Calciumcarbonat- und Kieselsäure-Scaling auf Umkehrosmose-Membranen

Einführung

Membranprozesse, besonders Hochdruck-Membranprozesse, werden heutzutage meistens in der Produktion von Wasser höchster Qualität eingesetzt. Der feinste der Membranprozesse ist die Umkehrosmose (RO vom engl. Reverse osmosis). Sie ist in der Lage, effektiv alle Arten von „Verunreinigungen“ wie Feststoffpartikel, Mikroorganismen, Kolloide und gelöste Stoffe zurückzuhalten. Dieses macht die Umkehrosmose zu einem wertvollen Prozess für die Herstellung von Trink- und hochreinem Wasser. Ein Umkehrosmosesystem wird hierbei wesentlich von Rohwasserqualität, Anlagendruck, Temperatur sowie der Ausbeute beeinflusst. Bedingt durch das Aufkonzentrieren zurückgehaltener Stoffe auf der Konzentratseite kommt es sehr leicht zu einem der Hauptprobleme bei Membransystemen, dem so genannten Scaling. Scaling tritt bei der Aufkonzentrierung und der dadurch möglichen Überschreitung der Löslichkeitsgrenze verschiedener Inhaltsstoffe auf, was zu Ablagerungen auf der Membran führt. Scaling tritt bevorzugt in den letzten Elementen einer Membrananlage auf, bedingt durch die höchste Aufkonzentrierung an dieser Stelle. Typische Scalingbildner sind Calciumcarbonat und Kieselsäure. Eine so gebildete Deckschicht hat einen verringerten Permeatfluss sowie eine verminderte Permeatqualität zur Folge.

Gegenstand der Forschung

In diesem Projekt wird die Auswirkung unterschiedlicher Wasserzusammensetzungen und verschiedener Antiscalants auf die Membranverblockung bedingt durch die Ablagerung von Calciumcarbonat und Kieselsäure untersucht.

Das Bild zeigt eine nach Elementen eingefärbte REM-Aufnahme von Scaling einer RO-Membran durch Kieselsäure und Calcium-Carbonat. Man erkennt deutlich, dass die Kieselsäure und das Calcit in zwei räumlich getrennten Strukturen auf der Membran vorliegen.