Flüssigkeitsfiltration

Flüssigkeitsfiltration ist ein Trennverfahren, bei dem Feststoffe aus einer Flüssigkeit durch poröse Trägermedien entfernt werden. Sie dient der Klärung der Flüssigkeit, dem Schutz nachgeschalteter Anlagen und der Einhaltung von Qualitäts- oder Sicherheitsanforderungen.

Grundprinzipien sind mechanische Trennung durch Größenabdichtung (Siebung) und Adsorption. Tiefenfiltration entfernt Feststoffe in einer porösen Trägerschicht, während Oberflächenfiltration Feststoffe an der Filteroberfläche zurückhält. Es gibt zudem Unterschiede in der Bauweise und dem Wirkprinzip von Filtration.

Filtration erfolgt über Tiefenfiltration (Fasern, Granulate) und Membranfiltration (definierte Porengröße). Membranen können aus Polymeren oder Keramik bestehen und ermöglichen Mikro-, Ultrafiltration und Nanofiltration. Typische Bauformen sind Kartuschen-, Bag- oder Gehäusefilter sowie Membrankassetten. Poregrößen und Sauberkeitseinstufungen variieren je nach Anwendungsziel.

Typische Größenordnungen: Mikrofiltration ca. 0,1–10 µm, Ultrafiltration ca. 0,01–0,1 µm, Nanofiltration ca. 0,001–0,01 µm; je nach Medium können Filtrationswerte nominal oder absolut angegeben sein. Filtration kann im Dead-end-Betrieb (Durchfluss senkrecht zur Filterfläche) oder im Cross-flow-Betrieb erfolgen. In der Praxis wird meist druckgetrieben oder unter Vakuum gearbeitet; Gravitation kann in einfachen Anwendungen genutzt werden.

Fouling, also die zunehmende Verschmutzung der Filtermedien, ist ein typisches Phänomen. Reinigung erfolgt oft durch Backwashing, Spülströme oder Cleaning-in-Place (CIP). Bei der Auslegung von Filtrationseinheiten spielen Feststoffentfernung, Durchfluss, Viskosität, Temperatur, Druck sowie Kosten und Materialkompatibilität eine zentrale Rolle.

Anwendungsbereiche umfassen Trink- und Prozesswasser, Lebensmittel- und Getränkeindustrie, Pharma und Biotechnologie sowie Chemie, Petrochemie, Abwasserbehandlung und Öl- und Gasindustrie.