| Vorwort | 5 |
| Danksagung | 6 |
| Inhaltsverzeichnis | 7 |
| 1 Membranprozesse - Triebkräfte und Transportwiderstände | 14 |
| 1.1 Einleitung: Membranen, Module, Membranverfahren | 14 |
| 1.2 Grundbegriffe – Selektivität, Fluss, Rückhalt | 17 |
| 1.3 Triebkräfte und Widerstände | 20 |
| 1.4 Universelle Triebkraft: Differenz des chemischen Potenzials | 21 |
| 1.5 Transportwiderstände an der Membran | 27 |
| 1.6 Zusammenfassung | 29 |
| Formelzeichen und Indizierung | 30 |
| 2 Membranen – Strukturen, Werkstoffe und Herstellung | 31 |
| 2.1 Einleitung | 31 |
| 2.2 Klassifizierung von Membranen | 32 |
| 2.3 Organische Membranen | 34 |
| 2.4 Anorganische Membranen | 59 |
| 2.5 Flüssige Membranen, Membranen mit Carrier | 75 |
| 2.6 Erleichterter Stofftransport durch Membranen | 77 |
| Literatur | 78 |
| 3 Modellierung des Stofftransportes in Membranen | 82 |
| 3.1 Einleitung | 82 |
| 3.2 Porenmodell für Filtrationsanwendungen | 86 |
| 3.3 Lösungs-Diffusions-Modell für porenfreie Membranen | 89 |
| 3.4 Modelle für den Gas- und Dampftransport in porösen Materialien | 107 |
| 3.5 Transport in Membranen mit Oberflächenladungen | 117 |
| 3.6 Zusammenfassung | 118 |
| 3.7 Berechnungsbeispiele | 119 |
| Formelzeichen und Indizierung | 123 |
| Literatur | 125 |
| 4 Stoffaustausch an Membranen | 127 |
| 4.1 Triebkraftmindernde Effekte | 127 |
| 4.2 Einfluss der Einbaurichtung asymmetrischer Membranen | 148 |
| 4.3 Maßnahmen zur Verbesserung des Stoffübergangs an der Membran | 152 |
| Formelzeichen und Indizierung | 157 |
| Literatur | 159 |
| 5 Modulkonstruktionen | 161 |
| 5.1 Einleitung | 161 |
| 5.2 Strömungsführung im Modul | 162 |
| 5.3 Anforderungen an Modulkonstruktionen | 165 |
| 5.4 Module mit Schlauchmembranen | 167 |
| 5.5 Module mit Flachmembranen | 177 |
| 5.6 Getauchte Module für die Wasseraufbereitung | 185 |
| 5.7 Moduloptimierung | 194 |
| 5.8 Zusammenfassung | 210 |
| Formelzeichen und Indizierung | 211 |
| Literatur | 212 |
| 6 Anlagenentwurf und Modulanordnung | 215 |
| 6.1 Einleitung | 215 |
| 6.2 Parallel- und Reihenschaltung | 216 |
| 6.3 Modulanordnung innerhalb einer Stufe | 217 |
| 6.4 Mehrstufige Anlagenverschaltung | 221 |
| 6.5 Anlagenauslegung – Näherungsrechnungen | 229 |
| Formelzeichen und Indizierung | 235 |
| Literatur | 236 |
| 7 Kosten | 237 |
| 7.1 Investitionskosten - Methoden zur Kostenschätzung | 237 |
| 7.2 Laufende Kosten – Wirtschaftlichkeit | 244 |
| 7.3 Spezifische Kosten | 249 |
| Formelzeichen und Indizierung | 253 |
| Literatur | 253 |
| 8 Umkehrosmose | 255 |
| 8.1 Einleitung | 255 |
| 8.2 Membranbeständigkeit | 257 |
| 8.3 Osmotischer Druck | 262 |
| 8.5 Membranverblockung infolge von Kristallisation ( Scaling) | 265 |
| 8.6 Membranverblockung infolge Verschmutzungen ( Fouling) | 269 |
| 8.7 Membranflächen-, Leistungs- und spezifischer Energiebedarf | 273 |
| 8.8 Beispiele für den Einsatz der Umkehrosmose | 276 |
| 8.9 Aufgabe: Auslegung einer Meerwasserentsalzungsan-lage | 285 |
| 8.10 Zusammenfassung | 290 |
| Formelzeichen und Indizierung | 292 |
| Literatur | 293 |
| 9 Nanofiltration | 295 |
| 9.1 Abgrenzung zur Umkehrosmose und Ultrafiltration | 295 |
| 9.2 Kommerzielle NF-Membranen, Einsatzgebiete | 297 |
| 9.3 Berechnung des Trennverhaltens von NF-Membranen | 300 |
| 9.4 Donnan-Effekt | 300 |
| 9.5 Druck- und konzentrationsabhängiger Rückhalt | 304 |
| 9.6 Vergleich von NF und RO | 310 |
| 9.7 Zusammenfassung | 315 |
| Formelzeichen und Indizierung | 316 |
| Literatur | 317 |
| 10 Ultrafiltration und Mikrofiltration | 319 |
| 10.1 Verfahrensbeschreibung | 319 |
| 10.2 Membranen in der Ultra- und Mikrofiltration | 321 |
| 10.3 Prozessführung und Modulsysteme | 325 |
| 10.4 Modellierung des Stofftransportes bei der Ultra- und Mikrofiltration | 333 |
| 10.5 Membranfouling | 346 |
| 10.6 Chemische Reinigung | 354 |
| 10.7 Anwendungen in der Abwasserbehandlung und Wasseraufbereitung | 358 |
| 10.8 Berechnungsbeispiel | 368 |
| Formelzeichen und Indizierung | 373 |
| Literatur | 376 |
| 11 Elektrodialyse | 379 |
| 11.1 Verfahrensbeschreibung | 379 |
| 11.2 Ionenaustauschermembranen: Prinzip, Eigenschaften und Herstellung | 381 |
| 11.3 Aufbau und Betriebsweisen von Elektrodialyseanlagen | 387 |
| 11.4 Auslegung von ED-Anlagen | 393 |
| 11.5 Kosten und Anwendung des Verfahrens | 403 |
| 11.6 Verfahrensvarianten | 406 |
| 11.7 Berechnungsbeispiel: Auslegung einer Brackwasserelektrodialyse | 412 |
| Formelzeichen und Indizierung | 419 |
| Literatur | 421 |
| 12 Pervaporation / Dampfpermeation | 424 |
| 12.1 Verfahrensbeschreibung | 424 |
| 12.2 Membranen und Module | 426 |
| 12.3 Diskussion der leistungsbestimmenden Parameter | 429 |
| 12.4 Verfahrensauslegung | 434 |
| 12.5 Anwendungsbeispiele | 438 |
| 12.6 Zusammenfassung und Ausblick | 450 |
| Formelzeichen und Indizierung | 451 |
| Literatur | 453 |
| 13 Gaspermeation | 455 |
| 13.1 Einleitung | 455 |
| 13.2 Trennmechanismen von GP-Membranen | 456 |
| 13.3 Membranwerkstoffe | 459 |
| 13.4 Modulkonstruktionen | 477 |
| 13.5 Lokale Trenncharakteristik | 480 |
| 13.6 Modul- und Anlagenauslegung | 490 |
| 13.7 Anwendungsbeispiele | 492 |
| 13.8 Berechnungsbeispiele | 508 |
| Formelzeichen und Indizierung | 510 |
| Literatur | 512 |
| 14 Membrankontaktoren | 515 |
| 14.1 Einleitung | 515 |
| 14.2 Verfahrensprinzip | 515 |
| 14.3 Membranen | 519 |
| 14.4 Modulkonstruktionen | 519 |
| 14.5 Auslegung von Membrankontaktoren | 521 |
| 14.6 Anwendungen | 534 |
| 14.7 Zusammenfassung und Ausblick | 545 |
| Anhang A: Herleitung der allgemeinen Transportgleichung | 546 |
| Anhang B: Beschreibung des Stoffdurchgangs | 549 |
| Formelzeichen und Indizierung | 552 |
| Literatur | 554 |
| 15 Membranreaktoren | 556 |
| 15.1 Einleitung | 556 |
| 15.2 Extraktorprinzip | 557 |
| 15.3 Distributorprinzip | 563 |
| 15.4 Kontaktorprinzip | 566 |
| 15.5 Membranbioreaktoren | 570 |
| 15.6 Zusammenfassung | 576 |
| Formelzeichen und Indizierung | 576 |
| Literatur | 577 |
| Sachverzeichnis | 579 |
