Dead-End-Filtration
Unter Dead-End-Filtration versteht man die klassische Form der Filtration.
Anders als bei der Cross-Flow-Filtration (auch Tangentialflussfiltration, Tangential-Flow- oder Querstrom-Filtration genannt) bildet sich bei der Dead-End-Filtration ein Filterkuchen. Daher gehört die Dead-End-Filtration zur Oberflächenfiltration.
Prinzip der Dead-End-Filtration
Bei der Dead-End-Filtration wird eine partikelhaltiges Fluid (Flüssigkeit, Gas) gegen das Filtermedium gepumpt. Der Druck ist dabei möglichst niedrig, um die Kompaktierung der zurückgehaltenen Stoffe zu minimieren. Durch den permanenten Abfluss des Filtrats reichert sich ein Filterkuchen aus den abzutrennenden Feststoffpartikeln auf dem Filtermedium an. Diese kann sich auch positiv auf die Filtratqualität auswirken, da sich mit der Filterkuchenbildung eine zusätzliche Tiefenfilterwirkung ergeben kann, je nach Porenstruktur und Durchlässigkeit des Filterkuchens.
Eine Spezialität der Dead-End-Filtration ist die Anschwemmfiltration:
Hier wird die durch die Anschwemmung von Filterhilfsmittel bewusst herbeigeführte Filterkuchenbildung auf einem Filtermedium für die Abtrennung auch von feinsten Partikeln in der kontrollierten Porenstruktur des Filterkuchens genutzt. Hierbei fungiert das eigentliche Filtermedium nur als Trägermaterial für den filtrierenden Filterkuchen.
Der Filterkuchen erhöht den Filtrationswiderstand und damit den Druckverlust über dem Filtermedium. Daher muss der Filterkuchen, je nach Feststoffkonzentration im Zufluss, in regelmäßigen Intervallen durch Rückspülung und ggf. chemische Reinigung entfernt werden und das Filterelement somit regeneriert werden oder das Filterelement wird nach einer irreversiblen Erschöpfung durch eine neues ausgetauscht und verworfen.
Bevorzugte Einsatzgebiete sind Bereiche, in denen mit niedrigem Partikelaufkommen oder geringeren Konzentrationsgradienten gerechnet werden muss sowie der klassische diskontinuierliche Chargenbetrieb.
Durch das permanente Anströmen des Filtermediums sinkt der Filtratfluss stetig und es ergibt sich durch das Rückspülen bzw. den Austausch der Filterelemente ein „Sägezahnmuster“ im Filtratstrom. Charakteristische Merkmale der Dead-End-Filtration sind daher die widerkehrenden Produktionsunterbrechungen und Produktverluste durch die Rückspülung oder Ersatz der Filterelemente.
Von Vorteil ist die höhere Energieeffizienf der Dead-End-Filtration im Vergleich zur Cross-Flow-Filtration, bei der ein großer Teil der in die Förderung des Feeds investierten Energie durch das Retentat verloren geht. Deshalb wird an den Stellen, wo auf Cross-Flow-Filtration verzichtet werden kann, auf die Dead-End-Filtration zurückgegriffen. Für die Dead-End-Filtration spricht auch, dass sie sehr einfach aufgebaut ist.
Produkte für Dead-End-Filtration:
Filterhilfsmittel für die Anschwemmfiltration
Prinzipskizze Dead-End- und Cross-Flow-Filtration:
