Magnete machen Wasser sauber

News: Magnete machen Wasser sauber

Ein neuartiges Magnetfilter soll die Qualität industrieller Prozesswässer verbessern sowie die Entsorgung von Abwässern wirtschaftlicher machen. Mittels magnetischer Filtration können nicht nur magnetische Feinstpartikel abgeschieden werden, sondern, in Kombination mit einem Flockungsprozess, auch Trübstoffe, Kolloide und gelöste Stoffe. Ein auf Basis starker Permanentmagnete entwickelter Prototyp hat die Vorzüge des Verfahrens eindrucksvoll unter Beweis gestellt: Neben niedrigen Investitions- und Betriebskosten überzeugt das Verfahren durch geringen Platzbedarf.

Kommunale und industrielle Abwässer enthalten nicht nur gelöste Schadstoffe, sondern oftmals auch eine große Zahl von Partikeln in unterschiedlichen Größen. Die Abtrennung dieser Partikel, insbesondere der Feinstfraktion im Größenbereich einiger Mikrometer (Millionstel Meter), war bisher nur mit hohem Aufwand – und damit hohen Kosten – möglich. Hier setzt ein neuartiges Magnetfilter an, das Wissenschaftler des Forschungszentrums Karlsruhe entwickelt haben.

Das Filter basiert auf dem Prinzip der Hochgradienten-Magnetseparation. Durch ein spezielles Drahtgeflecht können die auf die Partikel einwirkenden Magnetkräfte auf mehr als das Hundertfache der Erdanziehung verstärkt werden. Durchströmen partikelhaltige Wässer ein solches Filter, werden selbst schwach magnetische Teilchen mit Durchmessern von wenigen Mikrometern mit hoher Effizienz an dem Drahtgeflecht zurückgehalten.

Das für den Betrieb derartiger Filter benötigte Magnetfeld wird üblicherweise durch große Elektromagnete erzeugt. Im Gegensatz hierzu basiert das am Forschungszentrum Karlsruhe entwickelte Magnetfilter auf leistungsstarken Permanentmagneten. Da sich diese Magnete naturgemäß bei der Abreinigung des Filters nicht ausschalten lassen, wurde das Drahtgeflecht in Segmente unterteilt und in einem drehbaren Filterrad, dem so genannten Karussell, fixiert. Durch eine Drehung des Karussells ist es möglich, mit Partikeln beladene Segmente aus dem Magnetfeldbereich zu bewegen und mit einem kurzen Spülstoß effektiv abzureinigen. Da die Spülvorrichtung gegenüber dem Filterbereich abgedichtet ist, kann der Filtervorgang auch während der Abreinigung kontinuierlich fortgesetzt werden.

Die im Forschungszentrum aufgebaute Pilotanlage hat einen Durchsatz von etwa fünf Kubikmeter pro Stunde, ein Filter für einen Durchsatz von 150 Kubikmeter pro Stunde ist konzipiert. Die modulare Bauweise erlaubt leicht Kapazitätsanpassungen: Bei Bedarf können mehrere Filterräder parallel eingesetzt werden. Durch Integration einer Flockungsstufe und Zugabe geringer Mengen von Magnetit lassen sich außerdem auch unmagnetische Partikel wie Trübstoffe und Kolloide aus den Abwässern herausfiltern.

"Durch die Verwendung von Permanentmagneten sind die Investitions- und Betriebskosten für das Magnetfilter vergleichsweise niedrig", erläutert Matthias Franzreb, der das Filter im Bereich Wasser- und Geotechnologie des Instituts für Technische Chemie entwickelt hat. "Wegen der hohen Effizienz der Magnetfiltration kann das Filter außerdem sehr kompakt aufgebaut und damit auch in vorhandene Anlagen eingebaut werden, wenn wenig Platz zur Verfügung steht."

Anwendung findet das Verfahren in der Reinigung von Prozesswässern der Stahl-, Hütten- und Automobilindustrie sowie bei der Filterung von Kühlschmierstoff- und Schleifschlämmen. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Abtrennung funktionalisierter magnetischer Mikropartikel im Rahmen biotechnologischer Produktionsverfahren der chemischen Industrie.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 12.3.1999
"Abwasserkosten in Europa"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Ticker vom 2.11.1998
"Filtern mit Fasern"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)