imported>Anagkai: /* Filtermedium */ BKS-Link aufgelöst

2024-09-10T16:35:27Z

Filtermedium: BKS-Link aufgelöst

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{{Redundanztext
|3=Oberflächenfilter
|4=Schlauchfilter
|12=f|2=März 2019|1=[[Benutzer:Acky69|Acky69]] ([[Benutzer Diskussion:Acky69|Diskussion]]) 13:41, 7. Mär. 2019 (CET)}}
Ein '''Oberflächenfilter''' dient zur Abscheidung von Partikeln aus strömenden [[Fluid]]en. Der eigentliche Trenneffekt wird im Gegensatz zum [[Tiefenfilter]] ''nicht'' durch das Filtermedium hervorgerufen, sondern durch den [[Filterkuchen]], der sich – mit Ausnahme der [[Querstromfiltration]] – an der Oberfläche des Filters bildet.

Mit einem Oberflächenfilter werden z. B. [[Staub]]partikel (und daran gebundene [[Schadstoff]]e wie [[Dioxine]]/[[Polychlorierte Dibenzodioxine und Dibenzofurane|Furane]]) aus [[Rauchgas]]en abgeschieden, aber auch nutzbare Produkte wie [[Mehl]] aus einem Trägergasstrom. Der [[Abscheidegrad]] bezüglich der Partikel liegt in der Regel weit über 99 %.

Zur Oberflächenfiltration gehören u. a. folgende Filterformen bzw. -prinzipien:
* [[Kuchenfiltration]] bzw. [[Dead-End-Filtration]]
** [[Schlauchfilter]] (häufigste Anwendung, im restlichen Teil dieses Artikels ausführlich beschrieben)
** [[Filterpresse]] bzw. [[Massefilter]]
* [[Querstromfiltration]].

Filterelemente bei der Oberflächenfiltration können in Form von Schläuchen, Kerzen, Taschen, Patronen oder Schüttschichten ausgeführt sein.<ref>VDI 3677 Blatt 1:2010-11 ''Filternde Abscheider; Oberflächenfilter (Filtering separators; Surface filters).'' Beuth Verlag, Berlin, S. 28.</ref> In der [[Wasseraufbereitung|Wasser-]] und [[Kläranlage|Abwasseraufbereitung]] sind aber auch andere Formen gängig, wie beispielsweise [[Polstofffiltration#Funktionsweise und Ausführungsformen|scheiben-, trommel- oder rautenförmige Strukturen]].

== Filtermedien ==
Filtermedien sind poröse Flächen- oder Körpergebilde. Hauptunterscheidungsmerkmal ist ihre Flexibilität. Sie werden deshalb üblicherweise in
* flexible Filtermedien,
* starre Filtermedien und
* Schüttschichten
unterschieden.

Zu den flexiblen Filtermedien zählen die textilen Filter. Sie werden vorzugsweise aus synthetischen Fasern, aber auch aus metallischen oder anorganischen Fasern hergestellt. Aufgrund ihrer chemischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften wurden natürliche Fasern weitgehend verdrängt.

Starre Filtermedien sind durch hohe Steifigkeit und Eigenfestigkeit gekennzeichnet. Sie bestehen in der Regel aus Fasern oder Körnern. Das aus Kunststoff, Metall oder Keramik bestehende Grundmaterial üblicherweise [[Sintern|versintert]]. Kornkeramische Filterelemente mit [[Blähton]] oder [[Siliziumkarbid]] als Grundstoff können zur [[Heißgasfiltration]] eingesetzt werden.<ref>VDI 3677 Blatt 3:2012-11 ''Filternde Abscheider; Heißgasfiltration (Filtering-separators; High-temperature gas filtration)''. Beuth Verlag, Berlin, S. 15–18.</ref>

Körniges, häufig oxidisches Material, dessen Art und Korngrößenverteilung hinsichtlich der Trennaufgabe angepasst werden kann, dient zum Aufbau von Schüttschichten. Im Gegensatz zu den vorgenannten Filtermedien sind [[Schüttschichtfilter]] nur ein loser Verbund körnigen Materials, der vom Fluid durchströmt wird.

== Ausführung als Schlauchfilter ==
Als Erfinder der Schlauchfilter gilt [[Wilhelm Beth]] aus [[Lübeck]].<ref>Rüdiger Segenbusch: Zeitenwende – Fabriken in Lübeck. Lübeck 1993, ISBN 3-7950-0114-5, Kapitel: Beth und Dräger – Ohne Idee keine Fabrik.</ref>

=== Funktion ===
[[Datei:Gewebefilter.svg|mini|hochkant=1.5|Schematische Darstellung eines Filterhauses]]
[[Datei:bag filter.jpg|mini|Filterschläuche (Blick von unten)]]
Schlauchfilter werden in Filterhäusern – bestehend aus mehreren Kammern – eingesetzt, die von einem Gasstrom durchströmt werden, der [[Abgas]]e oder einen [[Wertstoff]] enthält. In jeder Kammer befinden sich mehrere Reihen zylindrischer Filterschläuche, die mittels eingelassener Stützkörbe oder -ringe stabilisiert werden. Das partikelbeladene Gas durchströmt die Filterschläuche in aller Regel von außen nach innen, wodurch sich auf der Oberfläche des Filtermediums eine Staubschicht ([[Filterkuchen]]) aufbaut, die mit zunehmender Dicke selbst als hocheffektiver Filter wirkt.

Allerdings bewirkt der Aufbau der Staubschicht einen Anstieg des [[Differenzdruck]]s und damit einen Anstieg der bei der Schlauchdurchströmung verbrauchten Energie. Aus diesem Grund muss der Schlauch regelmäßig abgereinigt werden (in der Praxis erfolgt dies entweder nach Ablauf einer gewissen Zeit oder bei Erreichen eines definierten Differenzdruckes). Die Abreinigung erfolgt meist durch [[Druckluft]]<nowiki />eindüsung in die Schläuche, wodurch sich die Staubschicht ablöst und nach unten in einen Auffangtrichter fällt. Dieser wird über eine [[Zellenradschleuse]] entleert.

Insbesondere bei der [[Heißgasfiltration]] ist eine auf dem Filtermedium verbleibende Staubschicht erwünscht, um als Filterhilfsschicht das Medium zu schützen und einen hohen Abscheidegrad zu erzielen.<ref>VDI 3677 Blatt 3:2012-11 ''Filternde Abscheider; Heißgasfiltration (Filtering-separators; High-temperature gas filtration).'' Beuth Verlag, Berlin, S. 37.</ref>

Die Abreinigung der Filterschläuche ist ein energie- und emissionsintensiver Vorgang: Bei zu kurzen Zeiträumen zwischen den einzelnen Abreinigungsvorgängen kann sich kein stabiler Betrieb einstellen, das Filtermedium wird zu starken mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt, und die emissionsmindernde Wirkung des Filterkuchens wird beeinträchtigt:<ref>[[Eberhard Schmidt (Verfahrenstechniker)|Eberhard Schmidt]], Bertold Weiß: ''Regenerierungsbedingte Partikelemission bei Oberflächenfiltern.'' In: ''[[Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft|Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft]].'' 58, Nr. 1/2, 1998, {{ISSN|0949-8036}}, S. 35–40.</ref> 60 % bis 90 % der Staubemissionen treten während der Abreinigungsphase auf.<ref>Eberhard Schmidt: ''Zur Kompression von auf Filtermedien abgeschiedenen Staubschichten.'' In: ''[[Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft|Staub – Reinhalt. Luft]].'' 53, Nr. 10, 1993, {{ISSN|0949-8036}}, S. 369–376.</ref>

Zur Entfernung ''gasförmiger'' Schadstoffe aus dem Gasstrom können vor dem Filter [[Adsorbens|Sorbentien]] (z. B. [[Aktivkohle]], [[Natriumhydrogencarbonat]] oder [[Calciumhydroxid]]) eingeblasen werden, deren Partikel sich ebenfalls im Filterkuchen absetzen. Bei Durchströmen des Filterkuchens wird dann die Schadgaskonzentration durch [[Adsorption]] oder [[chemische Reaktion]] mit den Sorbentien reduziert. Dies geschieht bei entsprechend hoher Sorbenskonzentration zu großen Teilen bereits im [[Flugstrom]] vor Erreichen des Filters.

=== Filtermedium ===
Als Filtermedium kommen bei niedrigen Temperaturen (unter 250 °C) meist [[Nadelfilz]]e zum Einsatz. Teilweise werden auch feine [[Gewebe (Textil)|Gewebe]] verwendet, aufgrund der geringeren Abscheideleistung eines ''nackten'' Gewebes jedoch mit abnehmender Tendenz. Für eine bessere Abscheidung kann anströmseitig eine [[Polytetrafluorethylen #Expandiertes PTFE (ePTFE)|ePTFE]]-[[Membrantechnik|Membran]] auf das Gewebe bzw. den Nadelfilz aufgebracht werden. Bei Filtermedien mit ePTFE-Membran werden neben Nadelfilzen häufig [[Glas]]<nowiki />gewebe als Träger verwendet.

Insbesondere bei [[Heißgasfiltration|Hochtemperaturanwendungen]] (über 250 °C) werden [[Starrer Körper|starre]] [[Keramik|keramische]] (Korn- oder [[Faserkeramik]]) oder [[metall]]ische (z. B. [[Sintermetall]]e, siehe [[Sinterfilter]]) Filtermedien eingesetzt, in diesem Fall wird anstelle von ''Filterschlauch'' die Bezeichnung ''Filterkerze'' verwendet. Zur Reduktion von Schadstoffen (z. B. [[Polychlorierte Dibenzodioxine und Dibenzofurane|Dioxin]]) können solche Medien zusätzlich mit [[Katalysator]]en [[Chemische Gasphasenabscheidung|beschichtet]] werden.<ref name="q1">VDI 3891:2015-07 ''Emissionsminderung; Anlagen zur Humankremation (Emission control; Human cremation facilities).'' Beuth Verlag, Berlin, S. 32.</ref>

=== Anwendung ===
[[Datei:HL Beth – BF KS.JPG|mini|''„Beth“-Filter „KS“'' (1910)]]
Schlauchfilter werden in der Industrie beispielsweise zur [[Rauchgasreinigung]] verwendet, vor allem in [[Kraftwerk]]en, [[Zement]]werken und [[Müllverbrennungsanlage]]n. Ein weiterer Anwendungsfall ist die Abscheidung von [[Schleifen (Fertigungsverfahren)|Schleifstäuben]]. In [[Mühle]]n wird das Mehl oftmals [[Pneumatische Förderung|pneumatisch gefördert]], hier dienen Schlauchfilter zur Rückgewinnung des Mehls aus dem Gasstrom. In [[Krematorium|Krematorien]] werden Schlauchfilter mit katalytisch aktiviertem Nadelfilz zur Minderung von [[Polychlorierte Dibenzodioxine und Dibenzofurane|Polychlorierten Dibenzodioxinen und Dibenzofuranen]] eingesetzt.<ref name="q1" />

== Entsorgung ==
Je nach Anwendungsfall ist mit dem Filterkuchen und dem Filtermaterial zu verfahren. Sofern der zurückgehaltene Staub kein Produkt ist oder enthält, müssen sie gegebenenfalls als [[Sondermüll]] [[Entsorgung|entsorgt]] werden. Dies hängt ab vom filtrierten Staub, den abgeschiedenen Schadgasen und einem möglicherweise zugegebenen [[Adsorbens|Sorbens]].

== Literatur ==
* {{Literatur |Autor=[[Friedrich Löffler (Verfahrenstechniker)|Friedrich Löffler]] |Titel=Staubabscheiden |Verlag=Georg Thieme Verlag |Ort=Stuttgart |Datum=1988 |ISBN=3-13-712201-5}}
* {{Literatur |Autor=Friedrich Löffler, Hans Dietrich, Werner Flatt |Titel=Staubabscheidung mit Schlauchfiltern und Taschenfiltern |Verlag=Springer |Ort=Berlin |Datum=1998 |ISBN=3-540-67062-9}}
* {{Literatur |Hrsg=Verein Deutscher Ingenieure |Titel=VDI Richtlinie 3677. ''Blatt 1:'' Filternde Abscheider – Oberflächenfilter |Sammelwerk=VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft.'' Band 6:'' Abgasreinigung – Staubtechnik |Datum=2010-11}}
* {{Literatur |Hrsg=Verein Deutscher Ingenieure |Titel=VDI Richtlinie 3926. ''Blatt 1:'' Prüfung von Filtermedien für Abreinigungsfilter – Standardprüfung zur vergleichenden Bewertung von abreinigbaren Filtermedien |Sammelwerk=VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft. ''Band 6:'' Abgasreinigung – Staubtechnik |Datum=2004-10}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4389789-7}}

{{SORTIERUNG:Oberflachenfilter}}
[[Kategorie:Entstaubendes Gasreinigungsverfahren]]
[[Kategorie:Filter (Fluidtechnik)]]
[[Kategorie:Abgasreinigungstechnik]]

Oberflächenfilter - Versionsgeschichte

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