Membranfouling - Unspezifische Wechselwirkungen an Membranen

Membranfouling ist nicht alleine eine Folge der filtrationsbedingten Konzentrationspolarisation, sondern wird durch unspezifische Wechselwirkungen zwischen den Bestandteilen der zu filtrierenden Lösung bzw. Suspension und der Membranoberfläche ganz wesentlich beeinflußt. Eine zentrale Bedeutung haben dabei Proteine, wobei man in erster Näherung sagen kann, daß ihre Wirkung mit dem Molekulargewicht zunimmt. Schon die geringste Konzentration eines höhermolekularen Proteinmoleküls kann eine drastische Reduktion des transmembranen Flusses zur Folge haben. Proteinadsorption und filtrationsbedingte Konzentrationspolarisation unterstützen sich gegenseitig, d.h. können zu einem Circulus vitiosus führen. Durch eine Erhöhung des transmembranen Druckes kann nur sehr begrenzt eine Verbesserung erreicht werden, ja mit Überschreiten der Löslichkeitsgrenze und der damit verbundenen Deckschichtbildung verschlechtert sich sogar das Ergebnis mit zunehmendem transmembranem Druck. Eine Erhöhung der axiale n Strömungsgeschwindigkeit verbessert das Ergebnis, und zwar bei der Ultrafiltration mehr, als bei der Mikrofiltration. Das gleiche gilt für Membranoberflächenmodifikationen, wie z.B. Hydrophilisieren oder Kohlenstoffbeschichtungen. Sie sind bei der Ultrafiltrationsmembran wirkungsvoller als bei der Mikrofiltrationsmembran. Mit zunehmender Oberflächenrauhigkeit nimmt die adsorbierte Menge zu. Für die Filtration von Biosuspensionen mit dem Ziel der Zellrückhaltung kann daher unter gewissen Bedingungen der Ultrafiltration vor der Mikrofiltration der Vorzug zu geben sein.