Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik

M.Sc. Kevin Tedjokusuma

  • KIT - Campus Süd
    Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik
    Arbeitsgruppe Angewandte Mechanik
    Gotthard-Franz-Str. 3, Geb. 50.31
    76131 Karlsruhe

Forschungsthema

Entwicklung innovativer Glasmembranen auf Basis von Kapillarsuspensionen

Gläser finden in den Bereichen Filtration und Membrantechnik immer mehr Anwendung aufgrund ihrer ausgezeichneten Filtereigenschaften, der hohen Korrosionsbeständigkeit und des großen Temperaturbereiches, in dem sie eingesetzt werden können. Im Rahmen der Forschungsarbeit sollen Verfahren zur Herstellung von Filtermembranen aus Borosilikatglas und Quarzglas über Kapillarsuspensionen weiterentwickelt werden. Ziel ist es, Glasmembranen mit einem breiten Anwendungsspektrum in der Mikrofiltration, das von der Abwasserbehandlung über die Getränkeaufbereitung bis hin zur Heißgasfiltration reicht, herstellen zu können.

Kapillarsuspensionen sind dreiphasige, pastöse Suspensionen, bestehend aus einer flüssigen Hauptphase, einem darin dispergierten Feststoffpulver (hier Glas) und einer zweiten, nicht mit der Hauptphase mischbaren flüssigen Phase. Durch die Zugabe der zweiten Flüssigkeit findet ein selbst-organisierter Strukturaufbau statt. Die Partikel bilden ein die gesamte Probe durchziehendes Netzwerk, das durch Kapillarkräfte stabilisiert wird. Nach Entfernung der flüssigen Phasen durch Entbindern und Sintern besteht dieses Netzwerk weiter. So können hochporöse Glasmembranen auf Basis kapillarer Suspensionen hergestellt werden. Durch geeignete Wahl der Komponenten, der  Aufbereitung der Pasten sowie der Sinterbedingungen für die Grünkörper können Porosität, Porengröße, Porenstruktur, mechanische Festigkeit und damit die Filtereigenschaften der Glasmembranen in weiten Bereichen variiert und damit an bestehende Prozess-Anforderungen angepasst werden.

Im Hinblick auf die technische Umsetzung sollen Strategien zur Kontrolle des Sinterschrumpfes und der Sinterhautbildung entwickelt werden, um aufwändige und kostspielige Nachbearbeitung der Glasmembranen zu vermeiden. Verfahren für die Herstellung defektfreier, asymmetrischer Membranen sowie für die Extrusion von Hohlrohr-Membranen sollen ausgearbeitet werden. An einem Filtrationsversuchsmessstand soll das Filtrationsverhalten (Permeabilität, Trenngrenze, Rückspülverhalten) dieser Membranen getestet und mit herkömmlichen, kommerziellen Membranen verglichen werden.