Was ist ein Membranfilter?
Membranfilter werden verwendet, um feine Partikel aus Lösungen zu entfernen. Die Filtration mit Membranfiltern, auch Mikrofiltration genannt, kann zuverlässig Partikel entfernen, die größer sind als die Porengröße des Filters. Da Membranfilter jedoch anfällig für Verstopfungen sind, werden sie vor der Filtration häufig einer Grobfiltration mit einem Vorfilter unterzogen.
Eine Vielzahl von Membranfiltermaterialien wird als Filter verwendet, darunter PTFE, PVDF, PES, Zellulosemischester und Polypropylen. Bei der Verwendung eines Membranfilters muss ein geeigneter Membranfilter anhand der chemischen Beständigkeit des Filtermaterials, der Adsorption der in der Probe enthaltenen Bestandteile durch das Filtermaterial und der Porengröße des Filters, die klein genug ist, um die Partikel zu entfernen, ausgewählt werden.
Anwendungen von Membranfiltern
Membranfilter bestehen aus einer Membran oder Membrane. Die Filtration von Flüssigkeiten ist in vielen Industriezweigen üblich, z. B. in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, in der Medizin und Elektronik, in der Chemie und in der Textilindustrie. Membranfilter werden in einem Verfahren eingesetzt, das als Mikrofiltration bekannt ist.
Die Mikrofiltration ist ein Verfahren, bei dem Stoffe, die größer sind als die Porengröße (Porendurchmesser) der Membran, vollständig zurückgehalten werden, so dass Verunreinigungen stabil aus Flüssigkeiten entfernt werden können. Die Mikrofiltration mit Membranfiltern wird daher in der Halbleiterindustrie eingesetzt, wo selbst kleinste Mengen an Fremdstoffen nicht zulässig sind, sowie vor der Abfüllung von Produkten, die als Lösungen verkauft werden sollen.
Materialien von Membranfiltern
Membranfilter werden aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt. Beispiele für Materialien sind PTFE (Polytetrafluorethylen), PVDF (Polyvinylidenfluorid), PES (Polyethersulfon), Nylon, Zellulose-Mischester und Polypropylen.
Alle diese Polymere unterscheiden sich in ihrer Beständigkeit gegenüber organischen Lösungsmitteln, Säuren und Basen und weisen sehr unterschiedliche chemische Strukturen auf. Daher muss nicht nur die Beständigkeit gegenüber der zu filternden Lösung, sondern auch die leichte Adsorption der Probe auf dem Membranfilter berücksichtigt werden.
Aufbau von Membranfiltern
Ein Vergleich zu den Membranfiltern sind die Vorfilter. Dabei handelt es sich um denselben Filter, der jedoch eine andere interne Struktur und einen anderen Partikelfangmechanismus aufweist. Vorfilter bestehen aus Glas oder anderen zusammengedrückten Fasermaterialien. Dadurch ist die Größe der Fließwege im Filter nicht konstant. Außerdem werden bei der Filtration große Partikel durch Verstopfung in der Mitte des Durchflussweges zurückgehalten. Wenn jedoch eine zu große Menge durch den Filter fließt, können die verstopften Partikel aus dem Filter gedrückt werden.
Membranfilter hingegen haben einen bestimmten maximalen Porendurchmesser, und kein Durchflussweg kann größer sein als der im Katalog angegebene Porendurchmesser. Partikel, die größer als der Porendurchmesser sind, werden daher auf der Filteroberfläche gefangen und vollständig vom Filtrat getrennt. Da sich jedoch alle Partikel auf der Filteroberfläche ansammeln, sind Membranfilter anfällig für Verstopfungen. In der Praxis wird die Filtration häufig zunächst mit einem Vorfilter zur einfachen Filtration und dann mit einem Membranfilter durchgeführt.