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Filtration und Filter

Definition

Die Filtration ist ein mechanisches Trennverfahren. Dabei läuft das zu trennende Gemisch durch einen Filter, welcher alle Teilchen ab einem gewissen Durchmesser (je nach Filter) zurückhält. Mit der Zeit bildet sich auf der einen Seite des Filters ein Filterkuchen, auf der anderen Seite des Filters findet man das gereinigte Filtrat. Genau genommen unterscheidet man zwischen Filtern und Filtrieren. Als Filtrieren bezeichnet man die Abtrennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten (z.B. bei einem Teichfilter) und als Filtern bezeichnet man die Abtrennung von Feststoffen aus Gasen (z.B. bei einem Staubsauger).
Die treibende Kraft der Filtration ist immer eine Druckdifferenz. Dieser Druckunterschied vor und nach dem Filter kann entweder durch Anlegen eines Vakuums auf der Filtratseite, durch Überdruck auf der Filterkuchenseite oder durch hydrostatischen Druck (das ist der Druck eine Flüssigkeitssäule auf eine Fläche unter dem Einfluss der Gravitation) erzeugt werden.

 

Filtermaterialien

Filter können aus den unterschiedlichsten Materialien hergestellt werden. Sehr häufig verwendet werden z.B. Textilgewebe (aus Naturfasern oder synthetischen Fasern), poröse Festkörper (aus Keramik, Glas, Metall oder Kunststoff), Schüttungen (aus Sand oder Kies), Papier …


 

Filtereigenschaften

Zur Charakterisierung eines Filters werden folgende Eigenschaften herangezogen:
Druckverlust: Wie bereits erwähnt ist für eine erfolgreiche Filtration immer eine gewisse Druckdifferenz nötig. Je mehr Widerstand der Filter dem Medium (Gas oder Flüssigkeit) entgegensetzt, desto größer wird die benötigte Druckdifferenz (der Anfangsdruckverlust). Im Laufe einer Filtration lagert sich Feststoff auf dem Filter ab. Dadurch wird der Widerstand weiter erhöht. Je dicker also der Filterkuchen wird, desto größer wird auch die aufzubringende Druckdifferenz. Dieses Phänomen merkt man z.B. bei Beutelstaubsaugern: Wird der Beutel voller, kann ihn die Luft nichtmehr so leicht durchdringen und die (durch das Vakuum erzeugte) Druckdifferenz reicht nichtmehr aus um Schmutz effizient einzusaugen.
Der Wirkungsgrad gibt an, welcher Prozentsatz an Teilchen vom Filter zurückgehalten wird. Enthält das Gemisch z.B. 100 Partikel die zurückgehalten werden sollten, es werden jedoch nur 80 Partikel tatsächlich zurückgehalten ergibt sich ein Wirkungsgrad von 80%.
Reinigung: Wird der Druckverlust durch den gebildeten Filterkuchen zu groß, muss der Filter gereinigt werden. Ist eine Reinigung nicht möglich, muss man den Filter austauschen.


 

Anwendungsbereiche

Filter werden in sehr vielen privaten und gewerblichen Bereichen eingesetzt. Zur Wasserreinigung (Kläranlagen, Pools, Teiche…), zur Abgasreinigung (Fabriken, Autos, Klima- und Lüftungsanlagen, Atemschutzmasken), im Haushalt (Kaffeefilter, Teebeutel, Staubsauger), in Laboratorien…
 


Projekte

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