Dead-End-Filtration

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Unter Dead-End-Filtration versteht man die klassische Form der Filtration (wie beim Kaffeefilter). Sie wird meist bei Flachmembranen verwendet, aber auch immer häufiger bei Hohlfaseranwendungen. Den Gegensatz dazu bildet der Querstrombetrieb (Tangentialflussfiltration).

Prinzip[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Prinzip der Dead-End-Filtration

Bei der Dead-End-Filtration wird ein Zulauf (Feed), um die Kompaktierung der zurückgehaltenen Stoffe zu minimieren, mit möglichst niedrigem Druck (in der Wasseraufbereitung mittels UF-Membranen ca. 1 bar), gegen die Membran gepumpt. Durch den permanenten Abfluss des Permeats reichert sich ein Filterkuchen (Deckschicht oder Fouling) oder ein Konzentrationsgradient (Konzentrationspolarisation) aus den abzutrennenden Feststoffpartikeln auf der Membran an. Der Filterkuchen erhöht den Filtrationswiderstand und damit den Druckverlust über die Membran. Er muss, je nach Feedzusammensetzung, in regelmäßigen Intervallen durch Rückspülung (Zurückpumpen von bereits abgetrenntem Medium) und chemischen Reinigungen entfernt und das Filterelement somit regeneriert werden.

Einsatzgebiete[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dead-End-Ultrafiltration der Therme in Bad Aibling

Bevorzugte Einsatzgebiete sind Bereiche, in denen mit niedrigem Partikelaufkommen oder geringeren Konzentrationsgradienten gerechnet werden muss. Durch das permanente Anströmen des Feeds sinkt der Permeatfluss stetig und es ergibt sich durch das Rückspülen ein „Sägezahnmuster“ im Filtratstrom. Eine große Bedeutung hat die Dead-End-Filtration in der Wasseraufbereitung, aber auch in vielen anderen Bereiche der Membrantechnik:

In der Schwimmbadaufbereitung werden alle Ultrafiltrationen in Dead-End betrieben, bei der Spülabwasseraufbereitung ist es herstellerabhängig, ob Dead-End- oder Tangentialflussfiltration eingesetzt wird.

Wirtschaftlichkeit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Vergleich des Energiebedarfs verschiedener Abwasserreinigungsverfahren

Charakteristische Merkmale der Dead-End-Filtrationstechnologie sind die andauernden Produktionseinbrüche und Produktverluste durch die Rückspülung. Der mit der Reinigung anfallende Einsatz von Reinigungsmitteln bzw. deren Entsorgung und Lagerung sind ebenfalls von Nachteil.

Trotz gewisser Vorzüge der Cross-Flow-Filtration ist diese doch sehr energieaufwendig. Ein großer Teil der in die Förderung des Feeds investierten Energie geht durch das Retentat verloren. Deshalb wird an den Stellen, wo darauf verzichtet werden kann, immer stärker auf die Dead-End-Filtration zurückgegriffen. Für die Dead-End-Filtration spricht auch, dass sie sehr einfach aufgebaut ist, und der Filtrationsbetrieb auch von niedriger qualifiziertem Personal durchgeführt werden kann.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Munir Cheryan: Handbuch Ultrafiltration. B. Behr's Verlag GmbH&Co, 1990, ISBN 3-925673-87-3.
  • Rautenbach, Robert: Membranverfahren Grundlagen der Modul- und Anlagenauslegung. Springer-Verlag, 1997, ISBN 3-540-61573-3.
  • Staude, Eberhard: Membranen und Membranprozesse. VCH Verlagsgesellschaft mbH, 1992, ISBN 3-527-28041-3.