Filtrieren

Die Filtration ist ein Verfahren zur Trennung oder Reinigung eines Mediums, meist einer Suspension oder eines Aerosols.

Die Filtration gehört zu den mechanischen Trennverfahren. Die Begriffe Filtration, Filtrierung, Filterung und Filtern werden synonym verwendet.

Eine filtrierte Flüssigkeit wird Filtrat genannt. Für ein filtriertes Gas gibt es keinen einheitlichen Begriff, oftmals wird jedoch die Bezeichnung Reingas verwendet.

Das Wort (nach französisch filtrer, italienisch feltrare, „durchseihen“) bezeichnet ursprünglich „durch Filz laufen lassen“ (zu germanisch *felt „Filz“), der feinsten Methode, die vor der Erfindung der Papiers angewandt wurde und die auch heute noch in einigen Bereichen den Stand der Technik darstellt.

Grundlegendes

Das zu trennende Gemisch läuft durch einen Filter, der zum Beispiel aus Papier oder Textilgewebe besteht. Im Gegensatz zur weit verbreiteten Vorstellung werden nicht nur Partikel zurückgehalten, die größer sind als die Porengröße des Filters - dies ist nur ein Mechanismus von vielen. Weitere Mechanismen sind Partikelträgheit, Diffusionseffekte, Elektrostatik oder Sperreffekt. Daher werden grundsätzlich auch Partikel abgeschieden, die weit kleiner als die Porengröße des Filters sind. Speziell im Bereich der Gasfiltration besitzen Filter einen Filterlücke genannten Partikelgrößenbereich, in dem Partikel nur unzureichend abgeschieden werden - deutlich größere (durch Trägheit und Sperreffekt) und auch deutlich kleinere (durch Diffusion) Partikel werden vollständig zurückgehalten.

Nach einer gewissen Zeit bildet sich aus den zurückgehaltenen Partikeln eine Schicht, der Filterkuchen. Nach dem Aufbau eines ausreichend dicken Filterkuchens ist im Regelfall eine vollständige Abscheidung der Partikel gegeben, allerdings steigt auch der Strömungswiderstand des Filters deutlich an. Je nach Konzeption des Filters muss der Filterkuchen daher von Zeit zu Zeit entfernt (beispielsweise durch Rütteln, Rückspülen oder einen Druckimpuls entgegen der Strömungsrichtung) oder der Filter ausgetauscht werden (bei Luftfiltern oftmals lange vor Aufbau eines Filterkuchens).

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Filtriervorrichtungen

Eine Filtriervorrichtung im chemischen Labor ist die Nutsche, ein Porzellantrichter mit einem flachem Siebboden, auf den Filtrierpapier gelegt wird. Die zu filtrierende Flüssigkeit wird eingegossen, und aus der unter der Nutsche befindlichen und mit dieser dicht verbundenen Saugflasche wird die Luft ausgepumpt, damit der Filtriervorgang erheblich beschleunigt wird. Die Flüssigkeit – das Filtrat – oder das Gas fließt durch den Filter hindurch.

Eine andere Methode ist das Absaugen in einem Glassintertiegel, einer sog. Fritte.

Verfahren

Es gibt unterschiedliche Verfahren:

• Dynamische Filtration
  • Cross-Flow-Filtration Querstromfiltration
    • Mikrofiltration
    • Ultrafiltration
    • Nanofiltration
    • Umkehrosmose
• Statische Filtration
  • Anschwemmfiltration
    • Vakuumfiltration
    • Druckfiltration
  • Schichtenfiltration
  • Membranfiltration
• Vakuumfiltration
• Druckfiltration
• Sterilfiltration

Einzelnachweise

1. ↑ Verein Deutscher Ingenieure (Hrsg.): VDI Richtlinie 3677 Blatt 1: Filternde Abscheider - Oberflächenfilter. In: VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft - Band 6: Abgasreinigung - Staubtechnik. Juli 1997.