Filtration kleiner Partikel in kompaktem Filtermaterial



In der Luft schwebende Staubteilchen können viele Effekte haben. So können sie die Gesundheit beeinträchtigen, das Klima verändern oder die Produktion elektronischer Bauteile stören. Die effektive Abscheidung solcher Teilchen im Größenbereich zwischen fünf Nanometern und 100 Mikrometern ist daher von großer Bedeutung, auch in der Technik. Große Teilchen mit mehr als einem Mikrometer Durchmesser unterliegen der Schwerkraft. Kleine Teilchen von weniger als 0,1 Mikrometer hingegen werden aufgrund ihrer geringen Masse durch bewegte Gasmoleküle angestoßen und somit zum Schweben gebracht.

Im dem Größenbereich, der dazwischen liegt, ist die Wahrscheinlichkeit am größten, das die Partikel einem Filter "entkommen". Hier wirken beide Mechanismen, aber ihre Wirkung summiert sich nicht. Als weitere Komplikation kommt hinzu, dass viele Partikel elektrisch geladen sind und diese Ladung auf die Filter übertragen. Dies stellt einen weiteren Abscheidemechanismus dar, der die anderen überlagert. Durch gezielte Auf- und Entladung der Partikel kann dieser elektrische Effekt im Labor untersucht werden. Den Schwerkrafteinfluss hingegen kann man auf diese Weise nicht bestimmen.

Ziel des Experiments ist es daher, während der Parabeln den Einfluss der Schwerkraft auf die Partikelabscheidung kurzzeitig weitgehend auszuschalten, beziehungsweise diesen während der darauf folgenden Hyper-G-Phase mit 1,8-facher Schwerkraft zu verstärken. Dadurch können die Wissenschaftler die gegenseitige Beeinflussung der verschiedenen Abscheidemechansimen bei verschiedenen Partikelgrößen, Ladungs-, Strömungs- und Gravitationsverhältnissen charakterisieren.

Die Ergebnisse der Experimente an realen Filtern sollen auch mit Simulations-Rechnungen an idealisierten Filtern verglichen werden. Als Konsequenz erwarten die Forscher Hinweise für die Konstruktion besserer Filter.


Contact
PD Dr. Werner Holländer
Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin

Tel: +49 0511 5350-117

E-Mail: werner.hollaender@item.fraunhofer.de
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