In der Membrantechnik bezieht sich der Begriff Flux (J) auf den Durchfluss von Flüssigkeit durch eine Membran hindurch. Es ist ein Mass an Flüssigkeit, die pro Zeiteinheit durch die Membran transportiert werden. Der Flux setzt den absoluten hydraulischen Fluss [L/h] ins Verhältnis zur aktiven Membranfläche [m2], die zur Filtration genutzt wird.
Der Flux wird üblicherweise in Einheiten wie Liter pro Quadratmeter pro Stunde [L/(m² · h)] oder Kubikmeter pro Quadratmeter pro Tag [m³/(m² · d)] angegeben. Die Angabe erfolgt allerdings oft vereinfacht, als [lmh]. Dabei steht lmh für [L·m-2·h-1)] .
Der Permeatfluss J gibt die Geschwindigkeit des Massentransports pro Einheit Membranfläche und Zeit an.
Der durchschnittliche Flux ist definiert als der Flux über einen längeren Zeitraum, zum Beispiel über einige Stunden.
Bei der Ultrafiltration bleibt der Transmembrandruck (TMP) stabil, solange die Crossflow-Effekte ausreichend fluxmindernde Substanzen von der Membranoberfläche entfernen, um die Anlagerung während des Filtrationsprozesses zu kompensieren. Wenn der Flux jedoch ein bestimmtes Niveau – den "kritischen Flux" – überschreitet, lagern sich mehr Stoffe an der Membran an, als durch die Rücktransporte entfernt werden können. Die Folge ist ein steigender Transmembrandruck innerhalb von Minuten oder Stunden, da die zunehmende Schicht auch den Filtrationswiderstand erhöht. Der kritische Flux hängt stark von Temperatur und → Viskosität , aber auch von modulspezifischen Parametern und der Modulgeometrie ab.
Wenn eine Membran bei oder unterhalb ihres kritischen Fluxes betrieben wird, ist das Anwachsen der Deckschicht gering und die Membran kann ihre Leistung über einen längeren Zeitraum beibehalten. Wird eine Membran jedoch oberhalb ihres kritischen Fluxes betrieben, wächst die Deckschicht und die Leistung der Membran nimmt mit der Zeit ab.
Der kritische Flux wird von mehreren Faktoren beeinflusst, darunter die Eigenschaften der Einsatzlösung, das Membranmaterial und die Struktur sowie die Betriebsbedingungen wie → Transmembrandruck, Querströmungsgeschwindigkeit und Temperatur.
Die Bestimmung des kritischen Fluxes für eine Membran erfolgt in der Regel durch experimentelle Tests, bei denen die Membran bei verschiedenen Durchflussraten betrieben und die Verschmutzungsrate gemessen wird. Der kritische Flux kann auch mit Hilfe von mathematischen Modellen geschätzt werden, aber diese Modelle sind nicht immer genau, so dass in der Regel experimentelle Tests erforderlich sind, um den kritischen Flusswert zu bestätigen.
Die Kenntnis des kritischen Fluxes ist eine wichtige Grösse für die Auslegung, den Betrieb und die Optimierung von Membranfiltrationssystemen besonders wenn Proteine in der Lösung sind.
Der "Fluxabfall" ist ein Begriff, der in der Membrantechnik verwendet wird und sich auf den Rückgang des Flusses durch eine Membran bezieht.
Der Rückgang des Fluxes ist ein Merkmal aller Filtrationsprozesse. Weil sich die zurückgehaltenen Stoffe an (in) der Membran anreichern, wird der Transport von Lösungsmittel erschwert, was zu einem Rückgang der Permeatleistung führt.
Die Anreicherung von Material an/in der Membran ist also ein natürlicher Vorgang während der Filtration.
Es gilt allerdings zu unterscheiden zwischen einem Rückgang des Flux aufgrund einer reversiblen Anreicherung von gelösten Stoffen (wie bei der Konzentrationspolarisation ) und einer Verschmutzung (Fouling ).