Die Antifouling-Wirkung von piezoelektrischen Filtrationsmembranen gilt in der Membrantechnik als ein vielversprechender Ansatz, um Verschmutzungen der Membranoberflächen während der Filtrationsprozesse zuvorzukommen und die Filtrationsleistung zu steigern. Hierzu wird die Eignung einer elektrogesponnenen Mikrofiltrationsmembran aus dem piezoelektrischen Copolymer Poly(vinylidenfluorid-co-trifluorethylen) evaluiert. Maßgeblich für die piezoelektrische Phasenbildung und den resultierenden Eigenschaften der Polymerlösung für die Membranherstellung im Elektrospinnprozess ist der Einfluss von Lösemitteln und -gemischen. Durch die Untersuchung der Löslichkeitsparameter des Copolymers werden gezielt Lösemittelkombinationen und Volumenverhältnisse variiert, um deren Auswirkungen auf die Bildung des piezoelektrischen Beta-Phasenanteils zu analysieren. Zur Bestimmung der Membran-Resonanzfrequenz werden Vibrometermessungen genutzt. Diese Frequenz ist ausschlaggebend zur piezoelektrischen Anregung der Membran und damit zur Realisierung einer Antifouling-Wirkung. Die anschließende Überprüfung von leistungssteigernden Filtrationsmaßnahmen erfolgt über die transportspezifische Charakterisierung des Transmembranfluxes und –drucks in einem zur piezoelektrischen Anregung konstruierten Dead-End-Filtrationssystem durch Filtrationsversuche mit und ohne angelegte Wechselspannung.
In membrane technology, the antifouling-effect of piezoelectric filtration membranes to increase filtration performance is promising. It could reduce fouling of membrane surfaces during filtration processes. This thesis evaluates the effectiveness of an electrospun microfiltration membrane made from piezoelectric copolymer poly(vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene). The influence of solvents and solvent mixtures is relevant for the piezoelectric phase formation and the resulting properties of the polymer solution for membrane production in the electrospinning process. Through studying the solubility parameters of copolymer, the impact that all these parameters have on the formation of the piezoelectric beta phase fraction is specifically analysed. Vibrometer measurements are used to determine the membrane resonance frequency. This frequency is crucial for optimising the piezoelectric oscillation of the membrane, and is therefore critical in order to achieve the desired antifouling-effect. The subsequent verification of filtration performance enhancements is conducted using transport-specific characterisation of the transmembrane flux and pressure. This is done in a dead-end filtration system designed for piezoelectric actuation through filtration experiments with and without alternating voltage.
