Filtrationen

Filtrationen bezeichnet den Oberbegriff für Verfahren, bei denen Feststoffe aus Flüssigkeiten oder Gasen abgetrennt werden, indem das zu behandelnde Medium durch ein Filtermedium oder eine Membran hindurchtreten darf. Die Barriere hält Partikel entsprechend ihrer Größe, Form oder chemischen Eigenschaften zurück, während das Filtrat weitergeleitet wird. Filtrationen können durch Druckdifferenz, Schwerkraft oder Zentrifugation vorangetrieben werden.

Grundtypen sind Tiefenfiltration und Oberflächen- bzw. Membranfiltration. Tiefenfiltration nutzt die Porenstruktur des Filtermaterials als Trennmechanismus, wobei Partikel im Materialinneren zurückgehalten werden. Oberflächenfiltration hält Partikel auf der Membranoberfläche bzw. direkt an der Membran fest. Membranfiltration wird weiter unterteilt in Mikrofiltration, Ultrafiltration und Nanofiltration; Umkehrosmose wird oft als verwandte Membrantechnik betrachtet.

Anwendungen finden sich in der chemischen Industrie, Wasser- und Abwasserbehandlung, Lebensmittel- und Getränkeproduktion, Biotechnologie und Pharmazie sowie in Laboren für Analyse- oder Aufarbeitungsvorgänge. In der Praxis werden häufig mehrstufige Filtrationsprozesse eingesetzt, um Partikel unterschiedlicher Größe schrittweise zu entfernen.

Wichtige Einflussfaktoren sind Porengröße oder Membrandurchmesser, Filtermaterial, angelegter Druck oder Sog, Temperatur, Viskosität des Mediums und Fouling-Neigung des Filters. Die Wahl der Technik richtet sich nach geforderter Reinheit, Durchsatz und Materialverträglichkeit. Typische Laborverfahren umfassen Filterpapierfiltration und Membranfiltration; in der Industrie kommen Tiefen-, Mikro-, Ultrafiltration, Nanofiltration sowie Tangentialflussfiltration (Crossflow) zum Einsatz.

Entsorgung und Sicherheit betreffen gebrauchte Filtermedien, deren Abfall gemäß Belastung (biologisch, chemisch) entsprechend zu behandeln ist. Filtrationen bleiben eine zentrale Trenntechnik in vielen Branchen.