Molecular Weight Cutoff
MWCO (engl. molecular weight cut-off) gibt an, welche Molekülgrösse eine Ultrafiltrationsmembran unter Standardbedingungen zu 90% zurückhält. Kleinere Moleküle können durch die Membran hindurchgehen, während grössere zurückgehalten werden. Die Einheit Dalton (Da) gibt das Gewicht eines einzelnen Moleküls oder Atoms an. Kilodalton (kD) wird verwendet, um das Molekulargewicht grösserer Moleküle wie Proteine anzugeben. 1 kD entspricht 1'000 Dalton (Da).
Das MWCO-Konzept wird bei der Auswahl von Ultrafiltrationsmembranen verwendet, um Moleküle mit einem bestimmten Molekulargewicht aus einer Lösung zu entfernen oder zurückzuhalten. Eine Membran mit einem bestimmten MWCO-Wert lässt Moleküle mit einem niedrigeren Molekulargewicht passieren, während sie Moleküle mit einem höheren Molekulargewicht zurückhält.
Eine Membran mit einem MWCO von 10 kDa bedeutet, dass die Membran Moleküle mit einem Molekulargewicht von 10'000 g/mol zurückhält, während kleinere Moleküle durch die Membran gehen.
Der MWCO wird unter festgelegten Bedingungen anhand von Modellsubstanzen wie Polyethylenglykolen, Dextranen oder Proteinen (z. B. BSA) in niedrigen Konzentrationen ermittelt.
Da der MWCO eine experimentell gemessene Rückhalterate für eine spezifische Substanz darstellt, ist er nicht allein eine Eigenschaft der Membran. Vielmehr ergibt sich der MWCO aus dem Zusammenspiel der Membran mit dem zu filtrierenden Produkt sowie den Filtrationsbedingungen wie Druck, Temperatur, pH-Wert und anderen Parametern.
Vergleiche der MWCO-Werte verschiedener Membranhersteller sind nur dann sinnvoll, wenn identische Modelllösungen unter den exakt gleichen Bedingungen verwendet wurden. Daher ist es wichtig, bei der Angabe eines MWCO-Werts für eine Membran auch die zugehörigen Bedingungen wie das verwendete Produkt, die Konzentrationen und die spezifischen Prozessparameter zu nennen. Ohne diese Angaben ist der MWCO-Wert für eine Membran nahezu bedeutungslos. Verschiedene Membranmaterialien mit ähnlichen oder identischen MWCO-Werten können unter ansonsten ähnlichen Betriebsbedingungen unterschiedliche Eigenschaften hinsichtlich der Rückhaltung von gelösten Stoffen aufweisen. Einige Querstromfilter, wie z. B. Patronenfilter, haben geringe Anschaffungskosten, aber hohe Ersatzkosten, und Rohrfilter können eine längere Lifetime, aber höhere Betriebskosten aufweisen. Die Optimierung der CFF für eine bestimmte Anwendung kann von wirtschaftlichen und/oder ökologischen Faktoren abhängen und lässt sich kaum verallgemeinern.