Thread by @DrLutzBoehm

Ja, ich gebe zu, es war eine komische Frage, aber wenn ich euch sage, dass #Membrandestillation das Prinzip eurer "#Funktionsjacken" ist und die Firma GoreTex eben genau das Prinzip nutzt, dann habe ich vielleicht eure Aufmerksamkeit :-) Stick with me
🧵

Zwei Sachen müssen wir wissen.
1. Ich fange mal mit der #Membran an. Der Einfachheit halber spreche ich hier mal nur von porösen Filtern. In euren Jacken sind also Löcher, trotzdem ist sie wasserdicht, wieso? Zum Einen sind die Löcher sehr klein, Porendurchmesser so ~200nm,...

...zum anderen ist das Material #hydrophob. Das bedeutet, es ist wasserabweisend. Vielleicht kennt ihr den #Lotusblüteneffekt, da ist das ähnlich. Man spricht davon, dass flüssiges Wasser die Oberfläche nicht gut benetzen kann, Tropfen perlen ab....

2. Etwas schwieriger -> #Dampfdruck: Ihr wisst wahrscheinlich, dass wir schwitzen, der Schweiß verdunstet und der Prozess der Verdunstung benötigt Energie, daher kühlt das uns. Der Grund für die Verdunstung ist, dass die Luftfeuchtigkeit kleiner 1 ist...

..Die Luft ist also nicht gesättigt mit (dampfförmigem) Wasser. Man spricht von einem bestimmten Partialdruck des dampfförmigen Wassers in der Luft. Das ist sowas wie ein Anteil, eine Konzentration. Puh!
Nicht weglaufen!
...

...Direkt oberhalb der Oberfläche des Wasser- bzw. Schweißtropfens ist die Luft aber gesättigt mit dampfförmigem Wasser. Dort liegt der Dampfdruck von Wasser vor. Aufgrund der Unterschiede zwischen dem Dampfdruck und dem Partialdruck verdunstet das Wasser...

...Dieser Dampfdruck hängt von der Temperatur ab. Vereinfacht: höhere Temperatur, höherer Dampfdruck. Sind Dampfdruck und Umgebungsdruck gleich -> Sieden, das Wasser kocht, 100°C, 1 bar
Für die ExpertInnen: #ClausiusCalpeyron für p_Dampf=f(T)...

...So -> #Membrandestillation:

Wir haben eine hydrophobe, poröse Oberfläche.
Wir haben in der Jacke Schweiß, der bei Körpertemperatur vorliegt.
In die Poren kann kein flüssiges Wasser eindringen. Auch von außen nicht, wen es regnet...

...Die Jacke "funktioniert", also der Schweiß geht raus, wenn...
->die Jacke außen trocken ist und auch die Luftfeuchtigkeit kleiner 1, die Luft also nicht mit dampfförmigen Wasser gesättigt ist
oder
->die Jacke zB durch Regen außen nass, es aber außen kälter als innen ist...

...Da der flüssige Schweiß nicht in die Pore eindringen kann, bildet sich auf der Innenseite an der Porenöffnung eine Gas-Flüssig-Oberfläche. Dort liegt, wie beim Schweißtropfen, der Dampdruck des Wassers vor...

..Unter oben genannten Bedingungen liegt an der Porenöffnung auf der Außenseite, egal ob mit Flüssigkeit bedeckt oder nicht, ein kleinerer Dampf- bzw. Partialdruck vor. Wir sprechen dann von einer treibenden Kraft nach außen..

...Wasser vedunstet innen und geht raus, die Funktionsjacke hält uns innen trocken. Wunderbar.
Wann funktioniert es also nicht? Naja...

Wenn die Außenluft sehr warm und feucht ist.
Aber auch, wenn die Membran nicht mehr hydrophob ist. Wascht ihr die Jacke mit Weichspüler? ..

..Keine gute Idee, dass kann diese hydrophobe Eigenschaft beeinflussen.
Was macht Imprägniermittel? Erzeugt eine hydrophobe Schicht! Das ist gut.

Wofür kann man es technisch nutzen?
Grundsätzlich funktionieren Membranprozesse häufig mit Druckunterschieden...

..Ich erzeuge einen hohen Druck auf einer Seite des Filters, drücke zB Wasser durch und irgend etwas anderes wird zurückgehalten...Prinzip: Nudelsieb. Druck erzeugen ist teuer. Bei Membrandestillation brauche ich nur einen Temperaturunterschied. 5°C Differenz...

...kann schon reichen. Abwärme gibt es häufig kostenlos. Das könnte man nutzen. Beispiele: Herstellung von Saftkonzentrat und, wichtig, Trinkwasser aus Salzwasser. Letzteres ist mit anderen Methoden sehr energieaufwendig...

...habt ihr es bis hierhin geschafft? Sehr gut! Habe ich euch überzeugt, dass #Membrandestillation cool ist?
Irgendwas nicht verstanden oder zu ergänzen? Schießt los.

#WissKomm #SciComm