IV.3 Querstromfiltration

Question 1

Verfahrensprinzip Querstromfiltration?

Answer 1

• Strömungsführung der Suspension parallel zu einer Porenmembran
⇒ Minimierung des Strömungswider-
standes für das Filtrat 
⇒ Aufrechterhaltung eines konstanten
Filtratflusses 
⇒ Konzentrat am Austritt muss noch
fließfähig sein

Question 2

Alternative Techniken zur Mikrofiltration?

Answer 2

• Sedimentationszentrifugen
• Precoatfilter
• Querstromfilter

Question 3

Alternative Techniken zur Ultrafiltration?

Answer 3

• Eindampfen
• Adsorption
• Chromatographie
• Fällen/mech. Trennen

Question 4

Haltende und lösende Kräfte für Partikel an der Membran?

Answer 4

• Liftkraft (wirkt in Richtung Höherer Geschwindigkeiten) (FL)
• Diffusionskraft (Fd)
• Reibekraft (gegen die Strömung) (Fr)
• Schleppkraft (mit der Strömung) (Fs)
• Partikelinteraktion und Widerstandskraft (Fw)

Question 5

Kräfte zwischen Partikel bei der Querstromfiltration?

Answer 5

• Elektrostatisch
• van der Waals
• sterische Effekte

Question 6

welchen einfluss hat die Größe der Partikel auf die Haltende und lösende Kräfte für Partikel an der Membran?

Answer 6

• Je größer die Partikeln werden, desto leichter werden sie abgelöst, durch Hydrodynamik: Haftkräfte werden im vergleich zur Strömkraft kleiner
• Je kleiner die Partikeln werden, desto leichter werden sie abgelöst, durch Diffusion (Flux Paradoxon) TP bei 100nm=0,1µm Achsen: V(l/h) und x (nm)

Question 7

Wann bildet sich die Deckschicht bei der Querstromfiltration?

Answer 7

Deckschichtbildung, wenn Haltekräfte > lösende Kräfte

Question 8

Membranen für die Querstromfiltration ?

Answer 8

• Polymermembranen (dominierend) + anorganische Membranen
  • Porenmembranen ⇒ konvektiver Transport
  • porenfreie Membranen ⇒ diffusiver Transport

Question 9

Membranaufbau bei Querstromfiltration ?

Answer 9

• Symmetrisch
- Porenstruktur homogen über Membrandicke -> Anwendung vorzugsweise bei Mikrofiltration
• Asymmetrisch
- Struktur: ->dünne und feinporige trennaktive Deckschicht
->mechanisch stabile und grobporige Stützschicht

Question 10

Ununterbrochener Durchfluss durch Membran hat welche negativen Nebeneffekte zur folge?

Answer 10

Permanente Ablagerung von Molekülen, Kolloiden, Partikeln auf Membranoberfläche und in den Membranporen - „fouling“

• irreversible Deckschicht: Adsorption, Kompaktierung, Einlagerungen, Ausfällungen, etc.
• Porenverblockung: Partikelgröße ~ Porendurchmesser
• innere Adsorption: membrangängige Makromoleküle
• Biofouling: Mikroorganismen in einem Film aus EPS

Question 11

Ablagerungen an Membran hat was zur folge?

Answer 11

⇒ Reduzierung des Permeatflusses
⇒ Anstieg der Betriebskosten
⇒ Hygieneprobleme

Question 12

Reinigungsmaßnahmen bei Membran Verunreinigung?

Answer 12

• Hydrodynamisch durch periodisches Rückspülen
• Feedseitige Überströmung mit Wasser/Luft-Gemisch
• Reinigung mittels Chemikalien im Crossflow-Modus im Kreislauf
(Bei periodischer Rückspülung geht der Permeatfluss oft mit der Zeit trotzdem zurück ⇒ irreversibles Fouling)