Als entscheidende Konfiguration bei der Membrantrennung zeigen röhrenförmige Ultrafiltrationsmembranen mit ihrem einzigartigen strukturellen Design und den Vorteilen des Flüssigkeitskanals eine hervorragende Anpassungsfähigkeit und Stabilität bei der Handhabung von stark suspendierten Feststoffen, hoher -Viskosität und leicht kontaminierten Beschickungen. Ihr Kernprinzip besteht darin, eine Membranschicht mit Porengrößen im Nanometer- bis Mikrometerbereich unter Druck zu nutzen, um Makromoleküle, Kolloide, suspendierte Partikel und Mikroorganismen in der Lösung zu sieben und zurückzuhalten und so eine Klärung, Konzentration und Fraktionierung des Futters zu erreichen.
Der Grundaufbau einer röhrenförmigen Ultrafiltrationsmembran besteht aus einem porösen Trägerrohr und einer an der Innen- oder Außenwand beschichteten Polymertrennmembran. Zu den gängigen Materialien gehören Polysulfon, Polyethersulfon, Polypropylen und Keramik. Das Futter fließt mit hoher Geschwindigkeit im Kreuzstrom innerhalb oder außerhalb des Rohrs. Unter Druck dringen das Lösungsmittel und die gelösten kleinen Moleküle durch die Membranwand in die Permeatseite ein, während die zurückgehaltenen Feststoffpartikel und Polymere mit dem Konzentrat ausgetragen werden. Aufgrund ihres geräumigen Strömungskanals und der hohen Zufuhrgeschwindigkeit unterdrücken röhrenförmige Ultrafiltrationsmembranen effektiv Konzentrationspolarisation und Membranverschmutzung, wodurch sie sich besonders für komplexe Systeme mit Öl, Flockungsmitteln, hohem Feststoffgehalt oder hoher Viskosität eignen.
Im Vergleich zu herkömmlichen spiralförmig gewickelten oder Hohlfaser-Ultrafiltrationsmembranen bieten röhrenförmige Ultrafiltrationsmembranen erhebliche Vorteile hinsichtlich starker Antifouling-Eigenschaften und einfacher Reinigung und Wartung. Der breite Strömungskanal verringert das Risiko einer Verstopfung durch Partikel, und selbst wenn es zu Verschmutzungen kommt, kann der Fluss durch physikalisches Spülen oder chemische Reinigung schnell wiederhergestellt werden, wodurch die Lebensdauer der Membran verlängert wird. Darüber hinaus stellt die röhrenförmige Struktur relativ geringere Anforderungen an die Vorbehandlung des Futtermittels und kann unter Bedingungen mit großen Schwankungen der Schwebstoffkonzentration stabil arbeiten.
In Anwendungen werden röhrenförmige Ultrafiltrationsmembranen häufig zur Klärung und Konzentration in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie eingesetzt, beispielsweise für Säfte, Milchprodukte und Pflanzenextrakte; bei der Abwasseraufbereitung und Wiederverwendung von aufbereitetem Wasser, zur Tiefenreinigung von biochemischen Abwässern oder Industrieabwässern; im biopharmazeutischen Bereich zur Klärung von Fermentationsbrühen, Proteinkonzentration und -trennung; und in der Chemie- und Bergbauindustrie zur Rückgewinnung von Pigmenten, Farbstoffen, Katalysatoren und zur Schlammkonzentration.
Mit Fortschritten in der Materialtechnologie und der Optimierung des modularen Designs werden röhrenförmige Ultrafiltrationsmembranen immer beliebter, hin zu höherem Durchsatz, stärkerer Korrosionsbeständigkeit und höherer Temperaturbeständigkeit. Ihre Position bei anspruchsvollen Trennaufgaben wird immer stabiler und macht sie zu einer der Schlüsseltechnologien für eine saubere industrielle Produktion und eine effiziente Ressourcennutzung.
