Flockung

Steuerung der Partikelgrössenverteilung für eine zuverlässige Prozessentwicklung

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Was ist Flockung?

Als Flockung wird die Aggregation kleiner Partikel in einer Flüssigkeit oder Lösung zu grösseren Clustern, den sogenannten Flocken, bezeichnet.

Erreicht wird dies in der Regel durch die Zugabe von speziellen Chemikalien, den sogenannten Flockungsmitteln, die das Verklumpen der Partikel fördern und die Kollision und das Anhaften von Partikeln unterstützen. Die Flockung ist in vielen Branchen und natürlichen Systemen von Bedeutung, da sie die Abscheidung von Feststoffen aus Flüssigkeiten sowie die Aufreinigung von Wasser und anderen Flüssigkeiten ermöglicht.

Quicklinks

Koagulations- und Flockungsprozess
Branchen und Anwendungen
Überlegungen zu effizienten Flockungsprozessen
Mixing Zone Residence Time (MZRT, Mischzonen-Verweilzeit)
Flockungsmittel-Screening
Optimierung von Flockungsprozessen
Publikationen und Referenzen
FAQ

Was ist der Unterschied zwischen Flockung und Koagulation?

Flockung und Koagulation sind zwei Prozesse, die oft kombiniert werden, um Verunreinigungen und Kontaminanten aus Flüssigkeiten zu entfernen.

Bei der Koagulation werden Chemikalien, sogenannte Koagulantien, zu Wasser, Puffern oder Lösungsmitteln hinzugefügt, die die Partikel destabilisieren und dazu führen, dass diese zusammenklumpen. Dieser Prozess beinhaltet in der Regel die Bildung von Partikeln, die gern als „Flocken“ bezeichnet werden, aber eigentlich eher Aggregate sind. Aggregate lassen sich leichter durch Sedimentation oder Filtration aus der betreffenden Flüssigkeit abscheiden.

Bei der Flockung werden diese kleineren Aggregate, die während der Koagulation entstehen, zu noch grösseren Aggregaten, die dann als „Flocken“ bezeichnet werden. Dies wird in der Regel durch die Zugabe von Flockungsmitteln erreicht. Dabei handelt es sich um spezielle Chemikalien, die die Agglomeration von Partikeln fördern.

Im Wesentlichen ist die Koagulation der erste Schritt der Partikelaggregation, während die Flockung ein nachfolgender Schritt ist, der grössere und leichter entfernbare agglomerierte Flocken erzeugt. Beide Prozesse sind entscheidend für die Entfernung von Verunreinigungen aus Wasser oder anderen Flüssigkeiten.

Schritt 1: Koagulation

Ein Koagulans ist ein Mittel, das die Aggregation oder das Verklumpen feiner Partikel, die in einer Flüssigkeit suspendiert sind, fördert. Bei der Koagulation wird der Suspension ein Koagulans hinzugefügt, um die Ladung der dispergierten Partikel zu neutralisieren. Kleine organische und anorganische Moleküle im Submikrometerbereich weisen häufig eine negative Oberflächenladung auf, die die Aggregation und das Absetzen behindert (1a).

Flockungschemikalien können sich an die Partikel anlagern und deren Ladung ausgleichen. Durch Neutralisation oder auch Titration auf einen sauren pH-Wert können die Partikel zusammenkleben, was zur Bildung von stabilen und gut dispergierten Koagulaten im Submikron-Bereich führt, die als Mikroflocken (1b) bezeichnet werden.

Für eine vollständige Dispersion der Flockungschemikalien ist ein schnelles Vermischen erforderlich, um Partikelkollisionen und das Verklumpen (1c) zu fördern. Die neu geformten Klümpchen sind noch recht klein und mit blossem Auge nicht sichtbar.

Schritt 2: Flockung

Durch die Flockung wachsen die koagulierten Teilchenverbände, die sich noch im Submikron-Bereich befinden, an, so dass sie sich leichter abscheiden lassen. Dazu muss die Flüssigkeit vorsichtig gemischt werden und es sollte ein polymerbasiertes oder anderes ionisches Flockungsmittel mit hohem Molekülgewicht verwendet werden. Das Flockungsmittel lagert sich an die bereits koagulierten Partikel an und modifiziert deren Oberflächeneigenschaften. Etwaige Lücken werden überbrückt, um so die Flockenbildung zu fördern (2a). Die Partikel nähern sich einander an, was die effektive Reichweite der van-der-Waals-Anziehungskräfte vergrössert und so die Energiebarriere für die Flockung verringert. Dies ermöglicht die Bildung lose gepackter Flockengruppen.

Die Aggregation, Bindung und Verstärkung der Flocken läuft weiter, bis sich sichtbare schwebende Makroflocken (2b) bilden. Sobald das richtige Partikelgewicht, die richtige Grösse und die richtige Interaktionsstärke erreicht sind, kommt es zur Sedimentation. Die grossen Makroflocken sind sehr empfindlich gegenüber dem Mischen und wenn sie durch starke Scherkräfte auseinander gerissen werden, ist es für sie schwer oder sogar unmöglich, sich neu zu bilden.

Bei der Bildung von Schneeflocken oder Unterwassersedimenten erfolgt die Flockung natürlich, in der Biotechnologie, Erdölbranche, Papier- und Zellstoffindustrie sowie der Bergbauindustrie und Abwasserbehandlung wird sie jedoch auch bewusst eingesetzt.

Warum ist Flockung wichtig?

Anwendungen in der Industrie

Biopharmazeutika
Unbeschädigte lebensfähige Säugerzellen lassen sich aufgrund ihrer Grösse und Verteilung häufig leicht filtrieren. Zellen von Bakterien und Hefen sind jedoch deutlich kleiner. Neben der geringen mittleren Grösse von Mikroben- oder wenig lebensfähigen Säugerzellen kann die Biomasse viele kleine Zellfragmente bilden, die Filter verstopfen und die Filtrationsraten beeinträchtigen. Das Flockungsverfahren wird verwendet, um die Gesamtzahl der anwesenden Partikel zu reduzieren und gleichzeitig die Partikelgrössenverteilung zu erhöhen. Das verbessert die Filtration und sorgt für eine effiziente und kostengünstige Abscheidung des Zellmaterials vom Überstand. Die Flockung kann auch angewendet werden, wenn die Zellkultur mehrere Produkte und/oder Nebenprodukte produziert, die in verschiedenen Zellstrukturen oder Mikroumgebungen der Fermentationsmatrix exprimiert werden. Beispiele sind membrangebundene, Intermembranraum- oder Überstandsexpression sowie Produkte, die an Polymere oder sogar in einem Mehrphasen-Einfang wie einer Emulsion adsorbiert werden.

Wasser- und Abwasseraufbereitung
Abwasser kann grosse Mengen Schwebeteilchen enthalten, bei denen es sehr lange dauert, bis sie sich ablagern. Die Flockung beschleunigt bei der Abwasseraufbereitung die Ablagerung und gewährleistet eine effiziente Fest/Flüssig-Trennung. Grosse Volumina von verbrauchtem Wasser können schnell verarbeitet werden, wodurch sich die Umweltbelastung verringert, da weniger Zeit und Platz für die Lagerung des verbrauchten Wassers benötigt wird.

Papier- und Zellstoffindustrie
Zellulosefasern sind einer der Hauptbestandteile von Papier und Zellstoff, es werden jedoch ausserdem Klebstoff, eine Imprägnierung und Füllstoffe benötigt, um die erforderlichen Papiereigenschaften für ein akzeptables Papierprodukt zu erreichen Die Flockung wird häufig bei der Entwässerung eingesetzt, um Fasern, Füllstoffe und andere Zusatzstoffe so zu kombinieren, dass sich der Feststoff schnell trennen lässt und in grossen Mengen produziert werden kann.

Edelmetallbergbau
Produktströme enthalten oftmals eine Vielzahl verschiedener Metalle, die getrennt werden müssen, um ein reines Produkt zu erhalten. Die selektive Fällung einzelner Metalle wird in der Regel von einer Flockung und Ablagerung begleitet, um eine schnelle Abscheidung aus der restlichen Flüssigkeit sicherzustellen.

Partikelgrössenanalyse zur Prozessoptimierung

Kontrollieren von Partikeln.

Partikel, Kristalle und Tröpfchen können Wissenschaftler bei jedem Entwicklungsschritt vor Probleme stellen – von der Forschung bis hin zur Fertigung. Offline-Analytik ist für die Qualitätskontrolle von essentieller Bedeutung. Doch das Kontrollieren von Partikeln kann nur gelingen, wenn Sie verstehen, wie Prozessparameter die Form, die Grösse und die Anzahl der Partikel beeinflussen.

In diesem Paper, Partikelgrössenanalyse zur Prozessoptimierung werden die Beschränkungen der Offline-Analyse für die Prozessoptimierung sowie praktische Techniken aufgezeigt, um:

das Prozessverständnis zu verbessern
Design-Probleme mit umfassenden Daten anzugehen
Sicherheit und Produktivität durch einen unbeaufsichtigten Betrieb zu verbessern

Wichtige Überlegungen zu effizienten Flockungsprozessen

Prozessparameter und nachgelagerte Leistung

Die Flockung ist ein wichtiger Arbeitsschritt und muss für optimale Effizienz entsprechend reaktionsgerecht entwickelt werden. Zu den wichtigsten Überlegungen und Prozessparametern gehören:

Art und Konzentration des Flockungsmittels oder Koagulans
Mischintensität, Scherbelastung und Mischdauer
Dosierrate, Position und Temperatur
Feststoffkonzentration
Partikelgrösse und -zahl
Analyse der nachgelagerten Leistung:
- Vollständigkeit der Flockung (Kinetik)
- Verarbeitungszeit und Aufwand für die Feststoffentfernung
- Reinheit der Flüssigphase (einschliesslich Messung von Flockungsmittelrückständen)
- Filtrationskapazität und -effizienz
- Filterdurchbruch von Ablagerungen oder Nebenprodukten

Bei der Flockung verwendete Flüssigkeiten

Flockungsmittel, Puffer und Tenside

Zugabe von Flockungsmitteln
Die Flockung wird hauptsächlich durch die Art und Dosierung der Chemikalien bestimmt, die hinzugefügt werden, um die Koagulation und die Partikelflockung zu initiieren. Zu den sekundären Faktoren gehören traditionellere physikalische Parameter (z. B. Mischung, Temperatur usw.). Die Stabilität des flüssigen Flockungsmittels, der Mischkinetik, der Homogenität und der Endkonzentration ist bei der Prozesscharakterisierung ebenso wichtig wie bei den vielleicht präsenteren Zielen der Partikelentwicklung (z. B. Partikelgrössenverteilung und -anzahl). Zugesetzte Flockungsmittel oder Hilfsstoffe sollten auch im Hinblick auf ihren Einfluss auf das Flockungsresultat sowie auf die Prozesskinetik und regulatorische Auswirkungen charakterisiert werden.

In-situ-ATR-FTIR und Raman-Spektroskopie sind leistungsstarke Multiattribut-Methoden, mit denen mehrere Flockungsmittel oder Hilfsstoffe zugleich in Echtzeit verfolgt und quantifiziert werden können. Die Kombination dieser spektroskopischen Daten mit Informationen über die Partikelverteilung und Kinetik kann dabei helfen, die ideale, tatsächlich oft nur minimale Menge an benötigtem Flockungsmittel zu bestimmen. Das reduziert den Aufwand für eine nachgelagerte Abscheidung. Auch Puffer und Tenside können in Echtzeit genau charakterisiert und kontrolliert werden.

Entfernung des Flockungsmittels
Wird die Flockung in einen Prozess integriert, müssen hinzugefügte Flockungsmittel, Tenside oder Prozesszwischenprodukte in einem späteren Schritt vollständig wieder entfernt werden. In der Folge sind oft zusätzliche Prozesszeiten und weitere Analysen erforderlich, um die Abwesenheit von hinzugefügten Verarbeitungshilfsstoffen quantifizieren oder überprüfen zu können. Daher ist es von Vorteil, die Menge des hinzugefügten Flockungsmittels, Koagulans, Tensids oder anderer Komponenten möglichst geringzuhalten.

Wenn Inline-Methoden wie die ATR-FTIR-Spektroskopieoder Raman-Spektroskopie vor und nach der Chromatographie integriert werden, ermöglicht dies auch quantitative Massentransfermessungen des Produkts, des Flockungsmittels und der Hilfsstoffe. Dies kann Offline-Analysemethoden ergänzen.

Verständnis von Partikelmechanismen

Flockung und Bruch

Mit Werkzeugen zur In-situ-Bestimmung der Partikelgrössenverteilung können Wissenschaftler Trends in einzelnen Grössenklassen verfolgen und das Verhalten von Partikeln, die in einem stabilen Zustand gerührt werden, in Echtzeit beobachten. Wenn das Flockungsmittel hinzugegeben wird, sinkt die Anzahl kleiner Partikel drastisch und die Anzahl grosser Flocken nimmt erheblich zu. Die Scherkräfte des Rührers beginnen schliesslich, die Flocken zu zerstören. Die Anzahl grosser Partikel nimmt ab, während die Anzahl kleiner Partikel wieder zunimmt.

Wenn Sie die Mechanismen der Flockung von Partikeln nachvollziehen können, können Sie die Ursachen einer nicht optimalen Prozessleistung, die Herausforderungen der nachgelagerten Produktion und die Ursachen für Produkte, die von den Spezifikationen abweichen, schneller identifizieren. Detaillierte In-situ-Partikeldaten sind der erste Schritt zur effizienten Prozessoptimierung, Quality by Design (QbD) und einer effizienten Fertigung.

Erfahren Sie mehr über In-situ-Verfahren zur Partikelgrössenanalyse.

Mischintensität und Scherung

Kinetik des Bruchs von Flocken

Die Flockung erfordert ein schonendes Rühren. Da einzelne Flockentypen unterschiedlich fest sind, ist es wichtig, nachvollziehen zu können, welche Rührerdrehzahl für ein bestimmtes Flockensystem schonend ist. Tools zur In-situ-Partikelgrössenverteilung geben Aufschluss darüber, wie sich kleinere Partikelgrössenklassen verändern, wenn Flocken erzeugt und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gerührt werden. Durch ein schnelles Rühren werden viele Flocken aufgebrochen und die Anzahl der Feinteile erreicht wieder fast den gleichen Stand wie vor der Flockung. Durch langsames Rühren bleiben die meisten Flocken intakt. Die Bildgebung mit In-situ-Partikelgrössenanalysatoren stützt diese Ergebnisse und zeigt grössere Flocken bei einer niedrigen Drehzahl.

Die Optimierung der Mischintensität und Scherung ist eine erfolgreiche Strategie, um ein Brechen der Flocken zu verhindern. Das Brechen der Flocken widerspricht dem Zweck der Flockung, erhöht die Filtrationszeiten und sollte deshalb vermieden werden. Die Filtrationsraten und die Kuchenentwässerung verlaufen bei optimalen Flockungsverhältnissen am schnellsten. Jede Abweichung von diesem Punkt wirkt sich auf den Betrieb, die Produktqualität und die Herstellungskosten aus.

Der In-situ-Partikelgrössenanalysator zeigt vollständig entwickelte Flocken, die überwiegend wieder aufbrechen.

Mixing Zone Residence Time (MZRT, Mischzonen-Verweilzeit)

Das ideale Fenster

In vielen Branchen werden Flockungsprozesse im Batchmodus oder im kontinuierlichen Modus durchgeführt, entweder mit dynamischen oder mit statischen Mischern. Einer der wichtigsten Prozessparameter in beiden Modi ist die Mixing Zone Residence Time (MZRT, Mischzonen-Verweilzeit). Der Punkt der optimalen Flockung liegt hier bei 1:38 min nach der Injektion des Flockungsmittels.

Bei Verwendung eines In-situ-Partikelgrössenanalysators zeigt sich, dass sich die Flocken vollständig entwickelt haben und das Brechen der Flocken zum vorherrschenden Prozess wird. Ausserdem sind Trends in einzelnen Grössenklassen zu erkennen und es lassen sich der Punkt der optimalen Flockung sowie das MZRT-Fenster bestimmen, in dem die Anzahl der kleinen Partikel einen akzeptablen Mindestwert erreicht.

Der Betrieb ausserhalb des MZRT-Fensters bedeutet entweder, dass die Flocken noch nicht vollständig gebildet wurden, oder dass das Aufbrechen der Flocken bereits die Flockengrösse und die optimale Prozessleistung beeinträchtigt. Beide Fälle sind aufgrund einer hohen Anzahl freier kleiner Partikel suboptimal und nur das MZRT-Fenster gewährleistet die gewünschte Produkt- und Prozessleistung. Das MZRT-Fenster unterscheidet sich bei jedem Partikel-/Flockungsmittelsystem und muss je nach Suspensionszusammensetzung, Mischintensität und Flockungsmitteltyp angepasst werden.

Die Auswahl des besten Flockungsmittels

Flockungsmittel-Screening

Chemiekonzerne entwickeln stetig neue und innovative Flockungsmittel mit verbesserter Flockungsleistung. Nicht jedes Flockungsmittel ist jedoch für jedes Partikelsystem geeignet. Die Leistung eines bestimmten Reaktionssystems wird immer wieder getestet und bestätigt, um das beste Flockungsmittel zu finden. Mit einem Partikelgrössenanalysator kann Folgendes gezeigt werden:

Flockungsmittel A weist eine schwache Flockungsleistung auf und kann die Menge kleiner Partikel im System kaum verringern.
Flockungsmittel B nimmt eine erhebliche Menge kleiner Partikel auf. Die Kinetik der Flockung ist jedoch langsam und die Bruchrate der Flocken ist höher als der Punkt der optimalen Flockung.
Nur Flockungsmittel C zeigt eine gute Gesamtleistung mit schneller Kinetik der Flockung, einer nahezu vollständigen Aufnahme der feinen Partikel und einer beeindruckenden Flockenstabilität jenseits des Punkts der optimalen Flockung.

Partikelgrössenanalysatoren können die Flockungsleistung verschiedener Flockungsmittel in Echtzeit überwachen. Dadurch können Wissenschaftler und Ingenieure bei der Auswahl des Flockungsmittels und der Optimierung des Flockungsprozesses fundierte Entscheidungen treffen.

Benötigen Sie Hilfe mit Ihrer Applikation?

Unsere Experten sind für Sie da

Wenn Sie Fragen zu Ihrer technischen Anwendung haben oder Hilfe benötigen, steht Ihnen unser Team von technischen Anwendungsberatern jederzeit gerne zur Verfügung.

Laborinstrumente für Flockungsreaktionen

Instrumente zur Optimierung von Flockungsprozessen

PVM® Particle Size Analyzer– Untersuchung der Bildung, des Wachstums und der Stabilität von Flocken
FBRM® Particle Size Analyzer - Untersuchung der Auswirkungen verschiedener Flockungsmittel und Prozessbedingungen auf die Grösse, Form und Struktur von Flocken
Automatischer Reaktor für die chemische Synthese – präzise Steuerung verschiedener Prozessparameter wie Temperatur, pH-Wert, Mischintensität und Zugaberate von Flockungsmitteln
Prozessentwicklungssoftware, Modellierung und Simulation– Vorhersage der Grösse, Form und Setzungsgeschwindigkeit von Flocken unter verschiedenen Prozessbedingungen

Tool für die Partikelgrössenmessung bei der Flockung

Partikelgrössenanalysatoren - PVM®

EasyViewer™

Nehmen Sie hochauflösende Bilder von Teilchen in-situ auf, um tiefe Einblicke in Prozesse für komplexe Systeme zu erhalten. Mehr Informationen

Flockung mit FBRM-Partikelgrössenanalysator

Partikelgrössenanalysatoren - FBRM®

ParticleTrack™

Wird direkt in Laborreaktoren eingesetzt, um Veränderungen der Partikelgrösse und -anzahl in Echtzeit bei voller Prozesskonzentration zu verfolgen. Mehr Informationen

Reaktor für die Flockung im Labormassstab

Reaktoren für die chemische Synthese

EasyMax™

Steigern Sie die Produktivität in Ihrem Labor mit chemischen Synthesereaktoren, die über integrierte Automatisierungstools verfügen. Mehr Informationen

Modellierungs- und Simulationssoftware für die Flockung

Modellierung chemischer Reaktionen

Scale-Up Suite™

Schätzung kinetischer Parameter und In-Silico-Modellierung erlauben die Entwicklung optimaler Reaktionsbedingungen. Mehr Informationen

Reaktor- und PAT-Steuerung

iC Suite™

Ein einheitlicher Ansatz unterstützt Anwendungen für die Spektroskopie, Charakterisierung von Partikelsystemen, präzise Reaktorsteuerung und Kalorimetrie – vom Labor bis zur Produktion. Mehr Informationen

Vorgestellte Applikation: Kontinuierliche Flockung - Trennung von Antikörpern

Prozess-Feedback und orthogonale Analyse

Es müssen effiziente, flexible und kostengünstige Methoden für eine kontinuierliche Zellentfernung entwickelt werden, bevor eine dauerhafte und integrierte Produktschulung realisiert werden kann. Die Autoren beschreiben die Entwicklung und Prüfung eines solchen kontinuierlichen und frei verfügbaren Setups zur Zelltrennung durch Flockung in Kombination mit Tiefenfiltration.

Inline-Messungen mit ParticleTrack wurden nach der Zugabe von 0,0375 % pDADMAC am Auslass des rohrförmigen Reaktors durchgeführt (statisches Mischen). ParticleTrack (FBRM) überwacht die Flockengrösse, und bei Überlagerung mit zeitaufgelöstem Druck zeigt es die Annäherung an die Filtersättigung sowie Trends zu Druckereignissen an. Die verschiedenen Methoden und ausgewerteten Flockungsmitteltypen haben zu verschiedenen Ergebnissen im Hinblick auf die Gesamtausbeute, die Reinheit und den High Molecular Weight Index (HMWI) des Arzneimittelstoffs geführt. Die Ergebnisse zeigten ausserdem einen Zusammenhang zwischen abweichenden Partikelgrössenverteilungen und der gewählten Art des Flockungsmittels.

Diese Daten beruhen auf Publikationen, in denen ein Zusammenhang zu weiteren Flockungsparametern wie Konzentration des Flockungsreagenz, Mischstärke oder Scherkräfte, Resonanzzeit der Mischung, Temperatur, Startbedingungen und Zusammensetzung der Zellbrühe aufgezeigt wird. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Filtrationsreihe, für die sich ParticleTrack (FBRM) gut eignete, konnten die erforderlichen Tiefenfiltrationsbereiche mithilfe von Flockung erfolgreich um den Faktor 4 reduziert werden, indem eine kontinuierliche Trennung der Antikörper etabliert wurde.

Burgstaller, D., Krepper, W., Haas, J., Maszelin, M., Mohoric, J., Pajnic, K., Jungbauer, A., & Satzer, P. (2018b). Continuous cell flocculation for recombinant antibody harvesting. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 93(7), 1881–1890. https://doi.org/10.1002/jctb.5500

Publikationen und Referenzen

Flockung in Fachzeitschriften

Zhang, C., Zhu, Z., & Liu, R. (2023c). The intrinsic relationship between flocculation effect and apparent viscosity of fresh slurry. Construction and Building Materials, 371, 130769. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.130769
Jokinen, L. (2022). Optimising flocculation and cell separation of fermentation broth with in-situ particle size analysis. Theseus. https://www.theseus.fi/handle/10024/744426
Costine, A., Fawell, P. D., Chryss, A., Dahl, S., & Bellwood, J. (2020b). Development of Test Procedures Based on Chaotic Advection for Assessing Polymer Performance in High-Solids Tailings Applications. Processes, 8(6), 731. https://doi.org/10.3390/pr8060731
Grabsch, A., Yahyaei, M., & Fawell, P. D. (2020b). Number-sensitive particle size measurements for monitoring flocculation responses to different grinding conditions. Minerals Engineering, 145, 106088. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2019.106088
Vajihinejad, V., & Soares, J. B. P. (2018). Monitoring polymer flocculation in oil sands tailings: A population balance model approach. Chemical Engineering Journal, 346, 447–457. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.04.039
Burgstaller, D., Krepper, W., Haas, J., Maszelin, M., Mohoric, J., Pajnic, K., Jungbauer, A., & Satzer, P. (2018c). Continuous cell flocculation for recombinant antibody harvesting. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 93(7), 1881–1890. https://doi.org/10.1002/jctb.5500
Senczuk, A., Petty, K., Thomas, A. L., McNerney, T. M., Moscariello, J., & Yigzaw, Y. (2016b). Evaluation of predictive tools for cell culture clarification performance. Biotechnology and Bioengineering. https://doi.org/10.1002/bit.25819
McNerney, T. M., Thomas, A. L., Senczuk, A., Petty, K., Zhao, X., Piper, R., Carvalho, J. G., Hammond, M. D., Sawant, S. G., & Bussiere, J. L. (2015c). PDADMAC flocculation of Chinese hamster ovary cells: enabling a centrifuge-less harvest process for monoclonal antibodies. mAbs, 7(2), 413–428. https://doi.org/10.1080/19420862.2015.1007824
Cobbledick, J., Nguyen, A. K., & Latulippe, D. R. (2014). Demonstration of FBRM as process analytical technology tool for dewatering processes via CST correlation. Water Research, 58, 132–140. https://doi.org/10.1016/j.watres.2014.03.068
Li, Z. J., Pizzelli, K., Romero, J., Chrostowski, J., Evangelist, G., Hamzik, J., Soice, N., & Cheng, K. W. E. (2013a). Clarification of recombinant proteins from high cell density mammalian cell culture systems using new improved depth filters. Biotechnology and Bioengineering, 110(7), 1964–1972. https://doi.org/10.1002/bit.24848
Senaputra, A., Jones, F., Fawell, P. D., & Smith, P. (2014). Focused beam reflectance measurement for monitoring the extent and efficiency of flocculation in mineral systems. Aiche Journal, 60(1), 251–265. https://doi.org/10.1002/aic.14256
Govoni, S., & Keiser, B. (2001b). Monitoring Flocculation of Newsprint in the Laboratory and on a Paper Machine. ResearchGate. https://www.researchgate.net/publication/289334218_Monitoring_Flocculation_of_Newsprint_in_the_Laboratory_and_on_a_Paper_Machine
Blanco, A., Fuente, E., Alonso, A., & Negro, C. (2010). Optimal use of flocculants on the manufacture of fibre cement materials by the Hatschek process. Construction and Building Materials, 24(2), 158–164. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2007.06.017
Uncles, R., Bale, A., Stephens, J., Frickers, P., & Harris, C. (2010). Observations of Floc Sizes in a Muddy Estuary. Estuarine Coastal and Shelf Science, 87(2), 186–196. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2009.12.018
Owen, A., Fawell, P. D., & Swift, J. (2007). The preparation and ageing of acrylamide/acrylate copolymer flocculant solutions. International Journal of Mineral Processing, 84(1–4), 3–14. https://doi.org/10.1016/j.minpro.2007.05.003

FAQ

Häufig gestellte Fragen zur Flockung

Wie ist Flockung definiert?

Als Flockung wird ein Prozess bezeichnet, bei dem sich kleine Partikel in einer Flüssigkeit aneinander binden und grössere Verklumpungen bilden, die als Flocken bezeichnet werden. Dies kann auf natürliche Weise oder durch die Zugabe bestimmter Chemikalien, die sogenannten Flockungsmittel, erfolgen. Bei der natürlichen Flockung können kleine Partikel in einer Flüssigkeit aufgrund einer Vielzahl von Faktoren wie der Schwerkraft, der Brownschen Bewegung oder elektrostatischen Kräften zusammenkommen. Wenn diese Partikel kollidieren und zusammenkleben, beginnen sie, grössere Massen zu bilden, die sich schliesslich aus der Flüssigkeit absetzen können.

Die Flockung kann auch durch die Zugabe von Flockungsmitteln induziert werden. Dabei handelt es sich um Substanzen, die die Bildung von Flocken fördern. Diese Chemikalien neutralisieren die elektrischen Ladungen auf der Oberfläche der Partikel, sodass sie sich gegenseitig anziehen und grössere Klumpen bilden. Flockungsmittel werden häufig in der Abwasserbehandlung, im Bergbau und in anderen Branchen eingesetzt, in denen Feststoffe von Flüssigkeiten getrennt werden müssen. Sobald sich die Flocken gebildet haben, können sie durch eine Vielzahl von Methoden wie Sedimentation, Filtration oder Zentrifugation von der Flüssigkeit getrennt werden. Die hieraus resultierende Flüssigkeit ist häufig viel klarer und einfacher zu handhaben als vor der Flockung.

Was versteht man unter Flockung in der Wasseraufbereitung?

Das Koagulations-Flockungs-Verfahren wird häufig in der Abwasserbehandlung eingesetzt, um Trübungen und Bakterien zu entfernen. Die Flockung fördert die Bindung der Partikel aus der Suspension und die Bildung grosser Partikelzusammenschlüsse, die als „Flocken“ bezeichnet werden. Diese Flocken steigen an die Oberfläche oder setzen sich am Boden ab und erlauben eine effiziente und kostengünstige Beschleunigung der Abscheidung.

Was ist der Unterschied zwischen Koagulation und Flockung?

Koagulation und Flockung sind zwei verschiedene Prozesse, die nacheinander angewendet werden, um die Teilchen aus der Suspension abzuscheiden. Die Ladungen der Partikel werden durch die Koagulation neutralisiert. Diese Teilchen verbinden sich und wachsen während der Flockung weiter an, wodurch sie leichter aus der Flüssigkeit entfernt werden können. Erfahren Sie mehr über Flockung und Koagulation.

Was ist eine geflockte Suspension?

Eine geflockte Suspension ist ein Gemisch oder eine Dispersion fester Teilchen in einer Flüssigkeit, wobei sich diese Teilchen zu grösseren Clustern oder Aggregaten, den Flocken, zusammengeschlossen haben. Diese Flocken werden durch schwache physikalische Kräfte wie Van-der-Waals-Kräfte oder Brückenbildung zwischen Partikeln zusammengehalten und verteilen sich nicht gleichmässig in der Flüssigkeit. Die Bildung von Flocken in einer Suspension führt zum Absetzen oder Abscheiden der Feststoffpartikel, wodurch sie leichter aus der flüssigen Phase entfernt oder herausfiltriert werden können. Die Flockung wird in verschiedenen Branchen häufig eingesetzt, darunter Abwasserbehandlung, Bergbau und chemische Verarbeitung, um die Abscheidung von Feststoffen aus Flüssigkeiten und damit das Klären dieser Flüssigkeiten zu erleichtern.

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