In Systemen der Trinkwasseraufbereitung, der Lebensmitteltechnologie und der Industrie werden unter anderem Membranverfahren verwendet, um Schmutz- und Abwasser zu reinigen. Typische Membranverfahren sind die Mikro-, Ultra- und Nanofiltration. Durch Erstere lassen sich grobe Partikel wie Algen und Schwebstoffe aus dem Wasser entfernen – und das rein mechanisch.

Glas Wasser vor Landschaft
Die Mikrofiltration wird oftmals als Filtervorstufe in der Trinkwasseraufbereitung angewandt. © Skitterphoto / www.pixabay.com

Unter den verschiedenen Wasserfiltrationstechniken hat sich die Membrantechnologie als zuverlässiges und effektives Trennverfahren entwickelt. Anders als bei anderen Filtrationsprozessen, wie beispielsweise der Destillation, handelt es sich hierbei um ein rein physikalisches Verfahren.

Ebenso wie die Ultrafiltration oder die Nanofiltration ist die Mikrofiltration ein druckgetriebenes Verfahren, das mittels einer Membran Wasser reinigt. Um Fremdstoffe aus dem Wasser zu eliminieren, wird hierfür üblicherweise ein Druck von 0,3 bis 3,0 bar angelegt. Das Wasser wird durch eine Membran aus mehreren, sehr dünnen, porösen Folien, die aus Kunststoff oder Keramik bestehen, gedrückt. Innerhalb des Filtersystems sind die Folien dicht an dicht aneinandergepresst, um eine möglichst große Oberfläche bei einem geringen Volumen zu erhalten.

Der Durchmesser der Membranporen beträgt wenige Tausendstel Millimeter, sodass Fremdpartikel an der Barriere hängen bleiben. Die Stoffe sammeln sich an der Membran zum sogenannten Filterkuchen. Partikel von atomischer, molekularer oder ionischer Beschaffenheit, wie etwa H20 (Wasser), Na+ (Natrium), Cl- (Chlorid) und andere Mineralstoffe, können die selektierende Trennwand hingegen passieren. „Sind die Poren kleiner als 1 Mikrometer, das heißt 0,001 Millimeter, spricht man von einer Mikrofiltration, sind sie kleiner als 0,1 Mikrometer, von einer Ultrafiltration, sind sie noch feiner als 0,01 Mikrometer, von einer Nanofiltration“, erklärt ICon-Gründerin und Wasserexpertin Dr. Monique Bissen.

Da die Dichte des Filterkuchens mit der Zeit zunimmt, erhöht sich auch der Strömungswiderstand, sodass entweder mehr Druck angelegt oder die Membran gereinigt bzw. gewechselt werden muss, um die Filtrationsleistung konstant halten zu können. Die Membraneinheit lässt sich beispielsweise mittels eines Druckimpulses reinigen.

Aufgrund ihres geringen Energieaufwands und des Verzichts auf chemische Zusätze ist die Mikrofiltration häufig eine Vorstufe in der Filtration von Abwasser. Da die Mikrofiltration jedoch nur Partikel von einer gewissen Mindestgröße Filtern kann, ist vor allem im Bereich der Trinkwasseraufbereitung an der Zapfstelle das nachgeschaltete Verfahren der Umkehrosmose empfehlenswert, um das Wasser zuverlässig von allen Fremdstoffen, insbesondere von Schadstoffen, befreien zu können. „Denn nur mit der Umkehrosmose erhält man absolut reines Wasser“, so Dr. Monique Bissen.