Akademik

Filtration

 

die, -/-en, Filtrieren,  

 1) chemische Verfahrenstechnik: mechanische Trennverfahren zur Abscheidung von meist festen, aber auch flüssigen (z. B. Ölnebel) Teilchen aus einer Flüssigkeit oder einem Gas mithilfe eines porösen Filtermittels. Das Filtermittel (Filter) kann ein flaches Gebilde (z. B. Papierfilter, Gewebe aus Metall-, Natur-, Synthese- oder Glasfasern) oder eine dicke Schicht (z. B. Kiesschüttung) sein. Die Teilchen können auf der Oberfläche des Filtermittels als zusammenhängender Filterkuchen abgesetzt (Oberflächenfiltration, Kuchenfiltration) oder an der Oberfläche der einzelnen Filtermittelteilchen adsorbiert werden (Tiefenfiltration). Eine durch Filtration zu trennende Suspension wird als Trübe, die ablaufende klare Flüssigkeit als Filtrat bezeichnet. Die Triebkraft für die Filtration kann durch Überdruck auf der Seite der Trübe (Druckfiltration), durch Unterdruck auf der Filtratseite (Vakuumfiltration) oder durch die Schwere der Trübe (Schwerkraftfiltration) erzeugt werden.

 

Zur Beurteilung eines Filters dient sein Durchflusswiderstand (Filterwiderstand), der mit zunehmender Porosität und zunehmendem Teilchendurchmesser des Filtermittels oder Filterkuchens abnimmt.

 

Im Labor werden v. a. Filterpapiere (Rund- oder Faltenfilter) und durch Sintern von Glasgrieß hergestellte Glasfilter unterschiedlicher Porosität verwendet. Zur Wasseraufbereitung dienen Schüttungen von Sand, Koks u. a. als Filtermittel. In Langsamfiltern wird das Filtermittel in Betonbecken unter dem Einfluss der Schwerkraft vom Rohwasser durchflossen. Neben der eigentlichen Filtration laufen dabei auch biologische Vorgänge (z. B. Entfernung anorganischer Stoffe durch Algen und oxidativer Abbau von Krankheitserregern durch Bakterien) ab. Schnellfilter sind Stahlbehälter, durch die das Wasser hindurchgepumpt wird und die nach der Beladung durch Spülen regeneriert werden können. Eine bessere Ausnutzung der Filterkapazität kann durch Filtermittel mit abgestufter Körnung (Mehrschichtenfilter) erreicht werden. Trommelzellenfilter bestehen aus einer drehbaren, in Zellen eingeteilten Trommel, deren gelochte Mantelfläche mit Filtertuch bespannt ist und die in einen Trog mit der Trübe eintaucht. Durch einen Steuerkopf können die Zellen abwechselnd unter Vakuum (Ansaugen der Flüssigkeit) und Druck (Abwerfen des Filterkuchens) gesetzt werden.

 

Zur Sterilfiltration von Druckluft und zum Klären von Flüssigkeiten (z.B. Kraftstoffe, Öle, Trinkwasser, Wein) werden längliche, zylindrische Filterelemente (Filterkerzen, Filterpatronen) mit Papier, Metallvliesen, Sinterwerkstoffen, Aktivkohle u. a. Filtermitteln verwendet. Zum Entfeuchten von feinkörnigen Feststoffen (z. B. Schlämme) dienen Siebbandpressen. Hochleistungsschwebstofffilter aus feinsten Glasfasern erreichen in der Reinraumtechnik für Aerosole mit einem Partikeldurchmesser von 0,3 μm Durchlassgrade von unter 0,03 %. Die Ultrafiltration erlaubt die Abtrennung kolloider Teilchen (Membranverfahren).

 

 2) Physiologie: erster Schritt der Harnbereitung in den Nieren der Säugetiere und des Menschen. Infolge eines Druckgefälles wird in den Malpighi-Körperchen aus dem Blut Plasmaflüssigkeit in das Innere der Bowman-Kapsel abgepresst. Dieser Primärharn hat im kleinmolekularen Bereich nahezu die gleiche Zusammensetzung wie das Blut, ist jedoch frei von hochmolekularen Eiweißen und entspricht somit einem Ultrafiltrat des Blutes. Aus dem Primärharn entsteht durch Rückresorption, Diffusion und Sekretion in den Nierenkanälchen der definitive Harn (Niere).