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2026-04-01T19:34:40Z

Einleitung: tippo

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Ein '''Tiefenfilter''' ({{enS|''depth filter''}}) dient zur [[Abscheidung]] von Partikeln aus strömenden [[Fluid]]en. Der Trenneffekt entsteht in der Tiefe des Filtermediums. Im Gegensatz zum [[Oberflächenfilter]] ist bei der '''Tiefenfiltration''' die Ausbildung eines [[Filterkuchen]]s ausdrücklich ''nicht'' erwünscht.

== Transport und Abscheidung ==

Im Wesentlichen kann die Partikelabscheidung mittels Tiefenfilter in zwei Vorgänge unterteilt werden: Transport (Partikel werden aufgrund der Fluidbewegung zum Filtermedium transportiert) und Ablagerung (Partikel werden im Filtermedium durch verschiedene Abscheidemechanismen abgeschieden).<ref name="q1">Matthias Stieß: ''Mechanische Verfahrenstechnik 2''. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, ISBN 3-540-55852-7, S. 138–139.</ref>

Als Abscheidemechanismen wirken:
* [[Sperreffekt]] (Interzeption)
* [[Sedimentation]] und
* [[Diffusion]],
* bei Gasen auch [[Trägheit]]seffekte.<ref name="q1"/>
[[Sieb]]effekte spielen höchstens eine untergeordnete Rolle.<ref>VDI 3677 Blatt 2:2004-02 ''Filternde Abscheider; Tiefenfilter aus Fasern (Filtering separators; Depth fiber filters)''. Beuth Verlag, Berlin. S. 12</ref>

Die Wirkung der einzelnen Abscheidemechanismen hängt stark vom Partikeldurchmesser ab: [[Ultrafeine Partikel]] werden hauptsächlich durch Diffusion abgeschieden, bei Partikeln mit einem Durchmesser größer als 0,5 µm dominieren Sperreffekt und Trägheit.<ref name="q3">Albert Hellmann, Kilian Schmidt, Siegfried Ripperger, Christoph Thelen, Carsten Möhlmann: ''Bestimmung der Abscheidewirkung von faserförmigen Filtermedien gegenüber ultrafeinen Partikeln''. In: ''[[Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft|Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft]].'' 72, Nr. 11/12, 2012, {{ISSN|0949-8036}}, S. 484–488.</ref> Die [[Adhäsion|Haftung]] der Partikel am Filtermedium erfolgt aufgrund von [[Van-der-Waals-Kräfte]]n und [[Elektrostatik]].<ref name="q1"/><ref name="q3"/> Letztere ist insbesondere bei [[Elektret-Filter]]n von Bedeutung.

Die Abtrennung der Partikel erfolgt im Gegensatz zur Oberflächenfiltration allein durch das Filtermedium. Durch Verengung der Strömungskanäle aufgrund der Partikelabscheidung verbessert sich die Abscheidewirkung bei einer gleichzeitigen Erhöhung des Druckverlusts.<ref name="q3"/>

Die Ablagerung von Partikeln an der Oberfläche des Filtermediums in Form eines Filterkuchens ist bei der Tiefenfiltration im Allgemeinen unerwünscht, da der Zugang nachfolgender Partikel in das Filtermedium dadurch erschwert wird und es zu lokal erhöhten [[Druckverlust]]en kommt.<ref name="q1"/> Wenn sich ein Filterkuchen ausgebildet hat, kann es notwendig sein, das Filtermedium sofort auszutauschen.<ref>VDI 3677 Blatt 2:2004-02 ''Filternde Abscheider; Tiefenfilter aus Fasern (Filtering separators; Depth fiber filters)''. Beuth Verlag, Berlin, S. 68.</ref>

Aufgrund der geringeren Aufnahmekapazität des Filtermediums ist die Tiefenfiltration nur für niedrige Partikelkonzentrationen im unbehandelten Fluid geeignet.<ref name="q1"/><ref name="q2">Franz Joseph Dreyhaupt (Herausgeber): ''VDI-Lexikon Umwelttechnik''. VDI-Verlag Düsseldorf, 1994, ISBN 3-18-400891-6, S. 1191.</ref> Die Staubmasse, die ein Filter bis zum Erreichen eines vorgegebenen Druckverlusts einlagern kann, wird [[Staubspeicherfähigkeit]] genannt.<ref>VDI 3677 Blatt 2:2004-02 ''Filternde Abscheider; Tiefenfilter aus Fasern (Filtering separators; Depth fiber filters)''. Beuth Verlag, Berlin. S. 6.</ref><ref>DIN EN 14799:2007-07 ''Luftfilter für die allgemeine Luftreinigung; Terminologie; Dreisprachige Fassung EN 14799:2006.'' Beuth Verlag, Berlin, S. 15.</ref>

== Filtermedien ==
=== Gewebe ===
Während die [[Gewebe (Textil)|Gewebe]] anfangs aus [[Naturfaser]]n und [[Metallspan|Metallspänen]] bestanden, kommen heutzutage bevorzugt [[Glasfaser]]n und andere [[synthetische Fasern]] zum Einsatz.<ref name="q2"/> Da stets eine Größenverteilung der Fasern vorliegt, ist davon auszugehen, dass [[Schwebstofffilter]] aus Faser[[Vliesstoff|vliesen]] [[inhomogen]] sind.<ref>Tobias Lücke, René Adam: ''Untersuchungen zum Abscheidegradminimum von Faserfiltern für die Schwebstoffiltration.'' In: ''[[Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft|Staub – Reinhalt. Luft]].'' 54, Nr. 12, 1994, {{ISSN|0949-8036}}, S. 443–448.</ref> Der Faserdurchmesser liegt üblicherweise zwischen 1 µm und 50 µm, der mittlere Abstand zwischen Fasern bewegt sich zwischen dem drei- und dem neunfachen des Faserdurchmessers.<ref name="q2"/>

Für Tiefenfilter aus Gewebe gibt es je nach Reinigungsziel unterschiedliche [[Konfektionierung]]sformen. So werden grobe Partikel mit Filtermatten entfernt, während Filter[[Kartusche|patronen]] und Kassettenfilter auch für die Entfernung feiner Partikel geeignet sind.

Bei der [[Polstofffiltration]] finden neben oberflächlichen Partikelanlagerungen auch Filtrationseffekte über die Tiefe der Polfaserschicht statt. Über die Auswahl des Polstoffs lässt sich die Feinheit der abzuscheidenden Partikel beeinflussen.

=== Schüttungen ===
[[Schüttschichtfilter]] werden als Festbett, Wanderbett oder Fließbett betrieben.<ref>Franz Joseph Dreyhaupt (Herausgeber): ''VDI-Lexikon Umwelttechnik.'' VDI-Verlag Düsseldorf, 1994, ISBN 3-18-400891-6, S. 1045.</ref> Lose [[Schüttgut|Schüttungen]] können durch Rückspülen gereinigt werden.<ref name="q1"/>

== Anwendung ==
[[Trinkwasser|Trink-]]<ref>DIN EN 13443 Teil 2:2007-10 ''Anlagen zur Behandlung von Trinkwasser innerhalb von Gebäuden - Mechanisch wirkende Filter - Teil 2: Filterfeinheit 1 µm bis unter 80 µm - Anforderungen an Ausführung, Sicherheit und Prüfung; Deutsche Fassung EN 13443-2:2005''. Beuth Verlag, Berlin, S. 5.</ref> und [[Brauchwasser]] werden mittels Tiefenfiltration von Partikeln befreit.<ref name="q1"/> In der Natur tritt Tiefenfiltration immer dann auf, wenn [[Oberflächenwasser]] den natürlichen Boden durchdringt und zu [[Grundwasser]] wird.<ref name="q1"/>

In der [[Kläranlage|Abwasserreinigung]] werden [[Sandfilter]] und [[Polstofffiltration|Polstofffilter]] eingesetzt.

Bei der Gasreinigung werden mit Tiefenfiltern Gase, die bereits weitgehend von Partikeln befreit wurden, weiter gereinigt. So werden sie insbesondere für [[Raumlufttechnik|raumlufttechnische]] Anlagen verwendet.<ref name="q2"/> Je nach Anwendungsfall werden Tiefenfilter für die Gasreinigung unterteilt in:<ref>VDI 3677 Blatt 2:2004-02 ''Filternde Abscheider; Tiefenfilter aus Fasern (Filtering separators; Depth fiber filters)''. Beuth Verlag, Berlin, S. 19.</ref>
* Staubfilter ([[Luftfilter]])
** [[Partikelfilterklassen|Grobstaubfilter]]
** [[Feinstaub]]<nowiki/>filter
* [[Schwebstofffilter]]
** Standard-Schwebstofffilter (HEPA)
** Hochleistungs-Schwebstofffilter (ULPA).

== Literatur ==
* VDI 3677 Blatt 2:2004-02 ''Filternde Abscheider; Tiefenfilter aus Fasern (Filtering separators; Depth fiber filters)''. Beuth Verlag, Berlin. ([https://www.vdi.de/richtlinie/vdi_3677_blatt_2-filternde_abscheider_tiefenfilter_aus_fasern/ Zusammenfassung und Inhaltsverzeichnis online])

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4121776-7}}

[[Kategorie:Filter (Fluidtechnik)]]
[[Kategorie:Entstaubendes Gasreinigungsverfahren]]

Tiefenfilter - Versionsgeschichte

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