Filterdurchbruch

Der Filterdurchbruch bezeichnet in der Filtration den Zeitpunkt oder das Phänomen, bei dem gelöste Stoffe, Partikel oder Mikroorganismen durch das Filtermedium hindurch in den Filtratfluss gelangen, obwohl sie vom Filter größtenteils zurückgehalten werden sollten. Er führt zu einer Kontamination des Filtrats und kann die Effizienz der Trennstufe beeinträchtigen.

Ursachen sind vielseitig. Bei Membranfiltration kann Durchbruch durch unzureichende Porengröße, Membranfehler, Verschmutzung (Fouling) oder Konzentrationspolarisation verursacht werden, die den effektiven Rohwiderstand verändern oder Pfade durchlässig machen. Bei adsorptiven Filtern (zum Beispiel Aktivkohle) tritt Durchbruch ein, wenn die Adsorptionskapazität erschöpft ist, sodass der zu filternde Inhalt in den Durchfluss gelangt.

Die Ausprägung wird oft durch Durchbruchskurven beschrieben: Der zeitliche oder volumenbezogene Verlauf der Konzentration im Filtrat gegenüber dem Feed steigt an, sobald der Durchsatz die Kapazitätsgrenze überschreitet. Typische Kenngrößen sind der Durchbruchzeitpunkt, das Durchbruchvolumen sowie die relative Filtratkonzentration.

Zur Vermeidung oder Verzögerung von Durchbrüchen dienen Maßnahmen wie Vorbehandlung des Fluids, Anpassung der Filtrationsgrenze, Erhöhung der Filtrationsfläche, Rückspülungen, chemische Reinigung oder der Austausch des Filtermediums. In sicherheitskritischen Anwendungen werden Monitoring, redundante Filter oder Mehrstufenfiltration eingesetzt.

Anwendungen finden sich in der Wasser- und Abwasseraufbereitung, der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, der Luftfiltration sowie in der chemischen Prozesstechnik.