Membranfiltration

Die Membranfiltration ist ein spezielles Verfahren der Filtration, bei der durch eine dünne Membran filtriert wird, die auch kleine Partikeln zurückhalten kann.

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Die Membran ist eine dünne feinporige Wand, die fast alle Teilchen oberhalb einer bestimmten Größe zurückhält und die kleineren Teilchen ungehindert und ohne Verluste durchlässt (Selektivität).

Im einfachsten Fall wird die zu filtrierende Flüssigkeit durch die Filtermembran gedrückt oder gesaugt. Dabei werden die nicht die Membran passierenden Teilchen bzw. Moleküle auf der Membran in einer mehr oder weniger breiartigen Masse (Filterkuchen) konzentriert („Kuchenfiltration“).

Wird bei der Kuchenfiltration durch Zusetzen der Durchlassstellen der Membran die Filtration behindert, kann das sogenannte Querstromverfahren abhelfen. Dabei strömt die zu filtrierende Flüssigkeit an der Vorderseite der Membran entlang und wird durch die Triebkraft der Druckdifferenz zwischen Vorder- und Rückseite in die Fraktionen Retentat (enthält die vor der Membran konzentrierten Teilchen bzw. Moleküle und ist ein Konzentrat, kein Filterkuchen) und Permeat (enthält alles, was die Membran passiert, entspricht dem Filtrat der Kuchenfiltration) zerlegt. Dieses Verfahren wird zur Trennung molekulardisperser und kolloiddisperser Flüssigkeitsgemische verwendet.

Es gibt drei Grundverfahren der Membranfiltration hinsichtlich der Größe der abzutrennenden Teilchen:

• Umkehrosmose - (gelöste Moleküle oder Ionen im Retentat werden zurückgehalten, nur das Lösungsmittel wird durchgelassen)
• Nanofiltration
• Ultrafiltration - (Makromoleküle oberhalb einer bestimmten Molmasse werden zurückgehalten, das Lösungsmittel und kleinere gelöste Moleküle und Makromoleküle werden durchgelassen)
• Mikrofiltration - (Feststoffteilchen oder Kolloidteilchen oberhalb eines bestimmten Durchmessers werden zurückgehalten, das Lösungsmittel und gelöste Stoffe werden durchgelassen)

Geschichte

Richard Zsigmondy gilt als der Erfinder der Membranfiltertechnik.

Anwendungsbeispiele

• Herstellen von Reinstwässern
• Nachbehandlung von Abwässern
• Reinigung in der Trinkwasseraufbereitung
• Konzentrierung, Filtrierung und Rückgewinnung in der chemischen Industrie
• Abtrennung von Mikroorganismen und Viren