Entwicklung nicht-silikatischer mikroporöser Membranen mit hoher chemischer Beständigkeit

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Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung neuer mikroporöser Membranen (Porengröße 1nm) für die Gastrennung, die eine deutlich höhere chemische und hydrothermale Beständigkeit aufweisen als die bisher in diesem Bereich eingesetzten Materialien auf SiO2-Basis. Dazu werden zwei verschiedene Synthesekonzepte unter Verwendung von Übergangsmetalloxidsolen (ZrO2, ZrO2/TiO2) angewendet. Durch Auswahl gemischtoxidischer Stoffsysteme (IKW) und Anwendung eines neuartigen mehrstufigen Sol-Gel-Prozesses (ACA) sowie geeigneter Kalzinierungsbedingungen (IKW u. ACA) der rohrförmigen Membranen sollen die gewünschten mikroporösen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit erreicht werden. Hintergrund des mehrstufigen Sol-Gel-Prozesses ist die Abtrennung des für die Stabilisierung des Sols während der Hydrolyse notwendigen Komplexbildners in einer separaten Synthesestufe vor der Gelbildung bei der Beschichtung der keramischen Träger. Des weiteren soll, wie bei der Herstellung von SiO2-Membranen schon erfolgreich praktiziert wurde, die teilweise Entkopplung von Hydrolyse und Kondensation durch Variierung des pH-Wertes erfolgen. Die Auswahl gemischoxidischer Stoffsysteme erfolgt mit dem Ziel der Erhöhung der Kristallisationstemperatur und damit dem Erhalt der Mikroporosität bei höheren Temperaturen. Die chemische Beständigkeit gegenüber Säuren und Laugen wird im IKW mit Hilfe von statischen und dynamischen Untersuchungen an freitragenden und abgeschiedenen Schichten untersucht. Die Ermittlung der hydrothermalen Beständigkeit erfolgt am ACA. Die Charkaterisierung hinsichtlich der mikroporösen Eigenschaften soll über Nanofiltrationstests (IKW) sowie Gaspermeations- und Pervaporationsmessungen (ACA) erfolgen.