Fouling ist die Ablagerung unerwünschter Materialien auf der äusseren und/oder inneren Oberfläche einer Membran während der Filtration. Fouling führt zu einem Rückgang des Durchflusses im Laufe der Zeit, wenn alle Betriebsparameter wie Druck, Durchflussmenge, Temperatur und Konzentration des Einsatzmaterials konstant gehalten werden.
Fouling kann durch eine Vielzahl von Faktoren verursacht werden. Ausschlaggebend sind die Eigenschaften der Feed-Lösung, die Betriebsbedingungen und die Eigenschaften der Membran selbst.
Zu den physikalischen und chemischen Wechselwirkungen zwischen den Komponenten des Feeds und den Membranoberflächen gehören Van-der-Waals-Kräfte und elektrostatische Kräfte. Solche Wechselwirkungen können zur Adsorption von gelösten Stoffen führen, die durch den hydrophoben Effekt begünstigt werden kann, wenn die Lösung polar ist (Wasser) und wenn der gelöste Stoff und/oder die Membran hydrophob sind.
Es gibt verschiedene Arten von Fouling:
Ablagerung von Partikeln auf der Membranoberfläche, die eine Schicht oder einen "Kuchen" bilden, der den Durchfluss der Flüssigkeit durch die Membran behindern kann.
Wachstum von Mikroorganismen auf der Membranoberfläche, das zur Verstopfung der Membran und zur Bildung schädlicher Nebenprodukte führen kann.
Ausfällung oder Adsorption gelöster Stoffe auf der Membranoberfläche, die zur Verstopfung der Membran und zur Veränderung der Membraneigenschaften führen kann. Man bedenke, dass die Adsorptionsfläche innerhalb der porösen Struktur um mehrere Grössenordnungen grösser ist als die Stirnfläche der Membran.
Um Fouling zu verhindern oder zu minimieren, können verschiedene Techniken eingesetzt werden, wie z.B.:
Fouling ist ein Phänomen, das bei allen Membranfiltrationsverfahren (MF, UF, NF, RO) auftritt, bei denen die Membran mit den Komponenten des Feeds interagiert. Membranverschmutzung verringert den Permeatfluss (Flux) und kann auch die Rückhaltung bestimmter Einsatzstoffe verändern. Membranfouling ist häufig konzentrationsunabhängig und typischerweise zeitabhängig. Wegen Fouling sind alle Membranprozesse instationär, was die mathematische Modellierung erschwert.