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Filtermembran
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Filtermembranen sind dünne (Dicke: ca. 20 - 100 Mikrometer), poröse Folien, die eingesetzt werden um Bestandteile aus einer Lösung oder einer Dispersion abzutrennen, die einen bestimmten Durchmesser überschreiten. Filtermembranen enthalten Poren, deren Größe kleiner sein muss als der Durchmesser der abzutrennenden Bestandteile.
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Einteilung nach Porengröße
Form und Gestalt der Membranporen hängen sehr vom Herstellungsverfahren ab und sind oft nicht spezifizierbar. Zur Charakterisierung führt man daher Testfiltrationen durch und bezeichnet als Porendurchmesser die Durchmesser der kleinsten Teilchen, welche die Membran nicht passieren konnten. Filtermembranen werden je nach Porengroesse in vier Klassen eingeteilt:
| Porendurchmesser | Typ | Filtrationsdruck | Abtrennung von |
|---|---|---|---|
| > 10 µm | Filter | ||
| > 0.1 µm | Mikrofiltration | < 2 bar | Bakterien, Hefen, Partikeln |
| < 0.1µm | Ultrafiltration | 1-10 bar | Makromolekülen, Proteinen |
| < 0.005µm | Umkehrosmose | 10-80 bar | Salzen, kleinen organischen Molekülen |
Es existieren physikalische Methoden zur Bestimmung der Porendurchmesser, die aber eine bestimmte Form der Poren (z.B. zylinderförmig oder aneinandergereihte sphärische Löcher etc.) voraussetzen. Oft wendet man diese Verfahren aber auf Membranen an, deren Porengeometrie keinesfalls den Idealvorstellungen entspricht. In diesem Fall erhält man "nominelle" Porendurchmesser, welche die Membran charakterisieren, die aber nicht notwendigerweise ihr Filtrationsverhalten widerspiegeln.
Anwendungen von Mikrofiltrationsmembranen
- kalte Sterilisation
- Klärung von Fruchtsäften, Wein und Bier
- Herstellung von hochreinem Wasser
- Abtrennung von kolloidalen Oxiden oder Hydroxiden
- Trennung von Öl-Wasser-Emulsionen
- Entwässerung von Latices
- Abwasserbehandlung
- Biotechnologie ("Ernten" von Zellen)
Anwendungen von Ultrafiltrationsmembranen
- Abtrennung von Proteinen (z.B. aus Milch)
- kalte Sterilisation in der Pharmazie (Antibiotikaproduktion)
- Metall-Rückgewinnung und Abwasserreinigung in der Metallurgie
- Lebensmittelbehandlung (z.B. Produktion von "PRO-CAL" einem Milchprodukt, das wenig Fett, aber viel Protein und Calcium enthält)
- Abtrennung von Partikeln, Mikroorganismen, Trübstoffen bei der Trinkwasseraufbereitung aus Quellwässern oder Oberflächenwässern
Anwendungen von Umkehrosmosemembranen
- Wasser-Entsalzung (Trinkwassergewinnung aus Meerwasser oder Brackwasser)
- Aufkonzentrierung von Säften oder Milch
- Herstellung von ultra-reinem Wasser
