Membrantechnologie ist ein Begriff, der sich auf eine Reihe verschiedener Filtrationsverfahren bezieht, die zur Trennung von Stoffen verwendet werden. Bei dieser Technologie werden Membranen als Filter in Trennprozessen mit einer Vielzahl von Anwendungen, sowohl in der Industrie als auch in der Wissenschaft, eingesetzt. Sie bieten effektive Alternativen zu verwandten Technologien wie Adsorption, Ionenaustauscher und Sandfilter. Die in der Membrantechnologie verwendeten Membranen können als Barrieren betrachtet werden, die zwei Flüssigkeiten trennen und den Transport bestimmter Stoffe durch die Membran ermöglichen.
Im einfachsten Fall kann der technologische Einsatz von Membranen darin bestehen, einen durchlässigen Membranfilter einzurichten, der Wasser durchlässt, aber Schwebstoffe zurückhält. Es gibt verschiedene Kräfte, die verwendet werden können, um zu bewirken, dass Wasser durch die Membran dringt. Diese können Schwerkraft, Druck, elektrischer Strom oder das Aufrechterhalten eines Konzentrationsgradienten über die Membran umfassen.
Eine der Hauptanwendungen dieser Art von Technologie liegt im Bereich der Wasserfiltration und -reinigung. Dazu gehört die Entsalzung oder Gewinnung von Trinkwasser aus Salzwasser sowie die Reinigung von Grund- oder Abwasser. Andere Industriebereiche, die Membrantechnologien einsetzen, umfassen die Biotechnologie, die Herstellung von Nahrungsmitteln und Getränken und medizinische Anwendungen wie die Dialyse für Patienten mit Nierenversagen.
Einige der verschiedenen Arten der Membrantechnologie umfassen Umkehrosmose, Mikrofiltration, Ultrafiltration und Nanofiltration. Umkehrosmose ist ein Verfahren der Membrantechnologie, bei dem Druck verwendet wird, um eine Flüssigkeit durch die Membran zu drücken. Sie ist das Gegenteil der natürlichen Osmosefunktion, bei der sich ein Stoff durch eine Membran von einem Bereich hoher Konzentration zu einem Bereich niedriger Konzentration bewegt. Anwendungen dieser speziellen Art der Membrantechnologie sind die Herstellung von konzentriertem Fruchtsaft, die Herstellung von künstlichem Meerwasser für Aquarien und die Herstellung von Ahornsirup.
Mikrofiltration, Ultrafiltration und Nanofiltration sind Membrantechnologien, die sich hauptsächlich in der Porengröße der verwendeten Membran unterscheiden. Bei der Mikrofiltration werden typischerweise Membranen mit einer Porengröße von 0.1 bis 10 Mikrometer verwendet. Die Porengröße der Ultrafiltrationsmembran beträgt typischerweise 0.1 bis 0.001 Mikrometer. Nanofiltrationsmembranen haben die kleinste Porengröße, die normalerweise in Nanometern gemessen wird, wobei ein Nanometer 0.001 Mikrometer entspricht.
Die Membrantechnologie ist ein hochkomplexes Gebiet der wissenschaftlichen Forschung. Viele andere spezifische Techniken und Anwendungen existieren in einer Vielzahl von Industrien. Einige davon umfassen spezielle Anwendungen der Membrantechnologie wie die Trennung von Gasen, die kontrollierte Arzneimittelabgabe in der Medizin und die Blutoxygenierung in künstlichen Lungen.