elements30 - Evonik Industries

Nach Prüfung der bis dato verfügbaren Membranen
stellte sich eine Membran auf der Basis von Siliconen als
beste Lösung heraus, da sie in den meisten organischen
Lösungs mitteln sehr stabil ist. Zudem wurde die Membran
von der GKSS modifiziert, um ihre Eigenschaften nochmals
zu ver bes sern.
Für die Nanofiltration hinter dem Reaktor müs sen einige
Voraussetzungen erfüllt sein: Für die Ab tren nung des Rhodiums
ist ein aktiver Katalysator komplex notwendig. Die
Membran muss für einen weitestgehenden Rückhalt des Kata
lysatorkomplexes sorgen, während das Lösungsmittel ungehindert
passieren soll. Zudem muss die Membran in
Olefinen, Paraffinen, Aldehyden und Alkoholen standfest
sein. Darüber hinaus ist eine möglichst hohe Tem pe ra tursta
bilität der Membran erforderlich, da die Reaktionskom
ponenten bei niedrigen Temperaturen extrem viskos
sind und der Stoff transport infolgedessen nur sehr langsam
erfolgen würde.
In der Testanlage für die organophile Nanofiltration
wur de das Filtrat, das vor allem aus dem Reaktionsprodukt
besteht, aus dem System entfernt. Der Rhodium ligan denkom
plex wurde von der Membran zurückgehalten und
an schließend aufkonzentriert. Das Kon zentrat mit dem Kata
lysator gelangte dann zusammen mit frischem Aus gangsmaterial
zurück in den Reaktorkessel.
Die Auswertung der kinetischen Daten zeigt, dass eine
Mem brantrennung keinen negativen Einfluss auf die Katalysa
tor aktivität hat. Zudem lässt sich nachweisen, dass mit
wachsender Per meat menge immer mehr Rhodium zurückgehalten
wird, weil die Membran partiell reversibel kompaktiert
wird und damit noch an Trennschärfe gewinnt.
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Abbildung 4
Auf Basis der Ergebnisse aus dem
BMBF-Projekt ist gemeinsam mit
Evonik mittlerweile eine komplett
neue Klasse von Polymeren für
Membran anwen dungen entwickelt
worden, die eine intrinsische
Mikro poro sität besitzen
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Rhodium nahezu quantitativ zurück gewonnen
Das wichtigste Ergebnis ist die technische Machbarkeit des
Verfahrens. Der Katalysator bleibt unter den gewählten
Bedingungen nicht nur stabil, sondern auch aktiv. Im Ergebnis
kann dank der Nanofiltration das wertvolle Rhodium
nahezu quantitativ zurück gewonnen und im nächsten Re aktionszyklus
eingesetzt werden (Abb.3).
Die Nanofiltration ist nach den Erkenntnissen von Evonik
ein robuster und stabiler Prozess, wie der erfolgreiche Betrieb
der Testanlage nachdrücklich bewiesen hat. Deshalb
soll diese Methode künftig als Plattform technologie verwendet
werden – auch und gerade um die homogene Katalyse
mir ihren speziellen Vorteilen weiter ausbauen zu können.
Das jetzt mit dem Innovationspreis ausgezeichnete Team
hat dazu, aufbauend auf den Ergebnissen aus dem BMBFgeförderten
Projekt, eine komplett neue Klasse von Polymeren
in Mem brananwendungen gebracht, die eine besonders
leistungs fähige Stofftrennung in organischen Lösungsmitteln
ermöglicht (Abb.4). Der Trick dabei: Aufgrund ihrer
Struk tur besitzen die neuen Polymere eine intrinsische
Mikro porosität. Das führt zu einer ausgezeichnet hohen
Mem branflächenleistung in Verbindung mit einer besonderen
Trennschärfe, wie sie in modernen Aufarbei tungs prozes
sen benötigt wird.
Mit der grundlegenden Entwicklung haben die Forscher
die Tür zu einer nachhaltigeren Separationstechnik in der
Pro zessindustrie geöffnet, bei der beispielsweise das Lösungs
mittel nicht durch energieintensive Destillation,
sondern durch energiesparende Nanofiltration zurück
gewonnen wird. l
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