Praxisbezogene Untersuchungen

Ergebnisse und Diskussion

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Aussage ableiten. Dennoch ist der Trend hin zu längeren Durchlaufzeiten bei stärkeren Polymerschichten eindeutig erkennbar.

Vergleicht man die hier erhaltenen Ergebnisse hinsichtlich der Filtereffizienz η mit den Werten von MG231007 in Tabelle 3-46, so sind die Filtrationsleistungen der in beiden Fällen aus einer Polyamid 6-Lösung mit 19 % hergestellten Proben vergleichbar.

Allerdings wurde bei MG211007 ein η-Wert von 0,9 erst bei einem Flächengewicht von 0,51 g m² erreicht. Dies bestätigte die Erfahrung, dass die durch Wägen bestimmten Flächengewichte ein wenig zu hoch ausfielen.

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Vlieses, durch den das Wasser geflossen war und dem Teil, der unter dem Rand der Apparatur lag abgebildet. Am unteren Rand der Aufnahme ist deutlich zu erkennen, dass Material, das aus dem Wasser stammte, abfiltriert worden war. Aufnahme C wiederum zeigt diese Ablagerungen, also den Filterkuchen, bei einer höheren Vergrößerung. Über die Zusammensetzung des Filterkuchens konnten keine Aussagen gewonnen werden, jedoch legen die Form der Partikel und die rotbraune Färbung des Filterkuchens nahe, dass es sich um mineralische Materialien wie Rost handelte. Bei den auf Aufnahme D erkennbaren Strukturen, die nach dem Entfernen des Filterkuchens sichtbar geworden Waren, könnte es sich allerdings um Bakterien handeln. Aufnahme D zeigt zudem auch, dass die Fasern des Vlieses beim Filtrationsprozess offensichtlich nicht beschädigt worden waren.

Dies legte die Vermutung nahe, dass im Betrieb eines solchen Filters der Filterkuchen eventuell durch einen gegenläufigen Druckimpuls weggespült werden und die Einsatzdauer des Filters verlängert werden könnte.

In einem nächsten Schritt sollte die Beständigkeit der Filter untersucht werden. Hierzu sollte eine große Menge Wasser durch die Filter geleitet und anschließend mit Hilfe einer Bakteriensuspension überprüft werden, ob eine Filterwirkung noch gegeben war. Anstelle von Filterpapier wurde die hierbei verwendete Probe MG030809b auf ein Polyestergewebe mit der Bezeichnung Reemay 2214 gesponnen. Es wurde eine Polyamid 6-Lösung der Konzentration 15 % verwendet. Gesponnen wurde auf die mit dem Gewebe belegte, walzenförmige Gegenelektrode. Die Filtereffizienz wurde vor dem Test mit einer E. coli Suspension überprüft und zu η = 1 bestimmt.

Da die bisher verwendete Apparatur den Drücken, die die Filtration einer größeren Menge Wasser in einer akzeptablen Zeit benötigte nicht gewachsen war, wurden speziell zu diesem Zweck entworfene Apparaturen eingesetzt. Diese bestanden im Wesentlichen aus einem zerlegbaren Gehäuse aus Stahl, in das eine Halterung aus PVC eingelegt werden konnte, die das zu testende Filtervlies enthielt.

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A B

C D

Abbildung 3-47: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von MG010808c. Dabei zeigt Aufnahme A das Vlies vor dem Filtertest. Aufnahme B zeigt den Bereich des Überganges des vom Wasser durchflossen Teils, zum nicht durchflossenen Bereich. Aufnahme C zeigt den Filterkuchen, Aufnahme D das Vlies nach dem Entfernen des Filterkuchens.

Als Druckquelle diente das Leitungswasser selbst. Bei dem verwendeten PVC-Einsatz betrug die aktive Filterfläche 12,6 cm². Die Apparatur wurde mit der Wasserleitung verbunden und der Druck so gewählt, dass ein steter Wasserfluss aus dem Auslass der Apparatur erkennbar war. Nach sechs Stunden und 940 L Wasser wurde der Versuch beendet die Durchflussrate lag über den gesamten Versuch gemittelt bei 2,6 L min^-1. Nach der Entnahme aus der Apparatur war auf der Filtermembran ein dicker, rotbrauner Filterkuchen zu erkennen. Um auf eine noch vorhandene Filterwirkung gegenüber Bakterien und somit die Integrität des Filters zu überprüfen, wurden 20 Milliliter einer E. coli Suspension durch die Membran gegeben. Die verwendete Suspension hatte eine Konzentration von mehreren Millionen Zellen pro Milliliter. Hierbei wurde auf die

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Abschnitt 3.4.5 verwendete Apparatur zum Einsatz. Zunächst wurde Versucht, die Integrität ohne die Entnahme des Vlieses aus der PVC-Halterung zu prüfen, da die Möglichkeit diese dabei zu beschädigen ausgeschlossen werden sollte. Es konnte jedoch keine Filtrationsleistung festgestellt werden, was vermuten ließ, dass die zu filtrierende Lösung das Vlies umgangen hatte. Aus diesem Grund wurde das Vlies vorsichtig entnommen und wie in den Versuchen in Abschnitt 3.4.5 auf den Träger gelegt. Es fanden sich 500 KBE in 0,1 mL Filtrat. Dies entsprach zwar bereits einer sehr guten Filtrationsleistung, war jedoch noch nicht die angestrebte Reduktion auf Null. Es Bestand jedoch die Möglichkeit, dass die Zellen von der eventuell beim Versuch, die nicht der PVC-Halterung entnommene Membran zu testen kontaminierten Unterseite des Vlieses stammten. Eine eventuelle größere Beschädigung am Vlies konnte jedoch bereits an dieser Stelle ausgeschlossen werden, das die Zahl der KBE im Filtrat hier wesentlich höher gewesen wäre.

Der Versuch wurde mit einer leicht modifizierten Apparatur wiederholt. Diese bestand ebenfalls aus einem Edelstahlgehäuse. Auch wurde die PVC-Halterung für das Filtervlies leicht modifiziert. Da nicht ausgeschlossen werden konnte, dass bei der zuvor verwendeten Apparatur Wasser die PVC-Halterung und somit das Filtervlies umgehen konnte, wurde die Apparatur einer Dichtigkeitsprüfung unterzogen. Hierzu wurde eine PVC-Halterung eingesetzt, die statt eines Vlieses eine Barriere enthielt, die Außenseite wurde mit Fluorescein-Natriumsalz beschichtet. An der PVC-Halterung vorbei fließendes Wasser wäre dadurch intensiv gefärbt worden. Die Apparatur wurde mit der Wasserleitung verbunden und dem vollen Leitungsdruck belastet, der mit einem Druckmesser verfolgt wurde. Während des Testes wurde die Apparatur mit maximal 4,5 bar belastet. Es konnte kein austretendes, grün gefärbtes Wasser gefunden werden. Dies war ein Beleg dafür, dass die modifizierte Apparatur alles Wasser durch die PVC-Halterung leitete.

Zur Durchführung des eigentlichen Tests wurde die PVC-Halterung mit einem Filtervlies aus der Charge MG030809a. Das Vlies war aus einer Polyamid 6-Lösung der Konzentration 15 % hergestellt worden. Als Filtereffizienz wurde η = 1 ermittelt. Die Apparatur wurde mit der Wasserleitung verbunden und mit dem vollen Druck belastet. Der Leitungsdruck wurde mit einem Druckmesser verfolgt und schwankte zwischen 2,5 und

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5 bar. Nach 7,5 Stunden hatten rund 1000 L das Vlies durchflossen, was einer durchschnittlichen Flussrate von 2,2 L min^-1 entsprach. Eine Verlangsamung der Flussrate mit der Zeit konnte nicht festgestellt werden. Wie bei den vorangegangenen Versuchen hatte sich ein bräunlicher Filterkuchen abgeschieden.

Um zu Überprüfen, ob das Filtervlies eventuell beschädigt worden war und seine Filtereffizienz teilweise verloren hatte, wurde das Restwasser aus der Apparatur entfernt und durch eine Suspension von E. coli ersetzt. Anschließend wurde die Apparatur erneut mit der Wasserleitung verbunden und die Bakteriensuspension mit Hilfe des Wasserdruckes durch das Vlies gepresst. Im aufgefangenen Filtrat konnten keine E. coli Bakterien nachgewiesen werden. Die auf einer Agarplatte ausgestrichene Probe des Filterkuchens hingegen zeigte heftiges Wachstum der Bakterien.