Kristallisation unter Einfluss der Flotation: neue Wege zur Synthese selbsttragender Zeolith-Membranen

• Antragsteller: Professor Dr. Josef-Christian Buhl
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 401008701

• Erstellungsjahr: 2021

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Es kann festgehalten werden, dass die Herstellung selbsttragender Zeolithschichten für die Membrananwendung sowohl ausgehend vom industriellen Reststoff FR, als auch von hydrophoben kommerziellen Silikatquellen möglich ist. Neben dem nachhaltigkeitsrelevanten Recyclingaspekt industrieller Abfallprodukte, bietet vorwiegend das simple experimentelle Design zur Synthese dieser Schichten unter offenen isostatisch-isothermen Bedingungen entscheidende Vorteile für eine mögliche Herstellung in großtechnischem industriellem Maßstab. Es gelang die Synthese phasenreiner Zeolithe vom Typ SOD und LTA, die somit jeweils das erforderliche einförmige Porensystem für eine Membrananwendung während der Separation azeotroper Phasengemische bieten. Geeignete Synthesebedingungen zum Erhalt phasenreiner Produkte wurden systematisch experimentell erarbeitet, sind dokumentiert und ihre Reproduzierbarkeit wurde im Projektverlauf ebenfalls experimentell bestätigt. Verbesserungen der Membrandichte können durch einen zweistufigen Syntheseprozess unter Einsatz einer Primärmembran, oder durch Erhöhung des Feststoff:Flüssigkeits-Verhältnisses erreicht werden. Die Kristallisation in Schichtform ohne aufwändige Funktionalisierung eines Support-Materials ist an die Eigenschaften des Silikat-Precursors gebunden. Insbesondere der erforderliche Grad an Hydrophobizität der Silikatquelle stellt ein wichtiges Kriterium dar, weshalb initial unerwarteter Weise die Synthese unter Einsatz hydrophiler Silikatquellen nicht zum Erfolg führte.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Synthesis and characterization of self supported SOD-LTA layers for membrane applications. Abstract zur 27. Jahrestagung der Deutsche Gesellschaft für 25.-28.03.2019, Leipzig. Z. Kristallogr. Suppl. 39 (2019) 88
  I. Peschke, J.-Ch. Buhl
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1515/9783110657272)
• On the Carbonate Formation in Thermally Stressed Hydroxysodalite - Some Facts to Notice for SOD Application in Separation Processes. Z. Anorg. Allg. Chem. 646 (2020) 1641-1649
  I. Peschke, H. Hildebrand, R. Pioch, J. Ch. Buhl
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/zaac.202000051)