Membranverfahren sind Ingenieuren und Naturwissenschaftlern längst mehr als nur ein Begriff. Unentbehrlich in Medizin, Wasser- und Lebensmitteltechnik, mit hohen Wachstumsraten im Umweltschutz und der Chemie gehören sie zu den Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts. Ging es aber um eine konkrete Anwendung oder einen Verfahrensvergleich oder waren gar Pilotversuche und dann eine Auslegung verlangt, so war guter Rat zwar nicht teuer, aber er lautete übereinstimmend: Bei Rautenbach nachlesen.
Membranen spielen bei vielen Stoffaustauschprozessen in der Natur - wie beispielsweiseise beim Stoffwechsel von lebenden Zellen oder bei der Wasseraufnahme von Pflanzen - eine zentrale Rolle. Sie haben die Eigenschaft, bestimmte Stoffe hervorragend passieren zu lassen und für andere eine nahezu unüberwindbare Barriere darzustellen, d.h. sie sind in der Lage, zwischen den Komponenten einer Mischung zu unterscheiden. Mit der Herstellung synthetischer Membranen ist es gelungen, diese faszinierenden Austausch- und Trenneigenschaften der Membranprozesse auch für technische Prozesse in großem Maßstab nutzbar zu machen. Neben den physikalischen Grundlagen bilden insbesondere auch die ingenieurwissenschaftlichen Aspekte wie Modulkonstruktion, Optimierung des Anlagenbetriebs oder Minimierung der Betriebskosten einen Schwerpunkt der Technologie. Das IVT in Aachen unter Professor Melin setzt die Entwicklung unter Professor Rautenbach erfolgfreich fort. Das von Rautenbach begründete Buch wurde bereits zum zweiten Mal bearbeitet.
Die dritte Auflage behält die erfolgreiche Kombination von Handbuch und Lehrbuch bei. Ausgehend von klar dargestellten Grundlagen werden die Werkzeuge und Methoden der Auslegung von Membranverfahren erarbeitet und an Beispielen demonstriert. Neuerungen im Vergleich zur Vorauflage finden sich u.a. zu den Themen Design von Modulen, Transportmechanismen in porösen Materialien und Membranreaktoren.

1;Vorwort;5 2;Danksagung;6 3;Inhaltsverzeichnis;7 4;1 Membranprozesse - Triebkräfte und Transportwiderstände;14 4.1;1.1 Einleitung: Membranen, Module, Membranverfahren;14 4.2;1.2 Grundbegriffe - Selektivität, Fluss, Rückhalt;17 4.3;1.3 Triebkräfte und Widerstände;20 4.4;1.4 Universelle Triebkraft: Differenz des chemischen Potenzials;21 4.5;1.5 Transportwiderstände an der Membran;27 4.6;1.6 Zusammenfassung;29 4.7;Formelzeichen und Indizierung;30 5;2 Membranen - Strukturen, Werkstoffe und Herstellung;31 5.1;2.1 Einleitung;31 5.2;2.2 Klassifizierung von Membranen;32 5.3;2.3 Organische Membranen;34 5.4;2.4 Anorganische Membranen;59 5.5;2.5 Flüssige Membranen, Membranen mit Carrier;75 5.6;2.6 Erleichterter Stofftransport durch Membranen;77 5.7;Literatur;78 6;3 Modellierung des Stofftransportes in Membranen;82 6.1;3.1 Einleitung;82 6.2;3.2 Porenmodell für Filtrationsanwendungen;86 6.3;3.3 Lösungs-Diffusions-Modell für porenfreie Membranen;89 6.4;3.4 Modelle für den Gas- und Dampftransport in porösen Materialien;107 6.5;3.5 Transport in Membranen mit Oberflächenladungen;117 6.6;3.6 Zusammenfassung;118 6.7;3.7 Berechnungsbeispiele;119 6.8;Formelzeichen und Indizierung;123 6.9;Literatur;125 7;4 Stoffaustausch an Membranen;127 7.1;4.1 Triebkraftmindernde Effekte;127 7.2;4.2 Einfluss der Einbaurichtung asymmetrischer Membranen;148 7.3;4.3 Maßnahmen zur Verbesserung des Stoffübergangs an der Membran;152 7.4;Formelzeichen und Indizierung;157 7.5;Literatur;159 8;5 Modulkonstruktionen;161 8.1;5.1 Einleitung;161 8.2;5.2 Strömungsführung im Modul;162 8.3;5.3 Anforderungen an Modulkonstruktionen;165 8.4;5.4 Module mit Schlauchmembranen;167 8.5;5.5 Module mit Flachmembranen;177 8.6;5.6 Getauchte Module für die Wasseraufbereitung;185 8.7;5.7 Moduloptimierung;194 8.8;5.8 Zusammenfassung;210 8.9;Formelzeichen und Indizierung;211 8.10;Literatur;212 9;6 Anlagenentwurf und Modulanordnung;215 9.1;6.1 Einleitung;215 9.2;6.2 Parallel- und Reihenschaltung;216 9.3;6.3 Modulanordnung innerhalb einer Stufe;217 9.4;6.4 Mehrstufige Anlagenverschaltung;221 9.5;6.5 Anlagenauslegung - Näherungsrechnungen;229 9.6;Formelzeichen und Indizierung;235 9.7;Literatur;236 10;7 Kosten;237 10.1;7.1 Investitionskosten - Methoden zur Kostenschätzung;237 10.2;7.2 Laufende Kosten - Wirtschaftlichkeit;244 10.3;7.3 Spezifische Kosten;249 10.4;Formelzeichen und Indizierung;253 10.5;Literatur;253 11;8 Umkehrosmose;255 11.1;8.1 Einleitung;255 11.2;8.2 Membranbeständigkeit;257 11.3;8.3 Osmotischer Druck;262 11.4;8.5 Membranverblockung infolge von Kristallisation ( Scaling);265 11.5;8.6 Membranverblockung infolge Verschmutzungen ( Fouling);269 11.6;8.7 Membranflächen-, Leistungs- und spezifischer Energiebedarf;273 11.7;8.8 Beispiele für den Einsatz der Umkehrosmose;276 11.8;8.9 Aufgabe: Auslegung einer Meerwasserentsalzungsan-lage;285 11.9;8.10 Zusammenfassung;290 11.10;Formelzeichen und Indizierung;292 11.11;Literatur;293 12;9 Nanofiltration;295 12.1;9.1 Abgrenzung zur Umkehrosmose und Ultrafiltration;295 12.2;9.2 Kommerzielle NF-Membranen, Einsatzgebiete;297 12.3;9.3 Berechnung des Trennverhaltens von NF-Membranen;300 12.4;9.4 Donnan-Effekt;300 12.5;9.5 Druck- und konzentrationsabhängiger Rückhalt;304 12.6;9.6 Vergleich von NF und RO;310 12.7;9.7 Zusammenfassung;315 12.8;Formelzeichen und Indizierung;316 12.9;Literatur;317 13;10 Ultrafiltration und Mikrofiltration;319 13.1;10.1 Verfahrensbeschreibung;319 13.2;10.2 Membranen in der Ultra- und Mikrofiltration;321 13.3;10.3 Prozessführung und Modulsysteme;325 13.4;10.4 Modellierung des Stofftransportes bei der Ultra- und Mikrofiltration;333 13.5;10.5 Membranfouling;346 13.6;10.6 Chemische Reinigung;354 13.7;10.7 Anwendungen in der Abwasserbehandlung und Wasseraufbereitung;358 13.8;10.8 Berechnungsbeispiel;368 13.9;Formelzeichen und Indizierung;373 13.10;Literatur;376 14;11 Elektrodialyse;379 14.1;11.1 Verfahrensbeschreibung;379 14.2;11.2 Ionenaustauschermembranen: Prinzip, Eigenschaften und Herstellung;381 14.3;11.3 Aufbau und Betriebs