Grundlagen

Trenngrenzen und Kenngrössen

In der Regel werden Trenngrenzen unterhalb der zellulären Ebene in der Membranfiltration in sogenannten Cut-Off-Werten angegeben, als Einheit wird dabei das Molekulargewicht in Dalton verwendet. Gröbere Membranen in der Ultra- und Mikrofiltration werden über die Angabe einer Porengrösse charakterisiert.

Übergänge zwischen den auf porösen Membranen basierenden Verfahren sind fliessend, speziell die Unterscheidung zwischen Ultra- und Mikrofiltration ist in gewisser Weise willkürlich, da beide Verfahren weitestgehend mit den gleichen Modellen zu beschreiben sind. Die Angabe einer Trenngrenze erlaubt, ebenso wie die Angabe einer Porenweite, lediglich eine Aussage über ungefähre Rückhalteraten, vor allem dann, wenn nicht konkrete, stabile Partikel, sondern Kolloide abgetrennt werden. 

Eine wichtige weitere Kenngrösse jeder Membran ist der Reinwasserflux. Dieser Wert gibt den Eigenwiderstand der Membran an, gemessen mit entmineralisiertem Wasser. In der Mikro- und Ultrafiltration sind auch die Werte mit normalem Trinkwasser  aussagefähig genug. Je höher der Wert des Reinwasserflux bei gleicher Trenngrenze, desto geringer ist der Eigenwiderstand der Membran und desto kleiner die erforderliche treibende Druckdifferenz. 

Die verschiedenen Trenngrenzen der rein druckgetriebenen Verfahren erlauben die Abtrennung gelöster und ungelöster Bestandteile aus Lösungen und Suspensionen. 

Umkehrosmose und Nanofiltration arbeiten mit sogenannten Lösungs-Diffusionsmembranen. Dieses Modell geht im Idealfall von einer porenfreien Membran aus, deren Selektivität auf dem unterschiedlichen Diffusionsverhalten der Komponenten der Feedlösung basiert. Demgegenüber werden Ultrafiltration, Mikrofiltration und Dialyse mit porösen Membranen betrieben, die Porengröße bedingt im wesentlichen die Trenneigenschaften der Membran. Beide  Trennprinzipien überlappen sich natürlich, sodass bei einer realen Umkehrosmosemembran ebenso Phänomene einer porösen Membran auftreten wie eine Ultrafiltrationsmembran Kennzeichen eines Diffusionsverhaltens aufweist. Leistungsrelevant für Umkehrosmose und Nanofiltration sind die Konzentrationsdifferenz der relevanten Komponenten in Retentat und Permeat sowie die treibende Druckdifferenz. 

Membranmaterial

Neben der Membranporosität spielt ebenso das Membranmaterial eine wichtige Rolle beim Entscheid der optimalen Membran. Die Wahl des Membranmaterials wird durch die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Mediums bestimmt. Dabei spielen z. B. die Temperatur, der pH-Wert und die Zusammensetzung der Inhaltsstoffe (abrasive Trubstoffe / Stärke / Fette / Öle usw.) eine wichtige Rolle.

Membrangeometrie

Je nach Anwendungsfall und Belastung der zu filtrierenden Flüssigkeit wird die Membran- und Modulgeometrie gewählt, z. B. Wickemodule, Tubular-, Kapillar- oder Hohlfasermembranen. So werden z. B. bei sehr hohen Trubbelastungen Membranen mit einem grossen Durchmesser verwendet, um einerseits eine möglichst hohe Aufkonzentrierung zu erreichen und andererseits ein Verstopfen der Kanäle zu verhindern.

Aus der riesigen Auswahl von verfügbaren Membranen und Modulen stellt Imecon die für den jeweiligen Problemfall optimale Kombination zusammen