imported>Sokrates 399: Quelltext: Kein geschütztes Leerzeichen vor % (Wikipedia:Schreibweise_von_Zahlen), Kleinigkeiten.

2024-11-26T08:27:52Z

Quelltext: Kein geschütztes Leerzeichen vor % (Wikipedia:Schreibweise_von_Zahlen), Kleinigkeiten.

Neue Seite

Als '''Filterkuchen''' wird der Rückstand aus zurückgehaltenen Stoffen bezeichnet, der sich bei der [[Filtration (Trennverfahren)|Filtration]] auf der Oberfläche eines [[Filter (Fluidtechnik)|Filters]] bildet. Er ist bei der Filtration mit [[Oberflächenfilter]]n wesentlich für die Reinigungsleistung verantwortlich.

== Entstehung und Bedeutung ==
[[Datei:Plachetka-kal.jpg|miniatur|Filterkuchen einer [[Filterpresse]]]]
Während des Filtrationsvorganges werden Partikel – in der Regel [[Feststoff]]e – vom Filtermedium zurückgehalten und lagern sich auf diesem ab. Mit zunehmender Dauer bildet sich eine deutlich wahrnehmbare Partikelschicht aus – der Filterkuchen, der zu einer deutlichen Verbesserung der Reinigungsleistung führt, aber auch zu einer Erhöhung des [[Strömungswiderstand]]es.

Mit zunehmender Dicke des Filterkuchens erfolgt die Partikelabscheidung hauptsächlich durch diesen. Dies lässt sich dadurch erklären, dass der Abstand zwischen den einzelnen Partikeln des Kuchens geringer ist als zwischen den [[Faser]]n des eigentlichen Filters.<ref>Nikolaj Albertovič Fuchs: ''The Mechanics of Aerosols''. Pergamon Press, Oxford 1964, S. 213.</ref> Die Effizienz des Filterkuchens steigt dabei besonders schnell an, wenn zumindest Teile der zurückzuhaltenden Partikel faserförmig sind.<ref>R. G. Dorman: ''Filtration''. In: Charles Norman Davies: ''Aersosol Science''. Academic Press, London und New York 1966, S. 219.</ref>

Andererseits führt der steigende Strömungswiderstand zu einem zunehmenden Leistungsbedarf zur Durchströmung des Filters bzw. bei begrenzter [[Leistung (Physik)|Leistung]] zu einer stetigen Abnahme des [[Volumenstrom]]s durch den Filter. Der [[Druckverlust]] des Filterkuchens bestimmt im Wesentlichen den Energiebedarf einer [[Entstaubungsanlage]].<ref>Gunnar-Marcel Klein, Theo Schrooten, Tim Neuhaus, Rainer Kräbs: ''Energieeffiziente Jet-Pulse-Entstaubungsanlagen''. [[Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft|Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft]], 69 (2009) Nr. 5, S. 199–204.</ref> Zudem können die auf den Filterkuchen wirkenden Kräfte dazu führen, dass es zur Kuchenkompression kommt – einer beschleunigten Verdichtung des Filterkuchens<ref name="q0">Eberhard Schmidt: ''Zur Kompression von auf Filtermedien abgeschiedenen Staubschichten''. [[Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft|Staub – Reinhalt. Luft]], 53 (1993) Nr. 10, S. 369–376.</ref> und damit zu einem schnelleren Anstieg des Strömungswiderstandes.

Der Filterkuchen muss daher nach einiger Zeit vom Filter entfernt werden, z. B. durch Rückspülen oder [[Polstofffiltration #Funktionsweise und Ausführungsformen|Absaugen]] bzw. in der [[Gasphase]] meist durch Einbringen eines Druck[[impuls]]es auf der Abströmseite des Filtermediums ([[Schlauchfilter #Druckstoß-Methode|Druckstoß-Methode]]). Die nur den Bruchteil einer Sekunde dauernde Methode führt bei der Gasreinigung zu einem plötzlichen Anstieg der Partikelkonzentration im Reingas.<ref>[[Friedrich Löffler (Verfahrenstechniker)|Friedrich Löffler]], Jörg Sievert: ''Die periodische Regenerierung als kritische Phase beim Betrieb von Schlauchfiltern mit Druckstoßabreinigung''. Staub – Reinhalt. Luft, 48 (1988) Nr. 7/8, S. 273–279.</ref> Darum wird der Zustand der [[Kuchenfiltration]] schnellstmöglich angestrebt.<ref name="q0"/> Es wurde festgestellt, dass 60 % bis 90 % der Staubemissionen während der Abreinigungsphase auftreten.<ref name="q0"/>

Bei Verbackungen des Filterkuchens lässt er sich nicht mehr entfernen, stattdessen muss der gesamte Filter getauscht werden. Zu Verbackungen kann es durch folgende Effekte kommen:
* bei [[Abgasreinigung]]sanlagen für komplexere Abgaszusammensetzungen, wie z. B. bei [[Müllverbrennungsanlage]]n, durch Unterschreitungen des [[Taupunkt]]es einzelner Abgaskomponenten<ref>Joachim Binnig: ''Stand der Technik bei der Entstaubung von Müllverbrennungsanlagen''. Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft, 69 (2009) Nr. 5, S. 175–179.</ref>
* bei der [[Heißgasfiltration]]<ref>VDI 3677 Blatt 3:2012-11 Filternde Abscheider; Heißgasfiltration (Filtering-separators; High-temperature gas filtration). Beuth Verlag, Berlin. S. 31.</ref>
* durch [[Sintern|Sintereffekte]] oder die Bildung eines [[Eutektikum]]s bereits unterhalb der jeweiligen [[Schmelztemperatur]]en.

Der Filter ist ebenfalls auszutauschen, sofern sich bei der [[Tiefenfilter|Tiefenfiltration]] ein Filterkuchen bilden sollte.<ref>VDI 3677 Blatt 2:2004-02 Filternde Abscheider; Tiefenfilter aus Fasern (Filtering separators; Depth fiber filters). Beuth Verlag, Berlin. S. 68.</ref>

In der [[Membrantechnik]] wird die [[Ultrafiltration|Ultra-]] und [[Mikrofiltration]] ebenfalls sehr stark durch die Bildung von Filterkuchen (Deckschichten) beeinflusst,<ref name="q1">[[Robert Rautenbach]]: ''Membranverfahren – Grundlagen der Modul- und Anlagenauslegung''. Springer, 1997, ISBN 3-540-61573-3. S. 199–200.</ref> hier auch [[Fouling (Membrantechnik)|Fouling]] genannt. Die Minimierung dieser Filterkuchenbildung ist bei der Filtration mittels [[Hohlfaser]]n ein Grund, statt der Kuchenfiltration die energieaufwändigere [[Tangentialflussfiltration]] anzuwenden.<ref name="q1"/>

== Filterkuchen bei geologischen Bohrungen ==
Bei geologischen Bohrungen wird in Gestein gebohrt. Das Gestein ist porös, sodass die Bestandteile der unter Druck stehenden [[Bohrspülung]] dazu tendieren, in das Gestein einzudringen. Die Gesteinsoberfläche ist dabei der Filter, auf dem sich beim Eindringen des Bohrfluids Bestandteile ablagern, die die Poren abdecken und somit das weitere Eindringen von Fluiden verhindern. Die so entstandene Deckschicht auf der Gesteinsoberfläche wird Filterkuchen genannt. Neben dem Schutz vor weiterer Infiltration des Bohrfluids in das Gestein (auch „Gebirge“ oder „Formation“ genannt) schützt der Filterkuchen die Bohrlochwand mechanisch; er kann beispielsweise verhindern, dass instabile Bereiche des Gesteins in das Bohrloch fallen und sich so der Durchmesser des Bohrlochs unkontrolliert vergrößert. Die Ausbildung eines guten Filterkuchens ist daher gewünscht und wird unter anderem durch eine geeignete Zusammensetzung der Bohrspülung erreicht.

== Literatur ==
* VDI 3677 Blatt 1:2010-11 Filternde Abscheider; Oberflächenfilter (Filtering separators; Surface filters). Beuth Verlag, Berlin. ([https://www.vdi.de/richtlinie/vdi_3677_blatt_1-filternde_abscheider_oberflaechenfilter/ Zusammenfassung online], [https://www.vdi.de/uploads/tx_vdirili/pdf/1717401.pdf Inhaltsverzeichnis])

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4124972-0}}

[[Kategorie:Filtration]]
[[Kategorie:Abgasreinigungstechnik]]
[[Kategorie:Erdbohrtechnik]]

Filterkuchen - Versionsgeschichte

imported>Sokrates 399: Quelltext: Kein geschütztes Leerzeichen vor % (Wikipedia:Schreibweise_von_Zahlen), Kleinigkeiten.