Hohlfaser-UF-Membran: PVDF vs. PES und Durchflussmodi

Banott-Entwicklungsteam | Membranverfahren und Anlagentechnik, Qingdao Banott Environmental Technology Co., Ltd. | Veröffentlicht am 20. August 2026

Bei der UF vor der RO werden Materialauswahl und Durchflussmodus getrennt voneinander festgelegt. PVDF eignet sich für Zulaufmedien, die einer anhaltenden Oxidationsmittelbelastung und aggressiver Rückspülung ausgesetzt sind; PES eignet sich für die Reinigung bei hohen Temperaturen sowie für engere und schärfere Trenngrenzen. Die „Inside-out“-Methode eignet sich für Zufuhren mit geringem Feststoffgehalt; die „Outside-in“-Methode verträgt Fasern und höhere TSS-Werte. Da sich diese beiden Entscheidungen gegenseitig beeinflussen, sollten sie gemeinsam getroffen werden.

Hohlfaser-UF-Membran: PVDF vs. PES und Durchflussmodi

Zwei Entscheidungen werden zu einer zusammengefasst, und genau da liegen die Probleme bei den Spezifikationen

In den meisten Katalogen für UF-Module werden das Polymer und die Durchflusskonfiguration als eine einzige Produktlinie präsentiert: Man wählt eine Modellnummer aus, und beides wird im Paket geliefert. Für ein Planungsbüro, das eine Anlagenspezifikation erstellt, verschleiert diese Bündelung die eigentliche technische Fragestellung, denn das Polymer löst ein chemisches Problem und die Durchflussart ein hydraulisches Problem, und dasselbe Speisewasser kann diese beiden Lösungen in unterschiedliche Richtungen lenken.

Ein Beispiel hierfür ist Oberflächenwasser mit hoher Trübung, saisonalem Algenbefall und einer chlorierten Rohwasserleitung. Das Chlor wirkt sich in einer bestimmten Weise auf das Material aus; die Feststoffe und Fadenalgen hingegen beeinflussen die Konfiguration in anderer Weise. Wenn die Spezifikation diese Faktoren als eine einzige Option behandelt, wird eine der beiden Einschränkungen stillschweigend außer Acht gelassen.

Im weiteren Verlauf dieses Artikels werden sie voneinander getrennt und anschließend anhand von vier Fütterungsszenarien wieder miteinander verglichen.

PVDF vs. PES: Die Eigenschaften, die ein Design verändern

Beide Polymere kommen in der gesamten UF-Anlage zum Einsatz und werden in modifizierter oder gemischter Form und nicht als reines Basis-Harz geliefert. Die Unterschiede, die sich in den Anlagenspezifikationen niederschlagen, betreffen die chemische Beständigkeit, das mechanische Verhalten bei der Rückspülung sowie die thermischen Grenzwerte während der Reinigung.

Zwei Punkte verdienen besondere Beachtung, da sie bei der Klärung von Ausschreibungsfragen häufig zur Diskussion stehen.

Erstens versagen die Vergussmasse und das Gehäuse in der Regel vor der Faser. Eine PES-Faser, die für eine hohe Temperatur ausgelegt ist und in ein Modul eingebaut wird, das mit einer Vergussmasse mit niedrigerer Temperaturbeständigkeit vergossen ist, führt dazu, dass die Belastungsgrenze des Moduls durch die Vergussmasse bestimmt wird. Legen Sie die Belastungsgrenze auf Modulebene fest und verlangen Sie vom Lieferanten, anzugeben, welche Komponente diese bestimmt.

Zweitens ist die Angabe “chlorbeständig” ohne Angabe eines ppm-Stunden-Werts keine Spezifikation. Erkundigen Sie sich nach den Expositionsbedingungen: Konzentration, Kontaktmuster, Temperatur sowie dem Flux- oder Bubble-Point-Retentionskriterium, anhand dessen das Ende der Lebensdauer definiert wird. Zwei Anbieter können beide “chlorbeständig” angeben und dabei Toleranzen meinen, die sich um eine Größenordnung unterscheiden.

Wenn die Materialauswahl bereits für Sie getroffen wurde

In diesen Situationen wird das Polymer effektiv festgelegt und nicht ausgewählt:

1. Das Zulaufmedium enthält kontinuierlich freies Chlor oder Chloramin, das nicht bereits im vorgelagerten Bereich entfernt werden kann. Das Material muss für eine dauerhafte Einwirkung von Oxidationsmitteln geeignet sein.
2. Das Werk standardisiert die CIP-Reinigung mit heißer Lauge, da die Ablagerungen proteinhaltig sind oder anderweitig überwiegend aus organischen Stoffen bestehen.
3. Das Modul muss ein Jahrzehnt lang der täglichen Luftabtragung in der Auslegungsintensität standhalten, und der Betreiber wird diese nicht abschwächen.
4. Im Zulauf ist eine Spurenmenge an Lösungsmittel vorhanden. Dann geht es nicht mehr um die Frage „PVDF oder PES“, sondern darum, ob eine polymere Ultrafiltration überhaupt geeignet ist.
5. Eine bestehende Anlage wird nachgerüstet, und das Ersatzmodul muss zur Geometrie des installierten Racks passen, wodurch die Auswahl an verfügbaren Materialien auf das Angebot der kompatiblen Modulreihe beschränkt ist.

Hohlfaser-UF-Membran: PVDF vs. PES und Durchflussmodi

Von innen nach außen oder von außen nach innen? Das hängt von den Feststoffen im Futter ab

Der Durchflussmodus bestimmt, wo sich Feststoffe ansammeln und wie diese entfernt werden, was wiederum ausschlaggebend dafür ist, welche Vorfilterung Sie stromaufwärts vorsehen müssen.

Die Asymmetrie beim Ausfall ist wichtiger als der Leistungsvergleich. Ein Inside-Out-Modul, bei dem es zu einer Umgehung des Siebs kommt, kann bereits in einer einzigen Schicht dauerhaft an Kapazität verlieren. Ein „Outside-in“-Modul, bei dem es zu einer unzureichenden Durchspülung kommt, verliert allmählich an Kapazität und erholt sich in der Regel durch eine angepasste Reinigungsroutine. Für ein Planungsbüro, das die Planungshaftung trägt, ist dieser Unterschied in der Wiederherstellbarkeit nach einem Ausfall wertvoller als ein geringer Unterschied in der Packungsdichte.

Anpassung von Material und Verfahren an vier Zuführungsfälle

Im Vergleich zu dem bei Membranmodul-Anbietern üblichen katalogorientierten Ansatz, bei dem eine Modellnummer der erforderlichen Durchflussrate zugeordnet wird und das Material dem der jeweiligen Produktreihe entspricht, geht dieser Ansatz von der Chemie des Zulaufs und der Reinigungsstrategie aus und passt das Modul daran an. Dies führt zu einer ausführlicheren Spezifikation und weniger Klärungsrunden.

Das Missverständnis, das sich in den meisten Ausschreibungsunterlagen hartnäckig hält: Die Angaben zur Porengröße sind nicht vergleichbar

Für fast jedes auf dem Markt erhältliche UF-Modul werden die Porengröße und die Molekulargewichtsgrenze angegeben, und Ingenieure vergleichen diese Werte routinemäßig zwischen verschiedenen Anbietern, als ob die Zahlen eine einheitliche Definition hätten. Das ist jedoch nicht der Fall.

Die nominalen Porengrößen bei der Ultrafiltration (UF) werden in der Regel mit Werten zwischen etwa 0,01 und 0,1 µm angegeben, doch hängt der Wert von dem zur Ermittlung herangezogenen Test ab: Welches Partikel oder Makromolekül, in welcher Konzentration, bei welcher Rückhalteschwelle und ob es sich um einen nominalen oder absoluten Wert handelt. Eine nominale Porengröße von 0,03 µm bei einem Hersteller und eine nominale Porengröße von 0,03 µm bei einem anderen Hersteller können messbar unterschiedliche Rückhaltekurven beschreiben.

Für ein Konstruktionsdokument hat dies praktische Konsequenzen. Wenn eine Spezifikation wie “Porengröße ≤ 0,03 µm” formuliert ist, kann jeder Anbieter diese auf dem Papier erfüllen. Formulieren Sie die Anforderung stattdessen als Rückhaltevermögen: Trübung und SDI am UF-Auslass unter den angegebenen Zufuhrbedingungen, ergänzt durch ein Verfahren zur Integritätsprüfung und ein Bestehenskriterium. Diese Version lässt sich bei der Inbetriebnahme prüfen.

Die gleiche Argumentation gilt für den Auslegungsdurchsatz. Ein Durchsatzwert ohne Temperaturangabe, ohne TMP-Grenzwert und ohne Berücksichtigung von Ablagerungen ist lediglich ein Marketingwert. Verlangen Sie den Durchsatz bei Referenztemperatur unter Angabe der Grundlage für die Temperaturkorrektur.

Acht Felder, die bei der Anforderung eines UF-Datenblatts anzugeben sind

Senden Sie diese Liste zusammen mit der Anfrage, anstatt sich mit einem allgemeinen Katalogblatt zufrieden zu geben. Das verkürzt die Bewertung und macht deutlich, welche Lieferanten über echte Testdaten verfügen.

1. Membranmaterial, einschließlich der Angabe, ob es sich bei der hydrophilen Modifizierung um eine Mischung oder eine Oberflächenbehandlung handelt und ob diese dauerhaft ist oder sich allmählich abbaut.
2. Durchflussmodus und Konfiguration: Inside-Out oder Outside-In, unter Druck oder getaucht, sowie der Innendurchmesser der Faser bei Inside-Out-Modulen.
3. Nennleistung unter Angabe der Prüfbedingungen: Testorganismus, Konzentration und Rückhalteschwelle.
4. Auslegungsdurchfluss bei Referenztemperatur unter Anwendung der Temperaturkorrekturmethode und der Berücksichtigung von Ablagerungen.
5. Betriebs- und maximaler TMP sowie der Rückspüldruckgrenzwert und der maximal zulässige Transmembran-Gegendruck.
6. Chemische Verträglichkeit, ausgedrückt als kumulative Exposition: Chlor in ppm-Stunden, pH-Bereich bei CIP-Temperatur und maximale CIP-Temperatur auf Modulebene.
7. Abmessungen des Moduls, Nutzfläche, Anschlussgrößen und Rack-Kompatibilität, falls es sich um ein Ersatzteil handelt.
8. CIP-Protokoll: Chemikalien, Abfolge, Einwirkzeit, in der Flussdiagramm-Abbildung zugrunde gelegte Häufigkeit sowie die nach jeder Reinigung erwartete Flusswiederherstellung.
9. Prüfverfahren zur Überprüfung der Dichtheit und das vom Lieferanten bei der Inbetriebnahme akzeptierte Bestehenskriterium.
10. Erwartete Lebensdauer der Membran unter den angegebenen Betriebsbedingungen sowie die Grundlage für diese Angabe.

Die Punkte 6, 8 und 10 hängen miteinander zusammen. Ein Membran-Lebensdauerwert, der nicht an ein bestimmtes Reinigungsverfahren und eine bestimmte chemische Belastung gebunden ist, kann nicht bewertet werden und lässt sich später auch nicht durchsetzen.

Hohlfaser-UF-Membran: PVDF vs. PES und Durchflussmodi

Banott-Hohlfaser-UF-Membran: Dokumentierter Anwendungsbereich und anzufragende Bereiche

Der Banott Hohlfaser-UF-Membranserie wird in verschiedenen Membranmaterialien und Durchflussmodi angeboten und nicht in einer einzigen festen Konfiguration, was bedeutet, dass die oben beschriebene Auswahllogik bereits in der Anfragephase direkt zur Anwendung kommt und nicht durch eine bestimmte Produktlinie eingeschränkt ist. Die veröffentlichte Einsatzpositionierung ist die Niederdruckfiltration zur Entfernung von Schwebstoffen, Kolloiden und Mikroorganismen, entweder als eigenständige Reinigungsstufe oder als Vorbehandlung vor der Umkehrosmose (RO). Im weiteren Anwendungsspektrum von Banott deckt derselbe Anbieter auch RO-Membranen, EDI-Module, MBR-Module, sowie Pflanzen in Kübeln, sodass eine hier festgelegte UF-Stufe über eine einzige technische Schnittstelle in die nachgelagerte Anlage integriert werden kann.

Für ein Planungsinstitut besteht der praktische Schritt darin, zusammen mit den oben aufgeführten zehn Feldern die Analyse der Zulaufwasserwerte und die geforderte Qualität des UF-Ausflusses mit der Anfrage zu übermitteln. Der von Banott angegebene Planungsansatz geht von den Zuflussdaten und dem angestrebten Abwasserstandard aus und nicht von einer Modellnummer aus dem Katalog; daher ist das für einen definierten Zufluss erstellte Datenblatt nützlicher als ein allgemeines Serienblatt. Laut einer von Banott selbst veröffentlichten Erklärung zu seinem Wasseraufbereitungsteam verfügt die Gruppe über fast zwei Jahrzehnte Erfahrung in der Ultrafiltrations-Membrantrenntechnologie und deren technischer Anwendung; nutzen Sie diese Ansprechpartner im technischen Bereich in der Vorverkaufsphase, wozu es ja schließlich da ist.

Wo dieser Vergleich seinen Nutzen verliert

Die Auswahl des Materials und der Strömungsart grenzt die Möglichkeiten ein. Drei Faktoren, die für die tatsächliche Leistung der Anlage entscheidend sind, werden dadurch jedoch nicht geklärt und müssen separat behandelt werden.

Ob bei Ihrem spezifischen Einsatzmaterial eine Umkehrbarkeit der Verschmutzung gegeben ist, lässt sich nur durch einen Pilotversuch feststellen. Ein dreiwöchiger Pilotversuch, bei dem die Flux-Erholung nach jedem CIP-Vorgang gemessen wird, liefert mehr Erkenntnisse als jeder Vergleich von Datenblättern, denn entscheidend ist nicht der Flux am ersten Tag, sondern der Flux, den das Modul nach zwanzig Reinigungszyklen noch aufweist.

Die Energiekosten für Belüftung und Rückspülung bei „Outside-In“-Konfigurationen sollten bereits vor der Auswahl des Moduls in das OPEX-Modell einkalkuliert werden, nicht erst danach. Bei Wiederverwendungsanwendungen können die Kosten für die Spülluft einen größeren Posten im Betriebsbudget ausmachen als die Kosten für die Förderpumpen.

Schließlich stellt die Schnittstelle zur nachgeschalteten Umkehrosmose-Stufe Anforderungen, auf die in UF-Datenblättern selten direkt eingegangen wird: SDI-Zielwert am Umkehrosmose-Einlass, zulässiger Restgehalt an Oxidationsmitteln und die Art und Weise, wie ein Integritätsversagen der UF erkannt wird, bevor es die Umkehrosmose-Elemente erreicht. Diese Schnittstelle – und nicht die Wahl des Polymers – ist in der Regel der Grund dafür, dass eine UF-RO-Anlage hinter den Erwartungen zurückbleibt.

FAQ

F: Ist PVDF bei chloriertem Speisewasser immer die bessere Wahl?

A: Im Allgemeinen ist dies die sicherere Standardwahl bei anhaltender Exposition gegenüber Oxidationsmitteln, doch ausschlaggebend sind die vom Hersteller angegebene kumulative ppm-Stunden-Bewertung und die damit verbundene Definition der Lebensdauer – nicht die Bezeichnung des Polymers. Ein gut modifiziertes PES-Modul mit einer dokumentierten Expositionsbewertung kann geeignet sein, wenn die Dosierung intermittierend und kontrolliert erfolgt.

F: Kann ich „Inside-Out“ für die Wiederverwendung von Sekundärabwasser festlegen?

A: Das ist zwar möglich, verlagert das Risiko jedoch in den Vorfilterbereich. Man bräuchte ein Feinsieb, dessen Maschenweite auf den Innendurchmesser der Faser abgestimmt ist, sowie eine Strategie für den Fall, dass der Filter bei einer Störung umgangen wird. Das „Outside-in“-Verfahren toleriert faserige Feststoffe ohne diese Abhängigkeit, weshalb es bei Wiederverwendungsanwendungen häufiger zum Einsatz kommt.

F: Wie kann ich die Angaben zur Porengröße zweier Anbieter miteinander vergleichen?

A: Sie können die Zahlen nicht direkt miteinander vergleichen, es sei denn, beide geben dieselbe Prüfgrundlage an. Fragen Sie jeden Lieferanten nach der Testart, der Konzentration und dem Ausschlussgrenzwert, die hinter der Zahl stehen, und vergleichen Sie stattdessen anhand der Leistungskriterien am Auslass: Trübung, SDI und das Bestehenskriterium des Integritätstests.

F: Hat der Durchflussmodus Auswirkungen darauf, wie die UF-Stufe stromaufwärts dargestellt wird?

A: Ja. Bei der „Inside-out“-Methode ist ein Sieb erforderlich, dessen Maschenweite auf den Innendurchmesser der Faser abgestimmt ist, und dies muss im P&ID-Diagramm ausgewiesen sein. Bei der „Outside-in“-Methode ist in der Regel ein gröberes Sieb zulässig, allerdings ist eine Spülluftzufuhr erforderlich, die im Belüftungsplan und in der Liste der elektrischen Lasten aufgeführt ist.

F: Welche UF-Spezifikationen veröffentlicht Banott, und was muss angefordert werden?

A: Die veröffentlichten Serienangaben umfassen Informationen zur Materialauswahl und zur Verfügbarkeit der Durchflussmodi, zum Niederdruckbetrieb sowie zur Einsatzpositionierung als eigenständige Reinigungsanlage oder als RO-Vorbehandlung. Angaben zu Porengröße oder MWCO, Nennfluss, Modulmodellen und effektiven Flächen sowie zu den Preisen werden nicht veröffentlicht und werden auf Anfrage auf der Grundlage einer angegebenen Speisewasseranalyse bereitgestellt.

F: Sollte die Wahl des UF-Materials vor oder nach der Dimensionierung der RO-Stufe getroffen werden?

A: In den meisten Fällen vorher. Die Anforderungen an den UF-Auslass richten sich nach den Anforderungen am RO-Einlass, sodass die RO-Stufe das Ziel vorgibt, das die UF-Stufe erreichen muss. Die Strategie zum Umgang mit Oxidationsmitteln muss jedoch für beide Stufen gemeinsam festgelegt werden, da die RO-Membranen vor freiem Chlor geschützt werden müssen, unabhängig davon, was das UF-Material verträgt.