Reinstwassergewinnung aus recyceltem Abwasser
Umkehrosmose-Membranelemente für verbesserte Harnstoffentfernung
Das effiziente Entfernen von neutralen Molekülen wie Harnstoff aus recyceltem Abwasser ist eine der größten Herausforderungen der modernen Wasseraufbereitung. Eine spezielle Membranstruktur ermöglicht eine deutlich höhere Rückhalterate von Harnstoff.
Die TBW-XHR-Membranelemente eignen sich für Anwendungsbereiche wie Meerwasserentsalzung, industrielle Wasseraufbereitung, Abwasserwiederverwendung und Trinkwasseraufbereitung.
(Bild: Toray Industries)
- Neu entwickelte Umkehrosmose-Membranen ermöglichen ein gezieltes Abtrennen von kleinen, ungeladenen Molekülen wie Harnstoff, Bor oder Alkoholen bei gleichzeitig hoher Wasserausbeute und niedrigem Energiebedarf.
- Die Membranelemente eignen sich für Anwendungsbereiche wie Meerwasserentsalzung, industrielle Wasseraufbereitung, Abwasserwiederverwendung und Trinkwasseraufbereitung.
Angesichts global zunehmender Wasserknappheit setzen immer mehr Hightech-Branchen auf Wiederverwendung: Recyceltes Abwasser und sogar Meerwasser werden zunehmend als Ausgangsquellen für Reinstwasser in Betracht gezogen. Besonders in der Halbleiterfertigung, wo große Mengen an hochreinem Wasser benötigt werden, ist der Druck hoch, neue Wege zu gehen.
Um Reinstwasser herzustellen, müssen selbst schwer entfernbare Stoffe wie Siliziumdioxid, Bor, Harnstoff Alkohol und andere Verunreinigungen effektiv aus dem Wasser gefiltert werden. Harnstoff ist dabei besonders problematisch – sowohl für die Trinkwassersicherheit als auch für sensible Fertigungsprozesse wie die Fotolithografie. Aufgrund seiner geringen Molekülgröße und neutralen Ladung lässt sich Harnstoff mit konventionellen Membranen nur schwer zurückhalten, ähnlich wie Bor im Meerwasser. In recyceltem Abwasser liegt die Konzentration mit ca. 30 Mikrogramm etwa dreimal so hoch wie in Leitungswasser, was die Abscheidung zusätzlich erschwert.
Das Unternehmen Toray Industries stand vor der Herausforderung, die Abscheidungsraten für Harnstoff und Bor zu erhöhen, ohne dabei die Wasserausbeute zu verringern. Dies gelang mit einer neu entwickelten Technologie zur strukturellen Steuerung der Membran. Sie ermöglicht eine gezielte Trennung, indem sie die Durchlässigkeit für Wasser erhöht und gleichzeitig die Rückhaltung von kleinen, ungeladenen Molekülen wie Harnstoff, Bor oder Alkoholen deutlich verbessert. Das Resultat ist die TBW-XHR-Serie: Hochleistungs-Umkehrosmose-Membranelemente, die bei niedrigem Betriebsdruck fast 90 % des Harnstoffs aus dem Zulauf entfernen – doppelt so viel wie herkömmliche RO-Elemente. Auch bei anderen kritischen Parametern wie Bor- oder Silikaentfernung zeigen die neuen Elemente gute Werte.
Zum Einsatz kamen unter anderem hochpräzise Analysemethoden des Toray Research Center, um die Membranleistung im Detail zu optimieren. Die Technologie reduziert den Harnstoffgehalt im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren um die Hälfte und unterstützt so die Herstellung von Reinstwasser aus recyceltem Abwasser.
Die neuentwickelten Membranelemente eignen sich für vielfältige Anwendungsbereiche, darunter Meerwasserentsalzung, industrielle Wasseraufbereitung, Abwasserwiederverwendung und Trinkwasseraufbereitung. Neben RO-Elementen bietet der Hersteller außerdem eine breite Palette an Wasseraufbereitungsmembranen und technischen Dienstleistungen an, darunter Ultrafiltrationsmembranmodule zur Trübungsentfernung und Membranbioreaktoren zur Abwasserbehandlung.
