Filtration Skript 6

Question	Answer
Physikalische Grundlagen:	• Trennung von Suspensionen in Feststoff und Flüssigkeit mit Druckgefälle Δp als treibende Kraft • Rückhalt der Feststoffteilchen durch poröses Filtermittel • Im Gegensatz zur Sedimentation kein Dichteunterschied erforderlich
Erzeugung Δp:	• Unterdruck auf Filtratseite (Vakuumpumpe) • Überdruck auf Suspensionsseite (hydrostatisch oder Pumpen)
Ziele Filtration:	• Gewinnung Feststoff (Scheideoder Kuchenfiltration) • Gewinnung gereinigte Flüssigkeit (Klärfiltration)
Oberflächenfiltration	Filtervorgang // Siebwirkung Teilchen die größer als Poren und Öffnungen des Filtermittels sind werden zurückgehalten. Aufbau Filterkuchen (f(t)) mit engeren Poren als Filtermittel → maßgebend für Güte Trennvorgang
Tiefenfiltration:	Rel. dicke Filtermittelschichten mit verzweigten Porenkanälen. Einlagerung kleiner Partikel durch Adsorption // Verringerung Porosität. Klärung von Suspensionen mit geringem Feststoffgehalt
Flux=	(Filtrat- bzw. Permeatmassenstrom) für Filtration oder Ultafiltration
Bei Druckfiltration darf Druckgefälle nur bis zu kritischem Druck erhöht werden. Warum? Folgen:	Darüber Kompression des Filterkuchens mit Absinken Filterdurchsatz und Filterleistung.
Verbesserung / Stabilisierung der Durchlässigkeit des Filterkuchens durch Zusatz von Filterhilfsmitteln:	• feinkörnige oder fasrige Stoffe • Zusatz zur Suspension oder Aufschwemmen auf Filtermittel • meist bei Klärfiltration eingesetzt • binden kleine Teilchen durch Adsorption z.B. • Kieselgur • Cellulose • Glaswolle • Quarzsand
statische oder „Dead-End“ Filtration:	Suspension (Feed) strömt senkrecht zur Filterfläche. Ein unreinseitiger Eingang, ein reinseitiger Ausgang (Filtrat). Einsatz bei niedrig konz. Verunreinigungen.
• Cross-Flow- oder Tangentialfiltration:	Tangentiale Anströmung des Filtermittels, ein Teil der Flüssigkeit passiert die Membran (Filtrat = Permeat), Partikel werden zurückgehalten. Einsatz v.a. bei den Membrantrennverfahren Mikro-, Ultrafiltration Umkehrosmose, Pervaporation,…
Filtrationsarten nach Partikelgrößen	Image: Capture (image/png)
Industrielle Filterapparate Eingesetzte Filtermittel:	lose Filtermittel, Filtergewebe, poröse Filter
Nach was werden die Filterapparate eingeteilt?	Nach Art der Betriebsweise: batchweise oder kontinuierlich Nach Art des Filtermittels: lose, Gewebe, starr Nach Art der treibenden Kraft: hydrostatsicher Druck, Vakuum, Überdruck
Diskontinuierliche/batchweise Filterapparate: Saugnutsche:	Aufbringen von Filtermittel auf Filterplatte. Absaugung des Filtrats durch Vakuum. Verwendung zur Kuchenfiltration.
Druckfilter:	Suspension wird mit Druck auf Filtermittel gepresst. Anwendung zur Klär- und Kuchenfiltration, auch falls Geruchsbelastung durch Suspension.
Kerzenfilter:	Suspension wird von außen in Hohlzylinder (Filterkerze) gedrückt. Filtrat dringt durch die Kerze ins Innere und kann ablaufen. Filterkuchen bleibt auf der Oberfläche. Geeignet für Klärfiltration und Trennung von Suspensionen mit geringem Feststoffgehalt
Blattfilter:	Trennung schlecht filtrierbarer Suspensionen mit sehr kleinen Partikeln. Feststoffgehalt < 5 %. Filterplatten aus mit Vlies bestammten Stützgerüst
Beutelfilter:	Leicht zu Öffnen / Wechseln. Zur Abtrennung grober Partikel Oder zur Endfiltration (Sicherheitsfiltration) bei sehr geringen Partikelkonzentrationen.
Kammerfilterpresse:	Platten mit Filtermittel (meist Vlies) belegt Verwendung zur Trennung schwer filtrierbarer Suspensionen mit geringem Feststoffanteil
Rahmenfilterpresse:	Verwendung v.a. zur Kuchenfiltration leicht filtrierbarer Suspensionen.
Kontinuierliche Filterapparate: Planzellenfilter:	Evakuieren der einzelnen Sektoren und Absaugen Filtrat über Hohlwelle. Waschen, Trockensaugen, Lockern (Druckluft) und Ausschleudern möglich
Vakuumtrommelzellenfilter:	Rotierende, in einzeln evakuierbare Zellen eingeteilte Trommel tauscht in Suspension. Über Vakuum wird Filtrat über umlaufendes Filtervlies ins Innere gesaugt. Kontinuierlicher Abtrag des Filterkuchens.
Bandfilter:	Suspension wird gleichmäßig aufgegeben, Filtrat wird über Vakuum (Schwerkraft, Druck) durchs Filtergewebe gesaugt.
Welche 3 Aufbauarten von Membranen gibt es:	Symetrisch strukturierte Membranen Asymetrisch strukturierte Membranen Composite-Membranen
Membrantrennverfahren: Mikrofiltration, Ultrafiltration, Nanofiltration, Umkehrosmose, Pervaporation	Membranen: dünne Schichten aus organischem oder anorganischem Material. Trennung basiert auf Eigenschaft der Membran, Komponenten bevorzugt durchzulassen oder zurückzuhalten.
Mikrofiltration (MF)	Druckbereich: 1 – 5 bar Image: Capture (image/png)
Ultrafiltration (UF)	Druckbereich: 5 – 15 bar Image: Capture (image/png)
Nanofiltration (NF)	Druckbereich: 7 – 40 bar Image: Capture (image/png)
Umkehrosmose (RO)	Druckbereich: 25 – 70 bar Image: Capture (image/png)
Membranmodule und industrielle Auslegungung EIgenschaften :	• hohe Standzeiten, hohe mechanische und thermische Stabilität • möglichst geringe Kosten
Umkehrosmose (RO) Erklährung:	Für Umkehr des Osmoseprozesses muss Gegendruck oberhalb des osmotischen Drucks aufgebaut werden. Anwendungen: z.B. Meerwasserentsalzung, Reduzierung Härtebildner in Waschwasser.
Pervaporation:	Membrantrennverfahren mit Phasenumwandlung. Flüssiger Retentatstrom und dampfförmiger Permeatstrom. Laufende Zuführung der benötigten Verdampfungsenergie. Beispiel: Absolutierung von Ethanol

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