Selektive Problemlösung

Die Mikrofiltration zählt zu den Membranverfahren. Eine Druckdifferenz oder ein Konzentrationsgradient ermöglichen den Permeatfluss. Derzeit gibt es am Markt eine Vielzahl unterschiedlicher Membranen zur Fertigung von Mikrofiltrationsanlagen. Im Wesentlichen haben sich Polymere und keramische Werkstoffe etabliert. In der Regel werden diese Anlagen im Cross-Flow-Betrieb mit einer hohen Überströmung gefahren. Seltener, aber durchaus realisierbar, ist die Fahrweise als Dead-End-Filtration. Das Ergebnis ist in allen Fällen ein Permeat, das in den Definitionsgrenzen der Mikrofiltration frei von Feststoffen ist und ein noch flüssiges Konzentrat, mit den abgeschiedenen Feststoffen. Im Nachfolgenden soll eine Dead-End-Mikrofiltration mit einer Flüssigkeitsausbeute von über 98% vorgestellt werden, die einen trockenen Filterkuchen der abgetrennten Feststoffe bereitstellt.

Das Herz der kompakten Anlage ist eine rohrförmige Edelstahlmembran. Um im Verlauf der Filtration ein Verblocken wirkungsvoll zu verhindern, ist die Membran mit einer durchlässigen Schicht eines geeigneten Stabilisators belegt. Diese Feintrennschicht, zum Beispiel aus Cellulosen, Kieselguren, Perliten, Zeolithen oder Aktivkohlen, wird vor dem eigentlichen Trennprozess auf die Membran aufgezogen. Sie hält die abzutrennenden Feststoffe zurück, ohne das Permeat am Durchströmen zu hindern. Durch Wahl geeigneter Stabilisatoren lässt sich die Filtration so auf nahezu jedes Problem individuell einstellen. Durch ein spezielles Verfahren erfolgt der Aufbau der Feintrennschicht in wenigen Sekunden mit einer Dicke von 0,5 bis 1 mm. Während der Filtration ermöglicht die Feintrennschicht ein langsames Anwachsen des Filterkuchens (Kombination aus Oberflächen- und Tiefenfiltration) und am Ende die leichte Abreinigung. In Abhängigkeit vom Stabilisatormaterial lassen sich Feststoffe bis zu einer Partikelgröße von 0,1 µm abtrennen.

Während der Filtration werden durch die integrierte Prozesssteuerung alle filtrationsrelevanten Parameter wie der Druck im Feed- und Permeatraum, der Durchfluss und die Zeit aufgenommen. Da es sich auch bei dieser Mikrofiltration um ein deckschichtkontrolliertes Verfahren handelt, nimmt im Verlauf der Filtration der Permeatfluss ab und der Filtrationsdruck zu. Der zeitliche Verlauf der Änderung dieser Parameter ist abhängig von den Eigenschaften der Feedsuspension, aber auch von Faktoren wie Stabilisatormaterial und Dicke der Feintrennschicht. In allen Fällen sorgt die Prozesssteuerung für einen möglichst hohen und langanhaltenden Permeatfluss bei gleichzeitig geringem Druckanstieg. Ist der Filterkuchen verbraucht, wird der Filtrationsvorgang abgebrochen, die Filteranlage entleert, der Kuchen zusammen mit der Feintrennschicht restentfeuchtet und über ein Abstreifsystem stich- und fahrfest aus der Filteranlage ausgetragen.

Durch diesen quasi-kontinuierlichen Prozess ist es sehr leicht möglich, zwischen mehreren Feedsuspensionen im zeitlichen Wechsel hin und her zu schalten. Auch der Einsatz ein und derselben Filteranlage zur Filtration unterschiedlicher Feedströme, zum Beispiel verschiedener Produkte, hat sich durch deren Flexibilität bewährt. Die Einsatzgebiete der Dead-End-Mikrofiltrationsanlage sind unter anderem:

• Aufbereitung von Reaktorwaschabwässern

• Abtrennung von Katalysatoren aus einer Produktmatrix

• Filtration von Prozesswasser und damit Kreislaufführung

• Abtrennung von pflanzlichen Extraktionsrückständen.

Wird die Mikrofiltration mit anderen Verfahren wie Vorfiltration, Umkehrosmose oder chemisch-physikalischen Vorbehandlungen kombiniert, eignet sie sich für nahezu jede Trennaufgabe.

E cav 303