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Ultrafiltrationen (Ultrafiltration)

Ultrafiltration ist ein technischer Vorgang, bei welchem es zu einer Abtrennung von makromolekularen Substanzen und zu deren Aufkonzentrierung kommt. Hierbei werden Ultra- und Mikrofiltration unterschieden. Dies geschieht durch den Grad der Abtrennung. Kommt es zur Abtrennung von Partikeln, welche eine Größe von 0,5 bis 0,1µm aufweisen, spricht man von einer Mikrofiltration. Kommt es zu einer Abtrennung von Partikeln mit der Größe 0,1 bis 0,01µm, spricht man von einer Ultrafiltration. Der so genannte Cut-off, also die Ausschlussgrenze wird meist in Form des NMWC mit der Einheit Dalton angegeben. Dieser wird als minimale Masse eines globulären Moleküls, welches durch eine Membran zurück gehalten wird, angegeben. In der praktischen Anwendung ist daher der NMWC mindestens 20 % niedriger als das Molekülgewicht des abzutrennenden Moleküls. Anhand des Flux, welcher den Transmembranfluss, oder die Durchtrittsrate enthält, werden weiterhin qualitative Aussagen über die Filtration getroffen. Der Transmembranfluss verhält sich dabei proportional zum Transmembrandruck und antiproportional zum Membranwiderstand. Diese Größen werden sowohl von den Eigenschaften der verwendeten Membran als auch durch Konzentrationspolarisation und eventuell auftretendes Fouling bestimmt. Die Durchtrittsrate wird auf 1 m² Membranfläche bezogen. Ihre Einheit beträgt l/m²h. Weitere Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der Diafiltration. Bei diesem Verfahren kann bei einer Suspension der Puffer ausgetauscht werden. Auch die Salzkonzentrationen können so geändert werden. Dies verbindet die Eigenschaften der Dialyse mit denen der Ultrafiltration. Während dieses Vorganges wird im Retentat ständig Lösungsmittel durch die Membran ausgetauscht. Ist das Zu- und Abflussverhältnis angeglichen, so kommt es zu keiner Veränderung des Suspensionsvolumens. Mit der Einführung einer neuen Trinkwasserverordnung und der darin vorgeschriebenen Grenzwerte für den Parameter der Trübung, findet die Ultrafiltration immer zunehmender Anwendung bei der kommunalen Trinkwasseraufbereitung. Diese Methode wird als so genannte Dead-End Methode ausgeübt. Dabei setzt die Membran die gesamte Menge an Rohwasser in Filtrat um. Ebenfalls ein wichtiger Vorteil ist die Keimfreiheit bei dieser Methode. Hierbei können also auch stark belastete Grundwässer nach starken Regeneinflüssen sicher aufbereitet werden.

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