Anwendung · Wasser & Membranen
Beschichtung gegen Biofouling auf Membranen.
ZCP entwickelt mit Membran- und Anlagenherstellern Z-Chitosan-Beschichtungen für Umkehrosmose-, Nano- und Ultrafiltrationsmembranen.
Biofouling kostet Betriebsdruck, Reinigungschemie und Membranlebensdauer. Die Beschichtung soll die Anhaftung von Mikroorganismen erschweren und dabei Flux und Salzrückhalt erhalten.
- Problem
- Biofouling auf RO-, NF- und UF-Membranen und Feed-Spacern: höherer Druck, häufigere Reinigung, kürzere Lebensdauer
- Material
- Polyamid-Dünnfilm-Verbundmembranen · UF-Membranen · Feed-Spacer aus PP
- Einbringung
- Beschichtung der Flachmembran oder des fertigen Elements · Masterbatch für Kunststoffbauteile
- Prüfdaten
- ausgewählte Prüfdaten auf Anfrage, nach Prüfung und unter NDA
Das Problem
Biofouling bremst Membrananlagen.
Druck
Biofouling führt in Umkehrosmoseanlagen zu höherem Betriebsdruck, häufigerer chemischer Reinigung und kürzerer Membranlebensdauer (Matin et al. 2011).
Spacer
In Spiralwickel-Elementen verursacht Biofilm auf dem Feed-Spacer den größten Teil des Druckverlust-Anstiegs im Zulaufkanal (Vrouwenvelder et al. 2009).
Chlor
Hypochlorit verändert die Oberflächenchemie von Polyamid-Trennschichten (Kwon & Leckie 2006). Biofilme tolerieren zudem hohe Biozidmengen (Flemming 2002).
Literatur
Oberflächenansätze setzen deshalb früh an: bei der Anhaftung der ersten Zellen.
Im Element
Vom Wickel bis zur Trennschicht.
Gehen Sie die drei Stufen durch: Das Element rollt sich auf, dann folgen Oberfläche und Querschnitt.
Außenhülle
- Funktion
- Glasfaserverstärkte Ummantelung, hält den Wickel zusammen.
Stirnplatte
- Funktion
- Teleskopierschutz; verhindert, dass sich die Lagen unter Druck verschieben.
Membrantasche
- Funktion
- Zwei Membranblätter um einen Permeat-Spacer, an drei Seiten verklebt, offen zum Permeatrohr.
Feed-Spacer
- Funktion
- Rautengitter zwischen den Taschen; hält den Zulaufkanal offen. Hier setzt Biofouling häufig an.
Permeatrohr
- Funktion
- Gelochtes Zentralrohr, sammelt das Permeat.
Beschichtung mit Z-Chitosan
- Dicke
- je Membran, festgelegt im Projekt
- Ziel
- Anhaftung von Mikroorganismen erschweren
Modell wird geladen …
1 mm
10 µm
Zulauf → Konzentrat (axial) · Permeat → Permeatrohr (spiralförmig nach innen)
- Polyester-Vliesca. 100–150 µmmechanische Stütze
- Polysulfonca. 40–50 µmporöse Stützschicht mit fingerförmigen Poren
- Polyamidca. 0,1–0,2 µmTrennschicht, hält gelöste Salze zurück
- Beschichtung mit Z-ChitosanDicke: im Projekt festgelegtZiel: Anhaftung von Mikroorganismen erschweren
Nicht maßstäblich: Die Polyamid-Schicht ist rund tausendmal dünner als das Vlies. Richtwerte je nach Hersteller.
Flux, Salzrückhalt, Druckverlust und Reinigungsintervall prüfen wir im Projekt mit dem Membranhersteller.
Was sehe ich?
Gehen Sie die drei Stufen durch: Das Element rollt sich auf, dann folgen Oberfläche und Querschnitt.
- Außenhülle. Glasfaserverstärkte Ummantelung, hält den Wickel zusammen.
- Stirnplatte. Teleskopierschutz; verhindert, dass sich die Lagen unter Druck verschieben.
- Membrantasche. Zwei Membranblätter um einen Permeat-Spacer, an drei Seiten verklebt, offen zum Permeatrohr.
- Feed-Spacer. Rautengitter zwischen den Taschen; hält den Zulaufkanal offen. Hier setzt Biofouling häufig an.
- Permeat-Spacer. Leitet das Permeat in der Tasche zum Rohr.
- Permeatrohr. Gelochtes Zentralrohr, sammelt das Permeat.
Einbringung
Wo die Beschichtung ansetzt.
Flachmembran
Auftrag aus wässriger Lösung auf die Polyamid-Oberfläche vor dem Wickeln.
Fertiges Element
Eine Beschichtungslösung wird durch das Element gespült und erreicht Membran und Feed-Spacer.
Kunststoffbauteile
Feed-Spacer, Filterkartuschen und Gehäuse mit Masterbatch.
- Membrantypen
- Umkehrosmose (RO) · Nanofiltration (NF) · Ultrafiltration (UF)
- Einsatzfelder
- Trinkwasser · Prozesswasser · Meerwasserentsalzung · Lebensmittel und Getränke · Pharma
Prüfung
Prüfung und Einordnung.
Welche Prüfungen ein Produkt mit Z-Chitosan braucht, hängt von Material, Einsatz und geplanter Aussage ab; wir legen sie im Projekt gemeinsam fest. Zum Schutz unseres geistigen Eigentums können ausgewählte Prüfdaten potenziellen Partnern auf Anfrage zur Verfügung gestellt werden, nach Prüfung und unter einer Vertraulichkeitsvereinbarung.
Regulatorischer Rahmen
Materialien mit Trinkwasserkontakt regelt Art. 11 der Trinkwasserrichtlinie (EU) 2020/2184; ab 31.12.2026 gelten die europäischen Positivlisten (Durchführungsbeschluss (EU) 2024/367). Eine Membran mit ausgelobter biozider Eigenschaft ist eine behandelte Ware nach Art. 58 der Verordnung (EU) Nr. 528/2012.
- Trinkwasser Art. 11 RL (EU) 2020/2184
- Positivlisten ab 31.12.2026 (DB (EU) 2024/367)
- behandelte Ware
Einordnung ohne Gewähr · keine Rechtsberatung
Einordnung, keine Rechtsberatung. Stand: 26.09.2026
Für Ihre Unterlagen
Partner-Steckbrief
- Problem
- Biofouling auf RO-, NF- und UF-Membranen und Feed-Spacern: höherer Druck, häufigere Reinigung, kürzere Lebensdauer
- Materialien
- Polyamid-Dünnfilm-Verbundmembranen · UF-Membranen · Feed-Spacer aus PP
- Einbringung
- Beschichtung der Flachmembran oder des fertigen Elements · Masterbatch für Kunststoffbauteile
- Prüfdaten
- ausgewählte Prüfdaten auf Anfrage, nach Prüfung und unter NDA
- Regulatorischer Rahmen
- Richtlinie (EU) 2020/2184 Art. 11 · Durchführungsbeschluss (EU) 2024/367 · BPR Art. 58
- Zusammenarbeit
- Gemeinsame Entwicklung mit Membran- und Anlagenherstellern · Lizenz nach Entwicklung
- Status
- Partner gesucht
- Ansprechpartner
- Hadi Sultani, Geschäftsführer · +49 176 84362604
Häufige Fragen
Was Membranhersteller fragen.
Ihre Frage ist nicht dabei? Fragen Sie den Assistenten oder das Team.
Wie soll die Beschichtung gegen Biofouling wirken?
Chitosan ist im sauren Bereich positiv geladen, die meisten Bakterienoberflächen sind negativ geladen. Die Literatur beschreibt eine Anlagerung an die Zellhülle und eine Störung der Zellmembran (Rabea et al. 2003). Auf der Membran soll die Beschichtung die Anhaftung der ersten Zellen erschweren. Wie gut das gelingt, zeigen Durchflussversuche im Projekt.
Beeinflusst die Beschichtung den Flux?
Jede zusätzliche Schicht auf der Trennschicht kann Wasserdurchgang und Salzrückhalt verändern. Deshalb prüfen wir im Projekt Flux und Salzrückhalt vor und nach der Beschichtung und im Verlauf eines Biofouling-Versuchs. Erst diese Daten zeigen, ob sich eine Beschichtung für Ihre Anlage lohnt.
Für welche Membrantypen ist die Beschichtung gedacht?
Ausgelegt ist sie auf Polyamid-Dünnfilm-Verbundmembranen für Umkehrosmose und Nanofiltration sowie auf Ultrafiltrationsmembranen, vor allem in Spiralwickel-Elementen; andere Bauformen auf Anfrage. Bei Trinkwasserkontakt gilt zusätzlich die Trinkwasserrichtlinie (EU) 2020/2184. Welche Kombination passt, klärt ein kurzes Gespräch zu Ihrem Membran- und Anlagentyp und zur Wasserqualität.
Quellen7
- Matin A., Khan Z., Zaidi S. M. J., Boyce M. C. (2011): Biofouling in reverse osmosis membranes for seawater desalination: Phenomena and prevention. Desalination 281:1–16.
- Vrouwenvelder J. S., Graf von der Schulenburg D. A., Kruithof J. C., Johns M. L., van Loosdrecht M. C. M. (2009): Biofouling of spiral-wound nanofiltration and reverse osmosis membranes: A feed spacer problem. Water Research 43(3):583–594.
- Kwon Y.-N., Leckie J. O. (2006): Hypochlorite degradation of crosslinked polyamide membranes: I. Changes in chemical/morphological properties. Journal of Membrane Science 283(1–2):21–26.
- Flemming H.-C. (2002): Biofouling in water systems – cases, causes and countermeasures. Applied Microbiology and Biotechnology 59:629–640.
- Lejarazu-Larrañaga A., Landaburu-Aguirre J., Senán-Salinas J., Ortiz J. M., Molina S. (2022): Thin Film Composite Polyamide Reverse Osmosis Membrane Technology towards a Circular Economy. Membranes 12(9):864 (Schichtaufbau und Größenordnungen).
- Rabea E. I., Badawy M. E.-T., Stevens C. V., Smagghe G., Steurbaut W. (2003): Chitosan as antimicrobial agent: applications and mode of action. Biomacromolecules 4(6):1457–1465.
- Richtlinie (EU) 2020/2184, Art. 11 · Durchführungsbeschluss (EU) 2024/367 · Verordnung (EU) Nr. 528/2012, Art. 58.
Passt Z-Chitosan zu Ihrer Membran?
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