Cross-Flow-Filtration

Anders als bei der kuchenbildenden Dead-End-Filtration wird bei der Cross-Flow-Filtration (auch Tangentialflussfiltration, Tangential-Flow- oder Querstrom-Filtration genannt) die Bildung eines Filterkuchens weitgehend vermieden.

Bei der Cross-Flow-Filtration wird das zu filtrierende Fluid parallel zu einem Filtermedium oder zu einer Membran gepumpt und das Filtrat (auch Permeat genannt) quer zur Fließrichtung abgezogen. Die aufgrund der turbulenten Strömung an der Filteroberfläche auftretenden Scherkräfte lassen sich in Abhängigkeit vom Volumenstrom variieren.

Durch die hohe Geschwindigkeit wird weitgehend vermieden, dass sich ein Filterkuchen (eine Deckschicht) aus den abzutrennenden Feststoffpartikeln (zu separierenden Fluidbestandteilen) auf dem Filtermedium bzw. der Membran aufbaut. Er würde den Filtrationswiderstand und damit den Druckverlust über den Filter erhöhen, was mit einem höheren apparativen und energetischen Aufwand verbunden wäre.

Während bei gewöhnlichen Dead-End-Filtersystemen die abzuscheidenden Feststoffe als Filterkuchen gewonnen werden, kann in der Cross-Flow-Filtration der Feststoff nur soweit konzentriert werden, dass die Suspension noch pumpbar ist; das Filtrat ist in beiden Fällen frei von Feststoffen. Der das Filtermedium / die Membran nicht passierende Teil des Flüssigkeitsstroms wird Retentat genannt.

Im Gegensatz zu statischen Dead-End-Filtrationstechniken ist die Cross-Flow-Filtration in der Lage, Flüssigkeiten mit relativ hohen Trubstoffgehalten durch Mikro- und Ultrafiltration zu klären.

Bevorzugte Einsatzgebiete sind Bereiche, in denen mit hohem Partikelaufkommen oder großen Konzentrationsgradienten gerechnet werden muss. Durch das permanente Abströmen des Retentats stellt sich bei nicht weiterem Konzentrieren ein Gleichgewichtswert ein, der lange gehalten werden kann.

Besonders dafür geeignet sind Rohr- und Hohlfasermodule.

Im Bereich der Nano- und Ultrafiltration kommen auch bevorzugt Spiralwickelmodule zum Einsatz.

Produkte für Cross-Flow-Filtration

Prinzipskizze Dead-End- und Cross-Flow-Filtration: