Sperreffekt

Der Sperreffekt oder Sperr-Effekt (englisch interception) ist ein für die Filtration bedeutender physikalischer Effekt. Er wird in der deutschsprachigen Fachliteratur auch als Interzeption bezeichnet.[1]

Mechanismus

Der Sperreffekt beruht darauf, dass die Bewegung des Masseschwerpunktes eines abzuscheidenden Partikels zwar an der Filterfaser vorbeiführt, das Partikel aufgrund seiner geometrischen Ausdehnung dennoch auf die Faser auftrifft[1][2] und durch Adhäsion haften bleibt.

Mit größer werdendem Partikeldurchmesser steigt die Wahrscheinlichkeit des Kontakts zwischen Partikel und Faser.[3] Dies beschreibt der Sperreffektparameter R:[3]

${\displaystyle R={\frac {D_{\mathrm {P} }}{D_{\mathrm {F} }}}}$

mit

• dem Partikeldurchmesser ${\displaystyle D_{\mathrm {P} }}$
• dem Faserdurchmesser ${\displaystyle D_{\mathrm {F} }}$.

Insbesondere bei Oberflächenfiltern mit vorhandenem Filterkuchen ist der Sperreffekt der dominierende Abscheidemechanismus.[4] Aber auch bei Tiefenfiltern ist er von Bedeutung.[3] Dort ist er bei Partikeldurchmessern größer ca. 0,1 µm als Abscheidemechanismus wahrnehmbar und zusammen mit der Trägheit ab einem Partikeldurchmesser größer ca. 0,4 µm der vorherrschende Mechanismus.[1]

Weitere Begriffsverwendungen

Als Sperreffekt wird in der Halbleitertechnik auch teilweise der Schottky-Effekt (bzw. Sperrschichteffekt oder Gleichrichtereffekt) bezeichnet.

Weiterhin wird damit zudem die z. B. bei Nafion auftretende selektive Leitfähigkeit für Protonen und andere Kationen (Sperreffekt für Anionen), d. h. ein Diffusionsverhalten in Abhängigkeit von der Ionenladung, benannt.

Einzelnachweise

1. Albert Hellmann, Kilian Schmidt, Siegfried Ripperger, Christoph Thelen, Carsten Möhlmann: Bestimmung der Abscheidewirkung von faserförmigen Filtermedien gegenüber ultrafeinen Partikeln. In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. 72, Nr. 11/12, 2012, ISSN 0949-8036, S. 484–488.
2. Orest Lastow, Albert Podgorski: Single-Fiber Collection Efficiency. In: Kvetoslav R. Spurny: Advances in Aerosol Filtration. Lewis Publishers, Boca Raton 1998, ISBN 0-87371-830-5, S. 27.
3. VDI 3677 Blatt 2:2004-02 Filternde Abscheider; Tiefenfilter aus Fasern (Filtering separators; Depth fiber filters). Beuth Verlag, Berlin. S. 14.
4. VDI 3677 Blatt 1:2010-11 Filternde Abscheider; Oberflächenfilter (Filtering separators; Surface filters). Beuth Verlag, Berlin. S. 7.