INDUSTRIEWATER
ject loopt nog, maar Vandezande kan alvast vertellen dat de resultaten van de keramische membranen naar volle tevre- denheid zijn. Het EEMBAR-onderzoek zou de bestendigheid van keramische membranen tegen agressieve oplosmidde- len bevestigen.
Energieverbruik Vandezande ziet de toepassingen van keramische membra- nen voor specifi eke processtromen dan ook groeien, met name bij de lastige, complexe processtromen waar conven- tionele kunststofmembranen mogelijk tekortschieten. “Ook hebben keramische membranen het voordeel van een lager energieverbruik dan hun polymere broertjes, doordat je ze vaak bij lagere drukken kunt gebruiken.” Naast de toepassing op aceton, zoals bij Loders Croklaan, noemt Vandezande het opzuiveren van oplosmiddelhoudende processtromen in de farmaceutische industrie en het terugwinnen van schoon water uit stromen met veel organische verbindingen, bijvoor- beeld in de olijfolie-industrie.
VITO heeft een ‘grafting’-techniek ontwikkeld waarmee het bestaande keramische membranen kan aanpassen voor betere scheidingsprestaties bij bijvoorbeeld oplosmiddelen. Grafting houdt in dat het membraanoppervlak wordt be- handeld met organo-magnesiumverbindingen. “Met deze techniek kunnen we het membraanoppervlak op molecuul- niveau geschikt maken voor de specifi eke oplosmiddelen en opgeloste stoffen die het membraan moet scheiden”, zegt business-developmentmanager Roel Vleeschouwers van VITO. De grafting-techniek is voor nagenoeg alle typen metaal oxidemembranen en poriegrootten (van micro- tot nanofi ltratie) geschikt. Een prettige bijkomstigheid, aldus Vleeschouwers, is dat de gemodifi ceerde membranen min- der gevoelig zijn voor fouling (afzetten van organische vervui- lingen). Voorkomen van vervuiling van het membraan is een wezenlijk aandachtspunt bij deze wijze van fi ltratie.
Circulaire economie Volgens membraantechnoloog Bas Heijman van de TU Delft staat de procesindustrie een scala van kansrijke toepassin- gen te wachten met keramische membranen. In de oliewin- ning worden ze bijvoorbeeld al ingezet om zout oliehoudend productieafvalwater te zuiveren. “Met keramische membra- nen ben je in staat, naast schoon en herbruikbaar water, steeds zuiverdere grondstoffen terug te winnen. Grondstof- fen zijn immers steeds schaarser en de lozingskosten gaan omhoog.”
Daarmee zouden de keramische membranen ook een be- langrijke bijdrage kunnen leveren aan de circulaire economie. Bij het behandelen van afvalwater wordt het scheiden van specifi eke stoffen immers steeds belangrijker. Veel bedrijven en waterschappen zijn op zoek naar mogelijkheden om spe- cifi eke grondstoffen uit hun afvalwater kunnen halen. Naast een besparing op hun zuiveringskosten, kan een zuivere
38 WATERFORUM NR 6
Keramisch membraan: laagje voor laagje Een keramisch membraan is opgebouwd uit laagjes van steeds kleiner wordende deeltjes. Daardoor wordt de poriegrootte steeds kleiner. De techniek om elke keer een fi jner laagje aan te brengen, heet de slo-gel-methode. Het laagje wordt als een gel op het membraansupport aan- gebracht, gedroogd en vastgesinterd. Deze cyclus wordt bij elk laagje herhaald. Op de foto is een keramisch NF- membraan onder de elektronenmicroscoop te zien. Hierop zijn vijf lagen te onderscheiden. Het gaat uiteindelijk om het hele dunne laagje onderaan op de foto, dat het schei- dingswerk verricht. De atomic layer deposition coating (0,1 nm), die de TU Delft aanbrengt om membranen weerbaar- der te maken tegen schoonmaakchemicaliën, bevindt zich in de poriën en is niet te zien.
grondstof geld opbrengen. Keramische membranen maken het mogelijk om afvalwater heel specifi ek te behandelen op het terugwinnen van dergelijke stoffen.
Een belangrijke eigenschap van keramische membranen is volgens Heijman dat ze niet worden aangetast door de che- micaliën die worden gebruikt voor de reiniging ervan, denk aan chloor en ozon. Voor een nog betere scheidingspres- tatie en robuustheid, passen Heijman en zijn medewerkers de eigenschappen (poriegrootte en lading) van bestaande membranen aan door deze te coaten met ultradunne an- organische lagen (atomic layer deposition, afgekort ALD, in vakjargon - zie kader). “We vernauwen de poriën van een be- staand metaaloxidemembraan. Zo zijn we in staat een titani- umdioxidemembraan met een laagje titaniumdioxide te coa- ten of een aluminiumoxide-MF-membraan met een laagje van titaniumdioxide of een laagje siliciumcarbide. Zolang dit laagje maar bestand is tegen het chemische reinigingsmiddel.”
Prijs
Maar zijn keramische membranen niet veel duurder dan kunststofmembranen? Voor het scheiden van niet-waterige processtromen, zoals oplosmiddelen, zijn de verschillen in kostprijs tussen beide membraantypen beperkt, aldus Vandezande. “Voor de behandeling van dit soort agressie- ve mengsels moet je speciale polymeermembranen ontwik- kelen. Daar hangt een veel hoger prijskaartje aan dan aan standaardmembranen voor waterzuiveringstoepassingen. Dus qua prijs zullen de twee elkaar in veel gevallen niet veel ontlopen.”
Voor waterzuivering is de prijs van keramische membranen mogelijk nog wel een dingetje, vermoedt Vandezande. Voor polymeermembranen rekent hij kosten voor van 40 tot 100 euro per vierkante meter. “Keramische membranen zijn in
Page 1 |
Page 2 |
Page 3 |
Page 4 |
Page 5 |
Page 6 |
Page 7 |
Page 8 |
Page 9 |
Page 10 |
Page 11 |
Page 12 |
Page 13 |
Page 14 |
Page 15 |
Page 16 |
Page 17 |
Page 18 |
Page 19 |
Page 20 |
Page 21 |
Page 22 |
Page 23 |
Page 24 |
Page 25 |
Page 26 |
Page 27 |
Page 28 |
Page 29 |
Page 30 |
Page 31 |
Page 32 |
Page 33 |
Page 34 |
Page 35 |
Page 36 |
Page 37 |
Page 38 |
Page 39 |
Page 40 |
Page 41 |
Page 42 |
Page 43 |
Page 44 |
Page 45 |
Page 46 |
Page 47 |
Page 48