Alfa Laval - Was ist Membranfiltration?

Was ist Membranfiltration?

Das Membranfiltrationsverfahren ist ein physikalisches Trennverfahren, das sich durch die Fähigkeit auszeichnet, Moleküle unterschiedlicher Größen und Eigenschaften zu trennen. Die treibende Kraft ist der Druckunterschied zwischen den beiden Seiten einer speziellen Membran. Mit der Membrantechnologie können Sie die Gesamtproduktionskosten senken und gleichzeitig die Produktqualität steigern.

Alfa Laval spiral membrane for reverse osmosis filtratio

Wie funktioniert die Membranfiltration?

Membranfilter als physische Barriere

Im Grunde genommen umfasst die Membranfiltration das Leiten eines einzelnen Zufuhrstroms durch ein Membransystem, das ihn in zwei einzelne Ströme trennt, die als Permeat und Retentat bezeichnet werden. Die Membran, die sie trennt, ist eine physische Barriere mit hochspezialisierten Eigenschaften – eine Barriere, die nur bestimmte ausgewählte Komponenten im Zufuhrstrom passieren können.

Passieren

Die Poren des Membranstoffs sind so klein, dass sie in Angström (10-10 m) gemessen werden. Es ist Druck erforderlich, um die Flüssigkeit durch sie zu drücken. Tatsächlich sind die Poren in den Membranen, die für die Nanofiltration und Umkehrosmose verwendet werden, so klein, dass sie selbst mit einem Rasterelektronenmikroskop nicht sichtbar sind.

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Arten der Membranfiltration

Es gibt vier gängige Kategorien von Membranen. Diese werden auf der Grundlage der Größe des Stoffs definiert, den sie von der zugeführten Flüssigkeit trennen sollen. Die Membrantypen werden in der Reihenfolge zunehmender Porengröße bezeichnet als Umkehrosmose, Nanofiltration, Ultrafiltration und Mikrofiltration.

membrane filtration molecules
reverse osmosis filtration membrane flow diagram

Was ist Umkehrosmose (Reverse Osmosis; RO)?

Bei der Umkehrosmose wird zur Flüssigtrennung die dichteste mögliche Membran verwendet. Im Prinzip ist Wasser der einzige Stoff, der die Membran durchdringen kann. Alle anderen Stoffe (Bakterien, Sporen, Fette, Proteine, Klebstoffe, Salze, Zucker, Mineralien usw.) können die Membran nicht durchdringen.

nanofiltration membrane flow diagram

Was ist Nanofiltration (NF)?

Bei der Nanofiltration können kleine Ionen (z. B. Mineralien) die Membran durchdringen, während größere Ionen und die meisten organischen Komponenten (z. B. Bakterien, Sporen, Fette, Proteine, Gummi und Zucker) ausgeschlossen werden.

Nanofiltration (NF) im Vergleich zur Umkehrosmose (RO)

Die Nanofiltration ist kein so feiner Trennungsprozess wie die Umkehrosmose und verwendet Membranen mit etwas größeren Poren.

ultrafiltration membrane flow diagram

Was ist Ultrafiltration (UF)?

Bei der Ultrafiltration werden Membranen verwendet, bei denen die Poren größer und der Druck relativ niedrig sind. Salze, Zucker, organische Säuren und kleinere Peptide gelangen durch die Poren, während Proteine, Fette und Polysaccharide herausgefiltert werden.

microfiltration membrane flow diagram

Was ist Mikrofiltration (MF)?

Bei der Mikrofiltration werden in der Regel nur Schwebstoffe, Bakterien und Fettkügelchen herausgefiltert.


Querstromfiltration im Vergleich zu Dead-End-Filtration

Bei der Membranfiltration kann es sich um eine Dead-End-Filtration oder um eine Querstromfiltration handeln.

Die Querstromfiltration birgt erhebliche Vorteile gegenüber der Dead-End-Filtration. Da die zu verarbeitenden Flüssigkeiten kontinuierlich durch die Membran fließen, gibt es keinen Filterkuchen, der zu Ablagerungen und ungleichmäßigem Fluss führen kann.  

Dies ermöglicht einen kontinuierlichen, automatisierten Filtrationsprozess, der zu einer konsistenten, kontrollierbaren Produktqualität führt. Es werden keine Filterhilfsstoffe benötigt und die Membranen haben eine verlängerte Lebensdauer.

Fast die gesamte industrielle Membranfiltration erfolgt als Querstromfiltration, bei der die zu filternde Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit und unter Druck parallel zur Membran fließt.

cross flow filtration vs dead end filtration
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Vorteile der Membranfiltration

Die Membranfiltration bietet viele bedeutende Vorteile in industriellen Anwendungen, bei denen Zuverlässigkeit, Konsistenz und Betriebskosten entscheidende Faktoren sind.

Niedrigere Gesamtproduktionskosten

Membranfiltrationssysteme sind oft günstiger als viele anderen alternativen Technologien. Die Installationskosten sind niedriger, ebenso die Energiekosten.

Die Membranfiltration umfasst weniger Verarbeitungsschritte und ermöglicht es, sowohl einen höheren Reinheitsgrad als auch einen höheren Gesamtertrag zu erzielen.

Da bei der Membranfiltration kein Filterkuchen entsteht, fallen zudem keine Kosten für die Entfernung und Entsorgung dieses Rückstands an.

Hohe Flexibilität  

Die Membranfiltration kann für Zufuhrprodukte mit vielen unterschiedlichen Viskositäten verwendet werden, einschließlich hochviskoser Produkte, die ansonsten schwierig zu verarbeiten sind. Eine breite Palette verschiedener Membranfiltrationsprodukte stellt außerdem sicher, dass für jede Anwendung die bestmögliche Lösung verfügbar ist. Dadurch werden auch unnötige Energiekosten vermieden.

Hohe Endproduktqualität

Die Membranfiltration ist eine saubere Technologie. Der Trennungsprozess wird ausschließlich auf Basis der Molekülgröße durchgeführt, wodurch keine Zusätze erforderlich sind. Dies führt zu einem Endprodukt von höchster Qualität und erleichtert die Einhaltung der vielen strengen Anforderungen sowohl von Verbrauchern als auch von Behörden.

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Geschichte der Alfa Laval Membrantechnologie

Die Erfahrung von Alfa Laval mit Membranfiltration reicht fast bis zur Technologie selbst zurück. Seit Mitte der sechziger Jahre des letzten Jahrhunderts, kurz nach Einführung der Membranfiltration im kommerziellen Maßstab, unterstützen wir unsere Kunden mit der Membrantechnologie.

Unsere verschiedenen Arten von Membranen und Membranprodukten, von Membranfolien bis hin zu Produktionseinheiten, ergänzen unser breites Spektrum an Separationstechnologien und ermöglichen es uns, Ihnen die effizienteste Lösung anzubieten.

Vollständige Vertrautheit

Wenn Sie Membranfiltrationslösungen von Alfa Laval kaufen, nutzen Sie das Know-how und die Erfahrung durch die vollständige Vertrautheit mit jedem einzelnen Schritt des Prozesses. Alfa Laval sammelt seit 1965 Erfahrungen auf diesem Gebiet. Ihre Experten können daher eine Lösung entwickeln und optimieren, die genau Ihren Anforderungen entspricht. Dabei kombinieren Sie Ihr Fachwissen auf Ihrem speziellen Gebiet mit unserem beispiellosen Know-how in der Membranfiltration. Die erfahrenen Mitarbeiter von Alfa Laval sind wahrscheinlich einzigartig in ihrer Fähigkeit, auf Ihre Bedürfnisse in jeder Phase der Prozesskette einzugehen.

Vollständige Konsistenz

Wir sind eines der wenigen Unternehmen auf diesem Gebiet, das über die Kapazität, das Fachwissen und die Erfahrung verfügt, Membranelemente, Module und komplette Membranfiltrationssysteme zu entwickeln, herzustellen und zu installieren sowie Kundenservice bereitzustellen. Wenn Sie die Membranfiltrationstechnologie in Ihre Prozesslösungen einbeziehen, können Sie sich vollständig darauf verlassen.

Komplett getestet

Wir sind außerdem eines der wenigen Unternehmen auf der Welt, das sein Know-how im Bereich Membranfiltration nahtlos von Forschung und Entwicklung über Tests und Versuche bis hin zur vollständigen Herstellung und Prozessimplementierung skalieren kann, sodass Sie und Ihr Unternehmen sich voll und ganz auf uns verlassen können.

Darüber hinaus verfügen wir über eigene umfangreiche Testeinrichtungen in Nakskov, Dänemark. In unseren Einrichtungen können Sie gemeinsam mit unseren Fachleuten Lösungen für Ihren spezifischen Prozess entwickeln. Wir haben auch eine große Auswahl an Pilotlaborgeräten zur Verfügung, wenn es für Sie praktischer ist, die Arbeiten in Ihrem Werk durchzuführen.

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Ein umfangreiches Sortiment an Membranfiltrationslösungen

Das Membransortiment von Alfa Laval umfasst alle Filtrationsprozesse: Umkehrosmose, Nanofiltration, Ultrafiltration und Mikrofiltration. Wir haben ein umfassendes Sortiment an Spiralelementen und Flachmembranen. Wir bieten auch Pilotlaborausrüstung. Unsere Membranfiltrationsgeräte sind modular aufgebaut und bieten ein hohes Maß an Flexibilität, da Membranen in Module, Module in Schleifen und Schleifen in Systeme integriert sind. Das Design eines Systems kann somit an alle Prozessanforderungen angepasst und leicht erweitert werden, wenn die Produktionsanforderungen steigen. Dies bedeutet, dass Ihre Investition bei Bedarf jeder erforderlichen Erhöhung der Produktionskapazität folgen kann – und dies zu relativ geringen zusätzlichen Kosten.

Alfa Laval membrane test facilities in Nakskov Denmark
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