Die Ultrafiltration ist ein physikalisches Verfahren zur Trennung von gelösten Stoffen und Partikeln in Flüssigkeiten, das auf dem Prinzip der Filtration mit einer speziellen Membran basiert. Die Membran hat eine sehr feine Porenstruktur, die nur Moleküle und Partikel unter einer bestimmten Größe durchlässt. Ultrafiltration ist besonders effektiv bei der Abtrennung von Makromolekülen, Kolloiden, Proteinen und anderen größeren Molekülen von kleineren gelösten Substanzen und Wasser. Sie findet Anwendung in der Wasseraufbereitung, der Lebensmittelindustrie, der Pharma- und Biotechnologie sowie in der Medizin.

In der Ultrafiltration wird eine Flüssigkeit unter Druck durch eine semipermeable Membran gepresst. Die Membran hat Poren, die meist im Bereich von 1 bis 100 Nanometern liegen, wodurch größere Moleküle und Partikel, wie Proteine, Polysaccharide oder Mikroorganismen, zurückgehalten werden. Kleinere Moleküle wie Wasser, Salze und niedermolekulare Verbindungen können die Membran hingegen passieren und bilden das sogenannte Filtrat oder Permeat. Die zurückgehaltenen größeren Moleküle und Partikel verbleiben in der Lösung und konzentrieren sich auf der Membranseite, was als Retentat bezeichnet wird.

In der Biologie und Medizin ist die Ultrafiltration ein wichtiger Prozess. Sie wird unter anderem in der Dialyse eingesetzt, um das Blut von Abfallstoffen zu befreien und überschüssiges Wasser aus dem Körper zu entfernen. Dabei wird das Blut durch eine künstliche Membran geleitet, die den natürlichen Filterprozessen der Niere ähnelt. Die Ultrafiltration ist dabei in der Lage, größere Moleküle wie Proteine und Blutzellen im Blut zurückzuhalten, während kleinere Stoffwechselabfallprodukte und Wasser durch die Membran in die Dialysierflüssigkeit übertreten und so aus dem Blut entfernt werden.

Ein weiterer Anwendungsbereich der Ultrafiltration ist die Wasseraufbereitung. Hier wird die Technik eingesetzt, um Mikroorganismen, Viren und Schwebstoffe aus dem Wasser zu entfernen und so sauberes Trinkwasser zu gewinnen. Die Ultrafiltration kann auch organische Verbindungen und Kolloide aus industriellem Abwasser entfernen und so zur Reduktion von Schadstoffen beitragen.

In der Lebensmittelindustrie wird die Ultrafiltration genutzt, um Proteine aus Milch für die Herstellung von Käse oder Molkenproteinkonzentraten zu isolieren. Das Verfahren ermöglicht es, Proteine und Fette effektiv von Wasser und Laktose zu trennen, ohne dabei Hitze anzuwenden, wodurch die Qualität der Proteine erhalten bleibt.

Zusammengefasst ist die Ultrafiltration ein effektives Verfahren zur Trennung und Reinigung von Flüssigkeiten, das auf dem Einsatz einer feinporigen Membran beruht. Sie spielt eine entscheidende Rolle in vielen Bereichen, insbesondere bei der Wasseraufbereitung, in der medizinischen Behandlung von Nierenversagen und bei der Herstellung von Lebensmitteln und biotechnologischen Produkten.