Filternde Abscheider

Filternde Abscheider

Der Filter (fachsprachlich auch das Filter) hält, wie ein Sieb, Feststoffe aus einem Gas- oder Flüssigkeitsstrom zurück. Die feststofffreie Phase wird bei der Filtration von Flüssigkeiten mit Filtrat und in der Gasfiltration meist mit Reingas bezeichnet. An der Oberfläche des Filters zurückbleibender Feststoff heißt Filterkuchen, die Filtration findet jedoch insbesondere in der Gasphase je nach Aufbau des Filters auch oder ausschließlich in dessen Innerem statt, so dass nicht in jedem Fall ein Filterkuchen entsteht. Die treibende Kraft einer Filtration ist eine Druckdifferenz des Transportmediums vor- und nach dem Filter. Das Medium wird entweder durch den Filter gesaugt (Beispiel Zigarettenfilter, Nutsche) oder durch Überdruck durch den Filter gepresst.

Inhaltsverzeichnis

Funktionsprinzip

Die Filtration geschieht durch:

  • Kuchenfiltration: Auf dem Filtermedium bildet sich ein Filterkuchen mit wachsender Dicke, der selbst wiederum als immer dichter werdendes Filtermedium wirkt. Der Filterkuchen muss regelmäßig abgetragen werden. Man erhält sowohl den Feststoff, als auch das gereinigte Trägermedium.
  • Tiefenfiltration: Die Abscheidung erfolgt bei Tiefen- oder Speicherfiltern im Inneren des Filtermediums. Hierbei ist das fluide Medium der Wertstoff, da sich der Feststoff nur schwer aus dem Filter extrahieren lässt.
  • Querstromfiltration: Das Filtermedium liegt quer zur Strömungsrichtung. Durch die Scherkräfte wird verhindert, dass sich ein Filterkuchen bildet, die Oberfläche wird abgereinigt. In Strömungsrichtung konzentriert sich die Suspension, das Konzentrat muss abgeführt werden (Cross-Flow-Filtration).

Die Filterwirkung beruht auf folgenden physikalischen Eigenschaften:

  • Die Partikel sind größer als die Poren des Filters und können daher nicht in das Filtermedium eindringen. Dieser Effekt wird als Siebeffekt bezeichnet und taucht vornehmlich bei membranbeschichteten Oberflächenfiltern und bei der Filtration von Suspensionen auf.
  • Aufgrund ihrer Trägheit können die Partikel der Strömung nicht folgen und sie treffen auf das Filtermaterial, an dem das Medium tangential vorbeiströmt. Als Maß für die Trägheitsabscheidung wird die Stokes-Zahl verwendet.
  • Aufgrund der Brownschen Molekularbewegung schwankt die Partikelbahn statistisch um die Stromlinie auf der sich das Partikel bewegt, wodurch es zum Kontakt der Partikel mit dem Filtermaterial kommen kann. Dieser auch als Diffusionsabscheidung bezeichnete Effekt wird durch die Peclet-Zahl beschrieben und spielt nur für sehr kleine Partikel (kleiner als wenige hundert Nanometer) eine Rolle.
  • In Filterkuchen von Oberflächenfiltern ist der Sperreffekt der bestimmende Abscheidemechanismus. Beim Sperreffekt führt die Bahn des Masseschwerpunktes der Partikel zwar am Filtermaterial vorbei, das Partikel kann aber aufgrund seiner geometrischen Ausdehnung das Filtermaterial nicht passieren und wird abgeschieden.
  • Bei genügend langer Wartezeit trennen sich die Partikel durch Thermophorese, wenn sie entlang eines Temperaturgradienten diffundieren.
  • Im Gasstrom lassen sich kleine Partikel elektrostatisch herausfiltern. Dazu verwendet man Vliesfilter, deren Fasern bei der Herstellung elektrisch polarisiert oder geladen werden, sogenannte Elektret-Fasern.

Filtermedien

Als Filtermedien werden verwendet:

Ölfilter einer Ölheizung

Hierbei können je nach Einsatzgebiet die verschiedensten Materialien zum Einsatz kommen, beispielsweise Kunstfasern (aus Polyester, Polyphenylensulfid, Polytetrafluorethylen etc.), keramische Fasern/Sinterkörper, Glasfasern oder auch Metalle.

Hinzu kommen chemische oder physikalische Behandlungen des Filters (beispielsweise bei Filzen sengen und kalandern) und Oberflächenbeschichtungen (zum Beispiel Membranen).

Eigenschaften eines Filters

Folgende Eigenschaften dienen zur Beurteilung und Klassifizierung von Filtern:

  • Der Filterwirkungsgrad beschreibt die Effizienz, mit der das Trenngut vom Medium abgeschieden wird. 100 % bedeutet, dass sämtliches Trenngut herausgefiltert wird.
  • Bei der Einlagerung des Trennguts wird zwischen oberflächlicher (Oberflächenfilter) und innerer (Tiefenfilter) Einlagerung unterschieden.
  • Der Druckverlust am Filter entsteht dadurch, dass das Medium durch das Filter hindurchströmt. Dabei muss unterschieden werden zwischen dem Anfangsdruckverlust des Filtermaterials und dem Druckanstieg durch steigende Einlagerung und Anlagerung des Trennguts.
  • Die Reinigung des Filters beschreibt, inwieweit das Trenngut aus dem Filter wieder herausgeholt werden kann. Es gibt dabei Filter, die nur einmal genutzt werden können, da das Trenngut nicht mehr herausgeholt werden kann. Hierbei ist auch zu unterscheiden, ob das Trenngut unmittelbar genutzt, weiter- oder aufgearbeitet oder entsorgt wird.

Beispiele

Übersicht Filtermaterialien

Auch ein Staubsaugerbeutel ist ein Filter
Siebe

Das einfachste Filter ist das Sieb. Wiederverwendbare Kaffeefilter bestehen aus einem geätzten Metallsieb oder einem Kunstfasergewebe.

Papierfilter

Papierfilter bestehen aus nassfestem Papier. Ein Anwendungsbeispiel ist ein Staubsaugerbeutel.

Glasfaservlies

Vliesfilter finden sich zum Beispiel als Zigarettenfilter, in Dunstabzugshauben oder als Luftfilter, Zusatzfilter für Staubsauger, Filterkassetten für Industriesauger, Laminarboxen und in Filteranlagen von Klimaanlagen und für Reinräume.
Als Japanmatte bezeichnet man spezielle Filter, die in Pools und Gartenteichen zum Filtern des Wassers verwendet werden. Treib- und Schmierstoffe werden durch Kraftstoff- und Ölfilter gereinigt. Atemschutzfilter enthalten je nach Anwendung auch Aktivkohle, deren große innere Oberfläche adsorbiert komplexe Gasmoleküle.
Mikrofilter/Feinstaubfilter (HEPA-Filter), Filtermembran) halten in der Medizin und bei der Wasseraufbereitung Mikroben zurück.

Keramik

Keramikfilterelemente bestehen aus offenporiger Keramik. In der Gießereien werden keramische Filter zur Reinigung von Metallschmelzen eingesetzt. Auch Wasserfilter werden teilweise aus Keramik gefertigt.
Dieselrußpartikelfilter können die Partikelemissionen eines Kraftfahrzeugdieselmotors deutlich reduzieren.

Sintermetall

Offenporige Sintermetall-Filterelemente werden neben Vliesfiltern unter anderem in der Mikroelektronikfertigung zur Filterung von Gasen und Flüssigkeiten eingesetzt.

Zusatzfilter zur Absicherung werden Polizeifilter genannt.

Rückspülfilter

Schemazeichnung eines Rückspülfilters 1 Eintrittsgehäuse 2 Austrittsgehäuse 3 Rückspülrotor 4 Filtereinsatz 5 Rückspülverstärker 6 Getriebemotor 7 Flansche für die Differenzdrucküberwachung 8 Flansch für die Spülwasserleitung

Die Bilder zeigen einen kontinuierlich arbeitenden Rückspülfilter. Hierbei wird die sich auf der Filterfläche bildende Masse aus Feststoffen durch einen geringen Teilstrom der Flüssigkeit abgespült. Ein über der Filterfläche umlaufender und wie ein Staubsauger wirkender Rotor fördert dabei die Feststoffe aus dem Filter über eine angeschlossene Rohrleitung heraus. Die Technologie wird zur Filtration großer Kühlwassermengen innerhalb von Dampfkraftwerken verwendet, um Turbinenkondensatoren und Rohrbündelwärmeübertrager von Fouling freizuhalten. Eine besondere Herausforderung in der Konstruktion ist die Filtration langfaseriger Verschmutzungen wie beispielsweise das Affenhaar aus dem Kühlwasser.

Eine Weiterentwicklung im Bereich dieser Rückspülfilter sind die sogenannten aktiven Filterelemente. Diese Elemente verhalten sich im Betrieb wie ganz normale Filterflächen, während des Rückspülvorgangen geben sie jedoch einen vergrößerten Querschnitt frei, so dass die filtrierten Feststoffe leichter von der Filterfläche ablösen können. Solche Filter werden für die Feinfiltration von Festkörpern von 1000 µm bis 50 µm Größe hergestellt.

Wasserfilter in der Haustechnik

Das Wasserwerk liefert Trinkwasser, welches den Qualitätsanforderungen der DIN 2000 entspricht; insbesondere ist es danach auch frei von festen und Feinstpartikeln. Auf dem Weg zur Hausinstallation können sich jedoch Inkrustationen von den Rohren lösen und in die Wasserleitung gelangen, so wie es auch möglich ist, dass in Neubaugebieten oder bei Arbeiten am öffentlichen Netz Sand und andere Verschmutzungen in die Hausanschlussleitung gelangen. Damit diese Einschwemmungen keine Schäden verursachen, sind entsprechend DIN 1988 für metallische Rohre pflichtgemäß und für Kunststoffrohre empfohlenermaßen Filter nach DIN 19632 einzubauen. Diese Filter, auch Feinstfilter genannt, werden im Hausanschlussraum zwischen dem Wasserzähler und dem Druckminderer installiert. Die metallenen Rohre werden so vor diversen Korrosionserscheinungen wie Lochfraß mit möglich folgendem Rohrbruch geschützt; die Armaturen setzen sich nicht zu und bleiben funktionsfähig.

Im Wesentlichen gibt es zwei Filterbauarten, rückspülbare und nicht-rückspülbare Filter, sowie solche mit automatischer Anzeige aufgrund des größer werdenden Differenzdruckes des sich zusetzenden Filters. Bei rückspülbaren Filtern wird mit Öffnen eines Kugelhahnes die Durchflussrichtung geändert, wobei sich die Filterpartikel vom Filtergewebe lösen und über einen Ablauf fortgeschwemmt werden. Bei nicht-rückspülbaren Filtern muss der Filtereinsatz, meist ein Filterstrumpf, ausgewechselt werden.

Beide Filterarten bedürfen einer regelmäßigen Inspektion und Wartung, die entweder vom Betreiber der Hausanlage oder von einem Vertragsinstallationsunternehmen (VIU) durchzuführen ist.

Technische Wasserfilter

Viele unterschiedliche Typen von Filter werden bei der Aufbereitung von Brauchwässern für die Industrie und der Trinkwassergewinnung verwendet. Die wichtigsten Filtertypen sind:

Mit diesen Filtern werden im Rohwasser enthaltene ungelöste Substanzen und Schad- und Trübstoffe vermindert oder entfernt. Im Rohwasser gelöste Eisen- und Manganverbindungen werden durch Zugabe von Luftsauerstoff oder seltener oxidativer Chemikalien in unlösliche Oxidhydrate umgewandelt und können im Filter abgetrennt werden. Für die bessere Entfernung von Trübstoffen werden häufig Flockungsmittel und / oder Flockungshilfsmittel zusätzlich vor den Filtern dem Rohwasser zudosiert. Chloramine, org. Halogenverbindungen und Spuren von Pestiziden können mit Aktivkohle durch Adsorption entfernt werden. Aggressive Kohlensäure wird über basische Filtermassen abgebunden, weiteres hierzu unter Entsäuerung.

Siehe auch

Weblinks


Wikimedia Foundation.

Игры ⚽ Поможем сделать НИР

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • Luftreinhaltung durch Abscheider —   Im Abgas industrieller Prozesse vorhandener Staub ist ein Gemisch von Teilchen unterschiedlicher Größe. Die Korngröße hängt ab vom Prozess, der die Teilchen freisetzt. Beispielsweise sind Stäube aus der Aufarbeitung mineralischer Rohstoffe weit …   Universal-Lexikon

  • Ölnebelabscheider — sind Geräte zur Ausfilterung/Abscheidung von Aerosolen (z. B. Kühlschmierstoffe, Motoröl) in gasförmigen Medien (z. B. Luft, Blow By) und werden in vielen Anwendungen eingesetzt. Es gibt verschiedene Wirkungsweisen bei… …   Deutsch Wikipedia

  • Staubabscheider: Damit staubhaltige Luft sauber wird —   Staub besteht aus in der Luft fein verteilten, kleinen, schwebenden festen Partikeln von beliebiger Form und unterschiedlicher Größe. Naturgemäß ist die Erfassung und Abscheidung von Stäuben, die aus besonders kleinen Partikeln bestehen,… …   Universal-Lexikon

  • Öldunstabscheider — Ölnebelabscheider sind Filtersysteme zur Abscheidung von Schadstoffpartikeln aus ölhaltiger Umgebungsluft. Bei Produktionsprozessen in der Industrie entstehen Öl und Emulsionsnebel, deren Schadstoffpartikel potentiell gesundheitsgefährdend sein… …   Deutsch Wikipedia

  • Schlauchfilter — als filternde Abscheider haben sich in der Filtertechnik, Gasreinigung und Entstaubung bei zahlreichen industriellen Prozessen durchgesetzt. Das ist mit der problemlosen Einhaltung aktueller Emissionsgrenzwerte in einem einstufigen Prozess – bei… …   Deutsch Wikipedia

  • Luftfilter — eines Opel Astra von oben = saubere Seite Als Luftfilter werden alle Abscheider bezeichnet, die Aerosole bzw. unerwünschte Schwebstoffe wie Krankheitserreger, Pollen, Stäube oder Gase aus der Luft herausfiltern …   Deutsch Wikipedia

  • Trockene Rauchgasreinigung — Die trockene Rauchgasreinigung wird zum Entfernen von Schadstoffen, die bei Verbrennungsprozessen entstanden sind, eingesetzt. Bei der trockenen Rauchgasreinigung finden hauptsächlich adsorptive und trennende Methoden Anwendung. In erster Linie… …   Deutsch Wikipedia

  • Entstaubungsverfahren — Entstaubungsverfahren,   1) Bergbau: Verfahren zur Entfernung des Schwebestaubes (Gesteinsstaub unter 10 μm) aus den Wettern von Grubenbauen direkt durch Wasserverdüsung oder durch Absaugen über Filter an Vortriebsmaschinen, Haufwerkübergaben und …   Universal-Lexikon

  • Staubabscheidung — Staub|abscheidung,   die Entfernung von Staub aus einem gasförmigen Medium. Vier Abscheidungsverfahren kommen zum großtechnischen Einsatz: 1) Fliehkraftabscheider (Zyklon), vorzugsweise für Grobstaub bei relativ niedrigem Rohgas Staubgehalt; 2)… …   Universal-Lexikon

  • Abreinigbare Filter — Mit einem Oberflächenfilter werden Staubpartikel (und daran gebundene Schadstoffe, wie z. B. Dioxine/Furane) aus Rauchgasen, aber auch nutzbare Produkte (beispielsweise Mehl) aus einem Trägergasstrom abgeschieden. Der Abscheidegrad bezüglich der… …   Deutsch Wikipedia

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”