Bei der Filtration unterscheidet man zwei grundsätzliche Filtrationsprinzipien, die Oberflächenfiltration und die Tiefenfiltration und eine Kombination aus beiden Prinzipien, die Kuchenfiltration. Oberflächenfiltration Ist der Partikeldurchmesser der abzufiltrierenden Stoffe größer als der Porendurchmesser des Filtermediums, so werden die Partikel allein aufgrund ihrer Größe, die nicht durch die Poren passt, zurückgehalten. Der Filter hat eine geringe Tiefe und kann auch aus sehr dünnen Membranen bestehen. Partikeldurchmesser > Porendurchmesser Beispiele für Oberflächenfiltration: - Membranfilter in der Analytik z.B. 0,45 µm - Mikrosiebe - Filterkerzen - Tuchfilter - Membranverfahren - Feinfilter Hausinstallation (80 – 150 µm) Tiefenfiltration Ist der Partikeldurchmesser kleiner als der Porendurchmesser, so dringen die Partikel in die Poren ein. Man benötigt zum Abscheiden der Partikel eine Filterschicht aus geschütteten körnigen Materialien mit großer Tiefe (Schichthöhe), in der die Partikel aus der wässrigen Phase abgetrennt werden. Partikeldurchmesser < Porendurchmesser Da die Feststoffe in das Filtermaterial eindringen und über die Tiefe abgetrennt werden, bezeichnet man dieses Verfahren auch als Tiefenfiltration (Raumfiltration). Ein Beispiel natürlicher Tiefenfiltration ist die filtrierende Wirkung natürlicher Bodenschichten, die man zum Beispiel bei der Uferfiltratgewinnung oder in Sickerbecken bei der Versickerung von Wasser ausnutzt. Technisch wendet man die Tiefenfiltration in Langsamsandfiltern und in Schnellfiltern an und verwendet dabei geschüttete körnige Massen als Filtermaterial (Kornmassenfilter), wodurch sich ein durchlässiges Porensystem ergibt ! Dieses Filtermedium stellt dabei die eigentliche filtrierende Schicht dar. Bei der Tiefenfiltration verwendet man in der Regel Schichthöhen von ca. 1-2 m. Optimierungsziel: möglichst einen großen Bereich der Tiefe zur Filtration ausnutzen Kuchenfiltration Als Kuchenfiltration werde alle Verfahren bezeichnet, bei denen sich auf einer Schicht ein Filterkuchen anreichert, der dann entweder zusätzlich zur Partikelabtrennung beiträgt oder die eigentliche filtrierende Schicht darstellt. Die Kuchenfiltration stellt ein Kombination von Oberflächenfiltration und Tiefenfiltration dar. Die Bezeichnung “dead end“ bei Membranverfahren weist auf z. B. eine kuchenbildende Filtration hin. Technische Anwendung findet dieses Prinzip bei der Anschwemmfiltration, bei der auf ein feines Grundgerüst, z.B. Filterkerzen, erst mit dem Wasserstrom ein feinkörniges Material als Filterkuchen angeschwemmt wird, das dann die eigentliche filtrierende Schicht bildet. Diese Filtrationsschicht wird bei der Spülung der Filter vollständig abgetragen und muss vor Beginn eines neuen Filtrationszyklusses wieder neu aufgetragen werden.