Verfahren und Vorrichtung zum Zerlegen von Fluidgemischen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerlegen von Fluidgemischen in ein diffundiertes Produkt und einen Durchlauf von unterschiedlicher Zusammensetzung durch selektive Diffusion durch eine unporöse polymere organische Membran, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es sind bereits verschiedene Verfahren zum Abtrennen eines oder mehrerer Bestandteile aus Fluidgemischen, und zwar sowohl aus Gemischen von Gasen sowie auch aus Gemischen von Flüssigkeiten. durch selektive Diffusion durch unporöse Membranen bekannt. Ein Verfahren, das als aktivierte Diffusion bekannt ist, ist von R. M. Barrer in einer Arbeit, betitelt < eActivated Diffusion in Membrnnes , in Transactions of the Faraday Society, Band 35, 1939, Seite 644-656, beschrieben. Die gleiche Erscheinung wird in den USA-Patentschriften 2540 151 und 2540 152 als zu Durchdringung durch dün- ne, unporöse Membranen bezeichnet.
Man stellt sich vor, dass bei diesem Verfahren eine oder mehrere Komponenten des Gemisches in einer Oberfläche der Membran in Lösung gehen, unter dem Einfluss eines Druckoder Konzentrationsgefälles durch die Membran hindurchwandern und aus der anderen Oberfläche der Membran herausgelöst werden. Hohe Trennungsgrade werden hierbei erzielt, wenn einige Bestandteile des Gemisches infolge unterschiedlicher chemischer Konstitution oder Molekulargrösse schneller durch die Membran hindurchwandern als andere.
Die Abtrennung von flüssigen Lösungsmitteln aus Lösungen, die ionenbildende Stoffe oder Stoffe von hohem Molekulargewicht gelöst enthalten, durch umgekehrte Osmose ähnelt in vielen Beziehungen der aktivierten Diffusion. Man kann sich vorstellen, dass die umgekehrte Osmose dadurch zustande kommt, dass sich das Lösungsmittel in einer unporösen Membran bevorzugt löst und unter dem Einfluss eines höheren als des normalen osmotischen Druckes der Lösung durch die Membran hindurchwandert. Die Trennung findet statt, weil das Lösungsmittel eine höhere Löslichkeit und Wanderungsgeschwindigkeit aufweist als die ionenbildenden oder hochmolekularen Bestandteile des Gemisches.
Man hat bereits viele verschiedene Membranwerkstoffe zur Zerlegung von Fluidgemischen durch aktivierte Diffusion oder umgekehrte Osmose verwendet. Verschiedene Arten von organischen Membranen eignen sich zur Zerlegung von Flüssigkeiten und Gasen. Glas- und Metallmembranen können zum Abtrennen gewisser Gase aus ihren Gemischen verwendet werden. Im Schrifttum ist verschiedentlich betont worden, dass eine äusserst grosse Oberfläche einer sehr dünnen Membran erforderlich ist, um die Diffusion einer genügenden Menge eines Bestandteiles eines Gemisches zu erzielen, so dass das Verfahren für die Zerlegung von Gemischen praktisch verwertbar ist. Gewöhnlich ist die Diffusionsgeschwindigkeit um so grösser, je dünner die Membran ist; aber eine der grossen Schwierigkeiten besteht darin, Mittel und Wege zu finden, um grosse Oberflächen von sehr dünnen unporösen Membranen abzustützen.
Kunststoffolien mit Dicken von 2,5 bis 250 Z sind als Diffusionsschranken in Form flacher Platten und in einigen Fällen in Form von Rohren von verhältnismässig grossem Durchmesser verwendet worden. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass diese Folien durch Auflösung des diffundierenden Fluids in der Folie mit der Zeit oft quellen, wodurch die Folie unter der weiteren Einwirkung des Druckunterschiedes, der zwischen beiden Seiten der Folie besteht, geschwächt wird und schliesslich bricht. Um die Folie zu verstärken, hat man verschiedene poröse Träger vorgeschlagen, wie sehr feine Drahtnetze, poröse gesinterte Metalle oder keramische Stoffe. Diese haben sich jedoch alle als für praktische Zwecke unzulänglich erwiesen.
Der Hauptnachteil scheint ihre grosse Porengrösse zu sein, infolge deren die dünne Folie unter der Einwirkung von Druck auf ihre ungestützte Seite in die Poren hineingetrieben wird. Daher brechen die Folien selbst bei Verwendung solcher Träger. In Anbetracht der grossen Maschen- oder Porenweite der bisher zur Verfügung stehenden Träger müssen die unporösen Folien eine hinreichende mechanische Festigkeit besitzen, um der Verformung und dem Bruch zu widerstehen. Hierdurch wird die Wahl der Werkstoffe, die zur Herstellung der Folien verwendet werden können, stark eingeengt.
Die bisher bekannten Diffusionstrennvorrichtungen sind in vielen verschiedenen Arten und Formen gebaut und zusammengesetzt worden. Um den genauen relativen Wirkungsgrad der jeweiligen geometrischen Anord nung zu bestimmen, kann man eine zu (Wirkungszahl) zu er- rechnen, die nachstehend definiert wird. Die Wirkungszahl ist unabhängig von dem verwendeten Werkstoff und von den Bedingungen, unter denen die Vorrichtung betrieben wird. Für eine gegebene Zusammensetzung der Diffusionsschranke, ein gegebenes, der Trennung unterworfenes Gemisch, eine gegebene Temperatur und gegebene Eingangs- und Ausgangsdrucke ist die Wirkungszahl ein Mass für die Höchstgeschwindigkeit, mit der die Diffusion erwartet werden kann. Die Wirkungszahl lässt sich durch die folgende Gleichung darstellen:
A
Wirkungszahl = ----.
V x T x pi
In dieser Gleichung bedeutet A/V die effektive Fläche der Diffusionsschranke je Volumeneinheit der Diffusionsvorrichtung, T die Dicke der Diffusionsschranke und pi das Verhältnis des Umfanges zum Durchmesser eines Kreises. Es ergibt sich also, dass die Diffusionsschranke im Interesse des höchsten Wirkungsgrades möglichst dünn sein und eine grosse Oberfläche je Volumeneinheit aufweisen muss.
Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluidgemisch, in welchem ein oder mehrere Fluide eine wesentlich höhere Diffusionsgeschwindigkeit durch die Membran aufweisen als die übrigen Bestandteile des Gemisches, unter Druck mit einer Seite einer 1 bis 32 u dicken Membran in Berüh- rung gebracht wird, die sich in Form eines Belages auf einer hohlen porösen Faser aus Glas oder einem organischen Polymeren befindet, und dass von der anderen Seite der Membran ein diffundiertes Produkt gewonnen wird, welches reicher an der schneller diffundierenden Komponente bzw. den schneller diffundierenden Komponenten des Fluidgemisches ist.
Durch die Verwendung einer von hohlen Röhren oder Kapillaren gestützten Membran kann der Wirkungsgrad der Trennvorrichtung bedeutend über denjenigen hinaus gesteigert werden, der mit ungestützten Folien oder grossen Rohren erzielbar ist. Die hohlen Trägerkapillaren können z.B. die Grösse von Textilfasern besitzen und Aussendurchmesser von etwa 20 bis 250 u haben, und der organische polymere Belag auf den Kapillaren kann eine Dicke von 1 bis 32 F aufweisen. Es können jedoch auch hohle poröse Träger mit grösseren Aussendurchmessern verwendet werden. Das erfindungsgemässe Verfahren kann z.B. mit Aussendurchmessern von 1 mm (1000 u) leicht durchgeführt werden.
Vorteilhafterweise besitzen die hohlen porösen Träger eine solche Grösse, dass Wirkungszahlen von mehr als 20000 cm-2 erzielt werden können, wenn die porösen Träger mit einem unporösen organischen Polymeren beschichtet sind und in einer dicht gepackten Anordnung verwendet werden.
Im allgemeinen sollen die erfindungsgemäss verwendeten hohlen Trägerröhren eine solche Wandstärke besitzen, dass sie genügende Festigkeit aufweisen, um äusseren Drücken von einigen hundert Atmosphären zu widerstehen. Hierfür ist es gewöhnlich zweckmässig, Kapillaren mit einem Verhältnis von Aussendurchmesser zu Wandstärke von 6:1 bis 9:1 zu verwenden. Natürlich können auch hohle Kapillaren mit niedrigerem oder höherem Verhältnis von Aussendurchmesser zu Wandstärke verwendet werden. Wenn man bei niedrigen Drucken arbeitet, kann dieses Verhältnis sogar 18 : 1 oder noch mehr betragen.
Bei Verwendung solcher Kapillarfasern kann man nach der obigen Gleichung errechnete Wirkungszahlen erreichen, die weit grösser sind, als sie bisher in Betracht gezogen wurden. Verwendet man z.B. die in der Arbeit aProcess Natural Gas by Permeation von C.J. Walters, Petroleum Refiner, Mai 1959, Seite 147-150, beschriebene Vorrichtung mit Diffusionsröhren von 1570 u Aussendurchmesser und 1140 u lichter Weite und in der dort beschriebenen geometrischen Anordnung, so erhält man Wirkungszahlen von nur 7,9 cm-2. Selbst wenn die Röhren dicht gepackt sind (in quadratischer Dichtpackung, d.h.
in einer Anordnung, bei der alle Röhren parallel zueinander liegen und jede Röhre mit vier anderen Röhren in Berührung steht), ist nur eine Wirkungszahl von höchstens 255 cm-2 erreichbar. Diese Wirkungszahlen sind aus der obigen Gleichung berechnet, wobei als Fä- che der logarithmische Mittelwert der äusseren und der inneren Flächen der röhrenförmigen Membran und als Diffusionsschrankendicke der arithmetische Mittelwert des äusseren und des inneren Durchmessers der röhrenförmigen Membran eingesetzt wird.
In einer Vorrichtung gemäss der Erfindung erhält man bei Verwendung von hohlen Kapillaren mit einem Verhältnis von Aussendurchmesser zu Wandstärke von vorzugsweise nicht mehr als 18 : 1 in quadratischer Dichtpackungsanordnung die folgenden Wirkungszahlen:
Aussen- Dicke der Durchmesser durchmes- Diffusions- der porösen ser, a schranke, u Röhren, U, Wirkungszahl
250 18,5 213 20 000
250 1 248 400000
170 10 150 56000
100 32 36 20 000
85 32 21 20 000
100 1 98 1 000 000
28 1 26 3450000
25 2 21 1 840 000
Der poröse Glasträger, der gemäss der Erfindung verwendet werden kann, ist ein mit Säure ausgelaugtes poröses Glas, welches vor der Verglasung durch Erhitzen gewonnen wird, wie es in den USA-Patentschriften 2 106 744,
2315 328 und 2315 329 beschrieben ist. Dieses Glas kann vor der Wärmebehandlung und dem Auslaugen zu dünnen Kapillarfäden ausgezogen werden, z.B. nach dem von E.B. Shand in Glass Engineering Hand boot , Verlag McGraw-Hill, 1958, beschriebenen Verfahren.
Die erfindungsgemäss verwendeten porösen organischen polymeren Trägerfäden können nach beliebigen bekannten Verfahren hergestellt werden. Z.B. können sie durch Strangpressen aus einer Schmelze oder einer Lösung des Polymerisates hergestellt werden. Nach dem Strangpressen aus Lösung kann das Lösungsmittel durch Auswaschen mit einer Flüssigkeit oder durch Verdampfen entfernt werden. Das poröse Gefüge kann erzielt werden, indem man der strangzupressenden Schmelze oder Lösung Stoffe zusetzt, die von der Struktur des Polymeren getrennt bleiben, nachdem sich die hohlen Kapillaren gebildet haben, und die sich nach verschiedenen Verfahren, z.B. durch Extraktion mit einem selektiven Lösungsmittel, oder durch Verdampfen, entfernen lassen.
Diese Porenbildner können Gase sein, die sich durch Zersetzung oder durch Reaktion der Be standteile des Strangpressgemisches bilden, sie können auch polymere oder nichtpolymere Weichmacher oder
Verdünnungsmittel, anorganische Salze oder andere Stoffe sein, die sich später zwecks Bildung eines porösen
Gefüges entfernen lassen. Poröse Kapillarröhren kön nen auch durch Strangpressen von körnigen Polymeren in der Nähe ihres anfänglichen Schmelzpunktes oder mit geeigneten polymeren Bindemitteln erhalten werden. Die nach irgendeiner dieser Methoden gewonnenen porösen polymeren Hohlkapillaren besitzen vorzugsweise Aussen durchmesser von weniger als 250 F und können sogar
Aussendurchmesser von nur etwa 20 A aufweisen.
Ihre
Poren sollen von einer Grösse sein, die mit der Porengrös se des oben beschriebenen porösen Glasträgers vergleichbar ist; ihr Durchmesser beträgt jedoch vorzugsweise nur einen kleinen Bruchteil ihrer Wandstärke. Diese porösen polymeren Kapillarröhren können aus beliebigen natürlichen oder synthetischen Stoffen hergestellt werden, die die geeigneten physikalischen und chemischen Eigenschaften aufweisen.
Diese hohlen porösen Kapillarröhren aus Glas oder organischen Polymeren werden auf ihrer Innenseite oder Aussenseite oder innerhalb ihrer Porenstruktur nach beliebigen geeigneten Verfahren mit einem unporösen Film von beliebigen organischen Polymeren überzogen. Das jeweilige Polymere ist natürlich so zu wählen, dass seine Selektivität die gewünschte Trennung herbeiführt. Verschiedene organische Polymere besitzen bekanntlich verschiedene Diffusionskoeffizienten für verschiedene diffundierende Gase oder Flüssigkeiten, und man kann normalerweise erwarten, dass bei Verwendung einer Diffusionsschranke, die aus irgendeinem organischen polymeren Filmbildner besteht, der einen unporösen Film bildet, eine gewisse Zerlegung irgendeines gegebenen Gemisches erzielt wird. Typische erfindungsgemäss verwendbare Filmbildner sind z.B.
Celluloseacetat, Polyäthylenterephthalat, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyhexamethylenadipinsäureamid, Mischpolymerisate aus Äthylen und Propylen oder aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen, regenerierte Cellulose, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylalkohol oder andere filmbildende Polymerisate, die mit oder ohne Träger unporöse Filme bilden. Das Überziehen der Fäden kann in beliebiger Weise erfolgen, z.B. durch kontinuierliches Beschichten der frisch ausgezogenen Fäden oder durch Einwirkung einer sehr r verdünnten Lösung des Polymeren auf die Röhren, wenn sie für die Verwendung vorbereitet werden, oder schliesslich indem man das Polymerisat auf der äusseren oder inneren Grenzfläche der porösen Röhren durch Polymerisation oder Ausfällung erzeugt.
Wenn der diffundierende Stoff auf das Polymerisat eine zu hohe Quell- oder Lösewirkung ausübt, kann es zweckmässig sein, den Quellungsgrad durch Härten oder Vernetzen zu begrenzen. Dies kann zweckmässig an Ort und Stelle nach dem Beschichten der porösen Röhren erfolgen.
Durch die Verwendung von hohlen Fasern oder Kapillaren werden nicht nur äusserst grosse Oberflächen zur Verfügung gestellt, sondern man kann auch unporöse Membranen von äusserst geringer Dicke verwenden, da die poröse Kapillare selbst eine genügende Stütze für den sehr r dünnen Film aus dem unporösen Stoff bildet, so dass verhältnismässig hohe Drucke auf die Aussenseite oder die Innenseite solcher Röhren zur Einwirkung gebracht werden können. Infolgedessen kann man bei dem erfindungsgemässen Verfahren mit um ein Vielfaches höheren Druckunterschieden arbeiten, als es bei den bisher bekannten Trennvorrichtungen unter Verwendung von unporösen Fäden oder Folien von sogar viel grös serer Dicke möglich war.
Bei Verwendung von porösen
Glaskapillaren mit einem Aussendurchmesser von 150 F und einer Wandstärke von 15 kann ein Aussendruck von mehr als 140 kg/cm2 zur Einwirkung gebracht werden. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren ermöglicht die Kombination der Merkmale der unporösen Membran, nämlich die grosse Oberfläche je Volumeneinheit, die äusserst geringe Filmdicke und die Arbeitsfähigkeit bei hohen Drucken, die Erreichung eines sehr hohen Trennungswirkungsgrades.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der Erfindung können zum Abtrennen von Gasen oder Flüs sigkeiten aus Gemischen der in dem oben genannten Schrifttum beschriebenen Art angewandt werden, da man unporöse Filme jeder bisher bekannten Art in Kombination mit den feinen, hohlen, porösen Trägerfäden verwenden kann. Das Verfahren eignet sich daher zum Entsalzen von Meerwasser, zum Konzentrieren von Zukkerlösungen und sonstigen Lösungen, zum Zerlegen von Gemischen aus organischen Verbindungen, anorganischen Verbindungen oder beiden und zum Abtrennen von Gasen, wie Wasserstoff aus Erdgas, zum Trennen von Sauerstoff und Stickstoff, von Helium und Methan und für ähnliche Trennvorgänge.
Bei dem erfindungsgemässen Diffusionstrennverfahren können die hohlen beschichteten Kapillaren in Bün deln (in dichter Packung) in einem Druckgefäss angeordnet sein, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Fig. 1 ist eine teilweise im Schnitt ausgeführte Seitenansicht einer besonderen Ausführungsform, bei der die Bündel in einem Druckgefäss angeordnet sind. Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Platte, in der die Hohlfaserbündel befestigt sind. Fig. 3 ist ein vergrösserter Querschnitt durch eine erfindungsgemäss verwendete, mit einem Polymerisatfilm beschichtete hohle Kapillare.
Das Druckgefäss 1 besteht aus dem Hauptteil 2 und dem abnehmbaren Deckel 3, der mit Bolzen 4 an einem Flansch des Hauptteiles befestigt ist. Die Scheibe 5 ist zwischen dem abnehmbaren Deckel 3 und dem Hauptteil 2 eingeklemmt, in welchem letzteren die Bündel von hohlen beschichteten Fasern 10 flüssigkeits- bzw. gasdicht bei 12 befestigt sind, z.B. durch Epoxyharze oder ähnliche Kunststoffe, in die die sehr dünnen hohlen Fasern eingebettet sind. Die hohlen Kapillaren können in Bündeln beliebiger Grösse angeordnet sein und dicht nebeneinander liegen oder in beliebiger Weise voneinander getrennt sein, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Wie Fig. 1 zeigt, sind die Epoxyharzpfropfen 12, in denen die Fasern befestigt sind, und die Löcher in der Platte 5 vorzugsweise konisch ausgebildet, da das zu zerlegende Fluidgemisch unter Druck in den Hauptteil des Druckgefässes eingeführt wird.
Das Druckgefäss besitzt einen Einlass 6 für das Fluidgemisch, einen Auslass 7 für die abströmenden Fluide (den Durchlauf) und einen Auslass 8 für die durch die Fasern hindurchdiffundierenden Fluide.
Die Platte 5, in der die hohlen Kapillaren befestigt sind, kann aus jedem beliebigen Werkstoff bestehen, der den angewandten Druck aushält. Wie Fig. 1 zeigt, sind die hohlen beschichteten Kapillaren in Bündeln (dicht gepackt) angeordnet, wobei das untere Ende einer jeden Kapillare in einen Harzpfropfen oder eine Platte 11 eingeklebt ist. Die Platte 11 darf natürlich nur lose sitzen oder muss mit Öffnungen versehen sein, damit die ausströmenden Fluide leicht durch sie hindurchtreten können. Nach einer anderen Ausführungsform kann eine genügende Anzahl von hohlen Kapillaren derart in sich selbst umgebogen sein, dass beide Enden einer jeden Kapillare in die Harzblöcke 12 in den öffnungen der Platte 5 eingeklebt sind und in die Kammer 9 einmünden.
Fig. 3 zeigt im Querschnitt eine einzelne beschichtete hohle Kapillare, bei der der poröse Träger 15 mit einem Harz 16 beschichtet ist, wobei die Dicke des porösen Trägers und des Belages den obigen Angaben entsprechen.
Eine andere Bauart der Vorrichtung, die sich besonders für die Durchführung der Erfindung eignet, ist ähnlich der in der oben genannten Arbeit von Walters beschriebenen Vorrichtung. Bei dieser Bauart sind Epoxyharzpfropfen, die die beiden Enden der Kapillarröhren umgeben, in die verschiedenen Platten an den entgegen- gesetzten beiden Enden des Druckgefässes so eingeklebt, dass die beiden Enden der Kapillaren in zwei verschiedene Räume einmünden, die durch je einen abnehmbaren Deckel verschlossen sind. Bei dieser Bauart kann das zu zerlegende Gemisch entweder in und durch das Druckgefäss oder in einen der beiden Endräume, durch die Röhren und aus dem anderen Endraum heraus geleitet werden. Umgekehrt wird das diffundierte Gut aus den Endräumen oder aus dem Druckgefäss abgezogen.
Beispiel I
Eine poröse Glaskapillare aus Vycor -Glas Nr. 7930 mit einem Aussendurchmesser von 4 mm wird an einem Ende mittels eines Epoxyharzes so in eine mit Aussengewinde versehene Metallfassung eingeklebt, dass eine etwa 19,0 cm lange poröse Oberfläche (24 cm2 Fläche) frei bleibt. Diese Röhre wird in eine 1 %ige Lösung von Celluloseacetat (Acetylzahl 2,5) in Aceton getaucht, ablaufen gelassen und getrocknet. Dann wird die Röhre noch ein zweites Mal in die Lösung getaucht, ablaufen gelassen und getrocknet. In einem anderen Versuch wird festgestellt, dass durch einen einzigen Tauchvorgang eine Gewichtszunahme erzielt wird, die einer Beschichtungsdicke von 7,9 F entspricht. Die beschichtete Kapillare wird mit Hilfe einer Gewindefassung in der Vorrichtung gemäss Fig. 1 angeordnet.
Die die Röhre umgebende Kammer wird mit 1 iger Natriumchloridlösung gefüllt, und es wird ein Druck von 56 atü zur Einwirkung gebracht Man erhält einen Durchlauf mit einem Salzgehalt von 0,09 bis 0, 115S mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,15 ml/Std.
Eine technische Anlage dieser Art, wie sie in Fig. 1 abgebildet ist (bei der die beschichteten Röhren in dichter Packung angeordnet sind), mit einem Arbeitsvolumen von 0,85 m2, bei der die Kapillarröhren einen Aussendurchmesser von 150 p und eine effektive Gesamtdiffu sionsfläche von 8600 m2 besitzen, liefert je Stunde 530 1 diffundiertes Wasser.
Beispiel 2
In der gleichen Vorrichtung und in der gleichen Art, wie in Beispiel 1 beschrieben, erhält man bei einem Druck von 42 atü eine Strömungsgeschwindigkeit des Durchlaufs von 0,090 ml/Std. Eine technische Anlage erzeugt etwa 318 1 diffundiertes Wasser je Stunde.
Beispiel 3
Nach dem Verfahren des Beispiels 1 wird eine Kapillare mit einer Lösung eines polymeren Phosphinoxyds (hergestellt aus Isopren und Phenyldichlorphosphin nach dem Verfahren der USA-Patentschrift 2671 080) in Methanol beschichtet und bei 800 C getrocknet. Nach dem Zusammensetzen der Vorrichtung erhält man bei 55,5 atü eine Strömungsgeschwindigkeit von Stickstoff durch die Membran von 9,9 1/Std. Unter einem Druck von 56 atü liefert eine 1 OJoige Salzlösung einen Durchlauf mit einem Salzgehalt von 0,0941o.
Beispiel 4 Ähnlich wie in Beispiel 1 wird eine poröse Glasröhre mit Celluloseacetat beschichtet, indem sie mehrmals in eine verdünnte Celluloseacetatlösung in Aceton getaucht in getrocknet wird, bis eine Schichtdicke von 35 bis 50 F erreicht ist. Eine zweite Röhre wird nur einmal in die Lösung getaucht, wodurch ein Belag von 25 bis 35 11 Dicke erzielt wird. Beide Arten von Röhren werden in gesonderten Druckzylindern angeordnet und mit einer gemeinsamen Druckstickstoff-Verteilerleitung verbunden.
Jede Anlage wird mit 300 ml 15,0 %iger Saccharoselösung in Wasser beschickt, die eine Brechungszahl nD25 von 1,3552 (entsprechend einer Brechungszahl n020 von 1,3557) aufweist, was gemäss den Angaben in zu (Hand- book of Sugar Analysis , 1.Auflage, Verlag John Wiley, New York, 1912, einer 15,0 %eigen Lösung entspricht.
Reines Wasser besitzt eine Brechungszahl nD25 von 1,3328.
Jede Anlage wird mit Stickstoff unter einen Druck von 42 atü gesetzt, und es werden die Strömungsgeschwin digkeit und die Brechungszahl des Durchlaufs bestimmt.
Mit der einfach beschichteten Röhre beträgt die Strömungsgeschwindigkeit anfänglich 0,189 ml/Std., bleibt etwa 400 Stunden konstant und sinkt dann allmählich im Verlaufe von weiteren 700 Stunden auf 0,0978 ml/Std. ab, während die Brechungszahl des Durchlaufs anfänglich nD25 = 1,3352 (1,6% Saccharose) beträgt, nach 430 Stunden auf nD25 = 1,3368 (2,5so Saccharose) und nach 1040 Stunden auf nD25 = 1,3407 (5,20je Saccharose) gestiegen ist, zu welcher Zeit die Gesamtmenge des Durchlaufs 163 ml beträgt und in dem Druckgefäss 116 ml Zuckerlösung mit einer Brechungszahl nD25 von 1,3818 (31,0% Saccharose) hinterblieben sind.
Bei Verwendung der doppelt beschichteten Röhre beträgt die Strömungsgeschwindigkeit des Durchlaufs zu Anfang 0,0903 ml/ Std., bleibt etwa 400 Stunden konstant und sinkt dann im Verlaufe weiterer 1100 Stunden auf 0,0435 ml/Std., während die Brechungszahl des Durchlaufs zu Anfang nD25 = 1,3331 (0,2% Saccharose) beträgt, im Verlaufe von 900 Stunden auf nD25 = 1,3334 und sodann im Verlaufe weiterer 600 Stunden auf n025 = 1,3340 (0,4% Saccharose) steigt, wobei man 101 ml Gesamtdurchlauf erhält und 160 ml Zuckerlösung mit einer Brechungs zahl nD25 = 1,3697 (24,1% Saccharose) im Druckgefäss hinterbleiben.
Beispiel 5
Eine gemäss Beispiel 1 zusammengesetzte Vorrichtung, in der die poröse Kapillarröhre durch Eintauchen in 5 zeigt Celluloseacetatlösung in Aceton beschichtet worden ist, wird zur Zerlegung eines Gemisches aus gleichen Raumteilen Methan und Kohlendioxyd bei 56 atü verwendet. Man gewinnt ein diffundiertes Produkt mit einem Kohlendioxydgehalt von mehr als 90% mit einer Strö mungsgeschlwindigkeit von 12 ml/Std. In einer technischen Anlage der in Beispiel 1 beschriebenen Art erhält man das diffundierte Produkt mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 550 m2/Std.
Beispiel 6
Eine Vorrichtung wird gemäss Beispiel 1 zusammengesetzt. Die poröse Röhre ist durch Eintauchen in eine 2% ige Lösung eines Mischpolymerisates aus Äthylen und Propylen (30 Mol-% Propylen, Eigenviscosität 5,2) in Tetrachloräthylen beschichtet worden. Bei Zuführung eines Gemisches aus gleichen Raumteilen Kohlendioxyd und Methan unter einem Druck von 42 atü besteht das diffundierte Produkt aus einem Gemisch aus 75 Vol.-% Kohlendioxyd und 25 Vol.-% Methan.