Tiefenfilter

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Zur Navigation springen Zur Suche springen

Ein Tiefenfilter (englisch depth filter) dient zur Abscheidung von Partikeln aus strömenden Fluiden. Der Trenneffekt erfolgt durch das Filtermedium. Im Gegensatz zum Oberflächenfilter ist bei der Tiefenfiltration die Ausbildung eines Filterkuchens ausdrücklich unerwünscht.

Transport und Abscheidung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Abscheidung von Partikeln im angeströmten Filtermedium

Im Wesentlichen kann die Partikelabscheidung mittels Tiefenfilter in zwei Vorgänge unterteilt werden: Transport und Ablagerung.[1] Partikel werden aufgrund der Fluidbewegung zum Filtermedium transportiert und durch verschiedene Abscheidemechanismen abgeschieden. Als Abscheidemechanismen wirken Sperreffekt (Interzeption), Sedimentation und Diffusion. Bei Gasen kommen auch Trägheitseffekte zum Tragen.[1] Sogenannte Siebeffekte spielen höchstens eine untergeordnete Rolle.[2] Die Haftung der Partikel am Filtermedium erfolgt aufgrund von Van-der-Waals-Kräften und Elektrostatik.[1] Letztere ist insbesondere bei Elektret-Filtern von Bedeutung.

Die Abtrennung der Partikel erfolgt im Gegensatz zur Oberflächenfiltration allein durch das Filtermedium. Das Ablagern von Partikeln auf dem Filtermedium ist im Allgemeinen unerwünscht, da der Zugang anderer Partikel in das Filtermedium dadurch erschwert wird und es zu lokal erhöhten Druckverlusten kommt.[1] Die Ausbildung eines Filterkuchens kann die Notwendigkeit des sofortigen Austauschs des Filtermediums bedingen.[3] Aufgrund der geringeren Aufnahmekapazität des Filtermediums (in der Regel ausgedrückt durch die Staubspeicherfähigkeit) ist die Tiefenfiltration nur für niedrige Partikelkonzentrationen im unbehandelten Fluid geeignet.[1][4]

Filtermedien[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Tiefenfiltration kann entweder an Gewebefiltern oder an Schüttungen erfolgen. Während die Gewebe anfangs aus Naturfasern und Metallspänen bestanden, kommen heutzutage bevorzugt Glasfasern und andere synthetische Fasern zum Einsatz.[4] Da stets eine Größenverteilung der Fasern vorliegt, ist davon auszugehen, dass Schwebstofffilter aus Faservliesen inhomogen sind.[5] Sogenannte Schüttschichtfilter werden als Festbett, Wanderbett oder Fließbett betrieben.[6] Lose Schüttungen können durch Rückspülen gereinigt werden.[1]

Für aus Gewebe bestehende Tiefenfilter gibt es je nach Reinigungsziel unterschiedliche Konfektionierungsformen. So werden beispielsweise für die Grobpartikelentfernung Filtermatten eingesetzt, während Filterpatronen und Kassettenfilter auch für die Entfernung von feinen Partikeln geeignet sind.

Anwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Trink-[7] und Brauchwasser werden mittels Tiefenfiltration von Partikeln befreit.[1] In der Natur tritt Tiefenfiltration immer dann auf, wenn Oberflächenwasser den natürlichen Boden durchdringt und zu Grundwasser wird.[1]

Bei der Gasreinigung werden Tiefenfilter dazu benutzt, bereits weitgehend von Partikeln befreite Gase weiter zu reinigen. So werden sie insbesondere für raumlufttechnische Anlagen verwendet.[4] Je nach Anwendungsfall werden Tiefenfilter für die Gasreinigung in Staubfilter (Luftfilter) und Schwebstofffilter unterteilt. Erstere werden in Grob- und Feinstaubfilter, letztere in Standard- (HEPA) und Hochleistungsschwebstofffilter (ULPA) untergliedert.[8]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d e f g h Matthias Stieß: Mechanische Verfahrenstechnik 2. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, ISBN 3-540-55852-7, S. 138–139.
  2. VDI 3677 Blatt 2:2004-02 Filternde Abscheider; Tiefenfilter aus Fasern (Filtering separators; Depth fiber filters). Beuth Verlag, Berlin. S. 12
  3. VDI 3677 Blatt 2:2004-02 Filternde Abscheider; Tiefenfilter aus Fasern (Filtering separators; Depth fiber filters). Beuth Verlag, Berlin. S. 68
  4. a b c Franz Joseph Dreyhaupt (Herausgeber): VDI-Lexikon Umwelttechnik. VDI-Verlag Düsseldorf, 1994, ISBN 3-18-400891-6, S. 1191.
  5. Tobias Lücke, René Adam: Untersuchungen zum Abscheidegradminimum von Faserfiltern für die Schwebstoffiltration. In: Staub – Reinhalt. Luft. 54, Nr. 12, 1994, ISSN 0949-8036, S. 443–448.
  6. Franz Joseph Dreyhaupt (Herausgeber): VDI-Lexikon Umwelttechnik. VDI-Verlag Düsseldorf, 1994, ISBN 3-18-400891-6, S. 1045.
  7. DIN EN 13443 Teil 2:2007-10 Anlagen zur Behandlung von Trinkwasser innerhalb von Gebäuden - Mechanisch wirkende Filter - Teil 2: Filterfeinheit 1 µm bis unter 80 µm - Anforderungen an Ausführung, Sicherheit und Prüfung; Deutsche Fassung EN 13443-2:2005. Beuth Verlag, Berlin. S. 5.
  8. VDI 3677 Blatt 2:2004-02 Filternde Abscheider; Tiefenfilter aus Fasern (Filtering separators; Depth fiber filters). Beuth Verlag, Berlin. S. 19