HUMMEL Hohlfasermembranen mit einer Porengröße von 6 nm bei einer Volumenreduktion von 50% ein konstanter Flux im Bereich von 70 - 80 L/(m 2 h) erreicht wurde. Dabei wurden mehr als 95% des Wertproduktes im Permeat nachgewiesen.

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