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Kerzenfilter vs. Beutelfilter

In vielen Filtrationsanwendungen muss die Wahl zwischen Beutelfiltern oder Kerzenfiltern getroffen werden. Beides sind Sedimentfilter, sie reduzieren also den Gehalt an Sedimenten, die mit dem Wasserstrom transportiert werden. Es gibt einige Unterschiede zwischen den beiden Filterarten:

- Die Auswahl der Kerzenfilter ist abhängig von der Anwendung. Kerzenfilter werden für Systeme mit einer Partikelkonzentration kleiner als 100 ppm eingesetzt (Gewichtsprozent kleiner als 0,01%). Kerzenfilter können Oberflächen- und Tiefenfilter sein: Tiefenfilter fangen die Partikel und Verunreinigungen durch die komplette Breite des Mediums, während Oberflächenfilter (normalerweise aus Papier, Draht, etc.) die Partikel auf der Oberfläche des Filters zurückhalten.

Oberflächenfilter eignen sich am besten dann, wenn Partikel mit ungefähr gleicher Größe herausgefiltert werden sollen. Sind die Partikel zum Beispiel alle 5 Mikrometer groß, so ist ein 5-micron Filter am effizientesten, da er eine größere Oberfläche als andere Filter aufweist. Verglichen mit plissierten Oberflächenfiltern besitzen Tiefenfilter eine geringere Oberfläche, haben jedoch den Vorteil der Tiefe. Generell kann gesagt werden, wenn die Oberfläche des Filters steigt, können höhere Flüsse gefiltert werden, der Filter hält länger und die Rückhaltekapazität steigt. Kerzenfilter sind in der Regel wegwerfbar, sie müssen also ersetzt werden, wenn der Filter voll ist.

- Beutelfilter werden häufig für Staubentfernung in industriellen Anwendungen verwendet. Die Fließrichtung kann von außen nach innen sein (Separation der Partikel an der Außenseite des Filters) oder umgekehrt. Dies ist von der jeweiligen Anwendung abhängig. Generell werden die Partikel auf der Innenseite der Filterbeutel gesammelt.

Filterbeutel werden ebenso wie Kerzenfilter meistens ersetzt, jedoch können sie bei Gasanwendungen (Staubentfernung) gereinigt werden. Dies geschieht zum Beispiel durch Schütteln oder Rückspülung mit kompressierter Luft (reverse-flow Filter).

Die meisten Beutelfilter sind Oberflächenfilter.

- Als Faustregel gilt, dass für Konzentrationen höher als 5 mg/m3 Oberflächenfilter bevorzugt werden, während für Konzentrationen unterhalb von 0.5 mg/m3 Tiefenfilter verwendet wreden. Im Allgemeinen können Oberflächenfilter gereinigt werden, während Tiefenfilter ersetzt werden müssen.

- Anwendungsbeispiele:
Kerzenfilter Beutelfilter
Flüssigkeitsfiltration

Massenchemikalien

Petrochemie

Wasserreinigung

Hydraulische Fluide

Kosmetik/Pharma

Analytik-Chemikalien

Farben, Lacke

Halbleiter

Zucker

Elekrische Industrie

oftmals als finaler Filtrationsschritt verwendet

Massenchemikalien

Lebensmittelindustrie (Pflanzenöl, Essig)

Halbleiter

Kühlmittel

Reinigungsflüssigkeiten

Farben / Lacke

Wachse

Plastisole

Gasfiltration

z.B. Staubentfernung in industriellen Atmosphären, Filterung komprimierter Luft, Rauch, Partikel,...

oftmals als finaler Filtrationsschritt verwendet

z.B. Staubentfernung von Luft in der Industrie

- Materialien:

Kerzenfilter Beutelfilter
abhängig von der Art der Kerzenfilter

Nylon

Polypropylen

Polyester

Poröser PTFE-Film

In der folgenden Tabelle ist die Beständigkeit von Polypropylen Filterbeuteln / Kerzenfilter gegenüber verschiedenen Chemikalien bei Raumtemperatur gegeben. Polypropylen wird sehr häufig als Filtermaterial verwendet.

Beständigkeit

Beständigkeit

Säuren
Essigsäure
Kohlensäure
Zitronensäure
Ameisensäure
Salzsäure
Flußsäure
Salpetersäure
Phosphorsäure
Schwefelsäure

++

++

++

++

++

++

++

++

++

Halogenierte Lösungsmittel

Kohlenstofftetrafluorid

Chloroform

Trichloroethylen

+

+

+

Alkohole

Butanol

Ethanol

Ethyleneglykol

Glycerin

Isopropanol

Methanol

++

++

++

++

++

++

Ester

Amylacetat

Butylacetat

Ethylacetat

Methylacetat

++

++

++

++

Laugen

Ammoniumhydroxid

Kaliumhydroxid

Natriumhydroxid

++

++

++

Ketone

Aceton

Methlyethylketon

+

+

Aromaten

Benzen

Toluen

Xylen

0

0

0

Öle

Baumwollsamenöl

Mineralöl

+

++

Ether

Dioxan

Diethylether

Tetrahydrofuran

++

+

+

Andere Fluide

Formaldehyd

Gasolin

Hexan

JP-4

Kerosin

Mineralgeist

Phenol

Pyridin

Terpentin

Lack

++

+

+

++

++

++

++

+

+

+

Kompatibel in den meisten Situationen: ++

Eingeschränkt verwendbar, Test empfohlen: +

Generall nicht verwendbar, Test empfohlen: 0

Quelle: Filters and Filtration Handbook, 3rd edition, Christopher Dickenson, Elsevier Advanced Technology

- Filtrationsrate:

Beutelfilter sind für Filtrationsraten von 1 bis 1000 micron ausgelegt.

Kerzenfilter haben eine Filtrationsrate von 0.1 bis 500 micron.

In beiden Fällen muss zwischen Absolut- und Nominalfiltern unterschieden werden:

Die absolute Filtrationsrate zeigt die Maximalgröße eines Partikels, das durch die Filtrationseinheit passt, an.

Die nominale Filtrationsrate gibt einen gewissen Prozentsatz an Material an, das zwar größer als die angegebene Filterfeinheit ist, jedoch trotzdem durch den Filter gelangen kann. Die Filtereffizienz in % (z.B. 89%) gibt die Anzahl an größeren Partikeln, die vom Filter zurückgehalten werden.

Die Beta-Kennzahl ist eine mathematische Beschreibung, die das Verhältnis zwischen eintretenden und austretenden Partikeln einer bestimmten Größe angibt.

Die Beta-Kennzahl ist wie folgt definiert:

Beta (x) = Anzahl an Partikel > Größe (x) stromauf / Anzahl an Partikel > Größe (x) stromab
[Mit x = Partikelgröße in Mikrometer]

Die Beta-Kennzahl zeigt an wie gut ein Filter funktioniert: wenn eines von drei Partikeln (>xµm) in dem Fluid durch den Filter gelangt, so ist die Beta-Kennzahl bei xµm is "3.". Wird nur eines von 300 Partikeln (>xµm) zurückgehalten, so beträgt die Beta-Kennzahl bei xµm "300.". Aus diesem Grund bieten Filter mit größeren Beta-Kennzahlen bessere Kontrolle über die Partikel und ermöglichen einen besseren Schutz des Systems.

- Druckverlust über den Filtern:

Gelangt ein Fluss durch einen Filter, so kann ein gewisser Druckverlust beobachtet werden. Dieser ist abhängig vom Filtermedium, dem Filtergehäuse und dem Durchfluss.

Steigt der Druckverlust über den Filtern an, so zeigt dies an dass der Filter ersetzt werden muss: ist der Filter nahezu verstopft, so ist der Druckverlust höher als in einem neuen, klaren Filter.

Dieser "Ersatz-Druckverlust" variiert von System zu System und ist auch vom Filtermedium abhängig.

Verwandte Themen:

Rückhaltekapazität

Zetapotential

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