Vorlesung 6

1. Mikrofiltration (MF): Trennt Bakterien, Partikel, Emulsionen, Pollen, Asbest, Hefe, Kohlenstoff, Pigmente.

2. Ultrafiltration (UF): Trennt Viren, Proteine, Endotoxine, synthetische Farbstoffe, größere Moleküle.

1. Mikrofiltration (MF): Transmembrandruck (TMP) = pF−pP

   • Bereich: 0,3 bis 3 bar.

2. Ultrafiltration (UF): Transmembrandruck (TMP) = pF−pP

   • Bereich: 0,5 bis 10 bar.

1. Mikrofiltration (MF):

   • Bier- und Weinfiltration

   • Abwasserbehandlung

   • Pharmazeutische Anwendungen (Sterilfiltration)

2. Ultrafiltration (UF):

   • Virusentfernung aus Wasser

   • Lebensmittelindustrie (Molkeaufbereitung, Gelatineproduktion)

   • Aufbereitung von Prozesswasser

1. Partikelgröße vs. Porengröße: Je größer die Partikel, desto besser die Abscheidung.

2. Membranstruktur: Symmetrisch oder asymmetrisch.

3. Wechselwirkungen mit der Membran: Hydrophile/hydrophobe Eigenschaften.

4. Betriebsdruck (TMP): Höherer Druck kann die Filterleistung verbessern.

1. Molekülgröße vs. Membranporen: Bestimmt durch Molecular Weight Cut-Off (MWCO).

2. Membranstruktur: Asymmetrische Membranen haben höhere Flussraten.

3. Hydrophile/hydrophobe Eigenschaften: Beeinflusst die Adsorption von Molekülen.

4. Druckdifferenz (TMP): Einfluss auf den Wasserfluss.

1. Organische Membranen:

   • MF: PES, PP, PTFE, CE, PA, PS, PVDF, Polycarbonat.

   • UF: PS, PES, PAN, PP, CA, PVDF.

2. Anorganische Membranen:

   • Sintermaterialien, Keramik, Glas, Aluminium, Edelstahl.

1. Porengrößenverteilung: Bestimmt die Trennleistung.

2. Bakterientests: Prüfung der Integrität mit z. B. Pseudomonas diminuta.

3. Flussmessungen: Permeabilitätstests mit Wasser.

4. Log Reduction Value (LRV): Maß für die Rückhaltungseffizienz.

1. Molecular Weight Cut-Off (MWCO): Definition der kleinsten zurückgehaltenen Moleküle.

2. Retentionstests: Messung der Durchlässigkeit von Proteinen oder Dextran.

3. Permeabilitätsmessungen: Ermittlung des Wasserflusses unter Druck.

Molecular weight of a particle that is retained by 90%

1. Ursachen:

   • Konvektiver Transport zur Membran.

   • Langsamer Rücktransport der gelösten Stoffe.

2. Effekte:

   • Flussreduktion.

   • Geringere Selektivität.

1. Membran-Partikel-Wechselwirkungen: Adsorption von organischen Stoffen.

2. Partikel-Partikel-Wechselwirkungen: Aggregation von Kolloiden.

3. Hydrodynamik: Langsame Strömung fördert Ablagerungen.

1. Pore Blocking: Partikel verstopfen Membranporen.

2. Cake Layer Formation: Schichtablagerung auf der Membran.

3. Biofouling: Wachstum von Mikroorganismen.

4. Scaling: Ablagerung von Salzen.

1. Dead-End-Filtration: Feed fließt durch die Membran, keine Retentatströme.

2. Cross-Flow-Filtration: Feed strömt parallel zur Membran, kontinuierliche Reinigung.

3. Submerged-Filtration: Membran ist in Wasser eingetaucht, Permeat wird abgesaugt.

1. Dead-End:

   • Einfache Konstruktion, niedrige Energiekosten.

   • Verstopfungsanfällig, Backwashing nötig.

2. Cross-Flow:

   • Weniger Fouling, kontinuierlicher Betrieb.

   • Höherer Energieverbrauch.

3. Submerged:

   • Energiesparend, gut für hohe Feststoffkonzentrationen.

   • Niedriger Fluss, Luftspülung notwendig.

1. Hydrodynamische Maßnahmen: Höhere Strömungsgeschwindigkeiten, Spacer.

2. Membranmaterialien: Hydrophile Beschichtungen.

3. Backwashing: Spülung mit Wasser, Luft oder Chemikalien.