DD229603A1

DD229603A1 - MEMBRANE FILTER PLATE

Info

Publication number: DD229603A1
Application number: DD27081184A
Authority: DD
Inventors: Hans-Bernhard Lueck; Rainer Korf; Petra Hoerl; Wolfgang Fischer
Original assignee: Medizin Labortechnik Veb K
Priority date: 1984-12-14
Filing date: 1984-12-14
Publication date: 1985-11-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Membranfilterplatte, aus der eine Trennvorrichtung zur Querstromfiltration aufgebaut werden kann. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, eine in ihrem Aufbau einfache Membranfilterplatte zu schaffen, die der Membran eine mechanische Stabilitaet verleiht, sie gleichzeitig vor mechanischen Einwirkungen schuetzt und durch Stapeln und einfaches Verbinden dieser Platten eine Trennvorrichtung nach dem Querstromprinzip aufgebaut werden kann. Die Membranfilterplatte besteht aus einem rechteckigen oder quadratischen stabilen Aussenrand, in dem in jeder Seite Steigkanaele mit nach der Mitte weisenden Verbindungskanaelen angeordnet sind. Mittig in den Aussenrand eingebettet ist eine Membran, die beidseitig mit einem poroesen Stuetzmaterial abgedeckt ist. Die Verbindungskanaele jeweils zweier gegenueberliegenden Seiten sind einmal oberhalb und zum anderen unterhalb der Membran angeordnet. Die Membranfilterplatten werden Gesicht auf Gesicht und Ruecken auf Ruecken zu einem Stapel vereinigt. Dadurch entstehen abwechselnd Filtrat- und Konzentratstroemungsraeume. Anwendungsgebiete: pharmazeutische Industrie, Lebensmittelindustrie, Medizin, technische Mikrobiologie.The invention relates to a membrane filter plate from which a separation device for cross-flow filtration can be constructed. The aim and object of the invention is to provide a membrane filter plate which is simple in its construction, which gives the membrane a mechanical stability, at the same time protects it against mechanical influences and can be constructed by stacking and simply connecting these plates a separating device according to the cross-flow principle. The membrane filter plate consists of a rectangular or square stable outer edge, in which riser channels are arranged with pointing towards the middle connecting channels in each side. Embedded in the middle of the outer edge is a membrane which is covered on both sides with a porous support material. The connecting channels in each case two opposite sides are arranged once above and the other below the membrane. The membrane filter plates are pooled face to face and back to back in a stack. This creates alternating filtrate and Konzentratstroemungsraeume. Areas of application: pharmaceutical industry, food industry, medicine, technical microbiology.

Description

Membranfilterplatte Anwendungsgebiet der Erfindung:Membrane filter plate Field of the invention:

Die Erfindung betrifft eine Membranfilterplatte, aus der eine Trennvorrichtung zur Querstromfiltration von Lösungen, insbesondere fur die Abtrennung bzw. Anreicherung von Teilchen im Mikro- und Ultrafiltrationsbereich, aufgebaut werden kann. Sie kann bevorzugt for Aufgaben der Trennung, Konzentrierung, Fraktionierung, Diafiltration, Dialyse und Blutplasmapherese in der pharmazeutischen Industrie, der Lebensmittelindustrie, der Medizin und der technischen Mikrobiologie eingesetzt werden.The invention relates to a membrane filter plate, from which a separation device for cross-flow filtration of solutions, in particular for the separation or accumulation of particles in the micro and ultrafiltration, can be constructed. It can preferably be used for separation, concentration, fractionation, diafiltration, dialysis and blood plasma apheresis tasks in the pharmaceutical, food, medical and technical microbiology industries.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:Characteristic of the known technical solutions:

Durch den Stand der Technik sind eine Vielzahl von stapelbaren Trennvorrichtungen in den verschiedensten Varianten bekannt. Diese Trennvorrichtungen bestehen allgemein aus Trägerplatten und Membranzuschnitten. Nach der DE-OS 3 127 548 ist eine derartige Filtrationszelle oder Diffusionszelle fur die Behandlung von Fluiden bekannt, die durch schnurförmige oder bandförmige Dichtungselemente zur getrennten Führung der Fluide abgedichtet ist. Die Trägerplatten weisen zur Aufnahme der Dichtungselemente zurThe prior art discloses a multiplicity of stackable separating devices in a wide variety of variants. These separators generally consist of carrier plates and membrane blanks. According to DE-OS 3,127,548, such a filtration cell or diffusion cell for the treatment of fluids is known, which is sealed by cord-shaped or band-shaped sealing elements for the separate guidance of the fluids. The support plates have to accommodate the sealing elements for

Plattenebene offene Kanalrillen und in diesen Durchbrechungen auf, welche zumindest abschnittsweise kommunizieren· Sie nehmen ein im fließfähigen Zustand eingebrachtes und darin erstarrendes Dichtungsmaterial auf. Mehrere Trägerplatten werden durch das Dichtungsmaterial zu einer kassettenförmigen Einheit verbunden, zwischen denen die Membränzuschnitte eingebracht sind. Vorder- und Rückseite der Membranzuschnitte werden kreuzweise überströmt. Sie werden durch in Strömungsrichtung verlaufende Rillen und Rillengrate der quadratischen Trägerplatten abgestützt, wobei die Rillen im Längsabstand angeordnete Durchlässe zur Gegenseite der Trägerplatte aufweisen. Strömungsbarrieren, die die Rillen etwa unter 45 kreuzen, sorgen für eine gleichmäßige Oberströmung der Membranflächen und verhindern Kurzschlußpfade. In den beiden die Trägerplatten einschließenden Endplatten sind die Hauptzu- und die Hauptablaufe für die Fluide angeordnet, die mit sich in den Randzonen der Trägerplatten befindenden Schlitzdurchbrechungen in Verbindung stehen.Plate level open channel grooves and in these openings, which communicate at least in sections · They take in a flowable state introduced and solidifying in it sealing material. A plurality of carrier plates are connected by the sealing material to a cassette-like unit, between which the Membränzuschnitte are introduced. The front and back of the membrane blanks are overflowed crosswise. They are supported by grooves extending in the direction of flow and groove ridges of the square support plates, wherein the grooves have passages arranged at a longitudinal distance to the opposite side of the support plate. Flow barriers, which intersect the grooves approximately below 45, ensure a uniform upper flow of the membrane surfaces and prevent short-circuit paths. In the two endplates enclosing the support plates, the main supply and main outlets for the fluids are arranged, which communicate with slot openings located in the edge zones of the support plates.

Beim Aufbau einer Trennvorrichtung aus derartigen Trägerplatten und Membranen besteht die Gefahr einer mechanischen Beschädigung der Membran durch den Anwender. Aus diesem Grund sind Kassetten bekannt, die aus mehreren Trägerplatten und Membranen zusammengeklebt werden, um die Gefahr der Beschädigung der Membran auszuschalten. Die Kassetten haben eine relativ große Filtrationsfläche und können nicht mehr zerstörungsfrei demontiert und gereinigt werden.When constructing a separating device from such carrier plates and membranes there is a risk of mechanical damage to the membrane by the user. For this reason, cassettes are known, which are glued together from several support plates and membranes to eliminate the risk of damage to the membrane. The cassettes have a relatively large filtration surface and can no longer be dismantled and cleaned non-destructively.

Ziel der Erfindung:Object of the invention:

Ziel der Erfindung ist es, eine Membranfilterplatte zu schaffen, die den Aufbau einer Trennvorrichtung mit variabler Filtrationsfläche gestattet, die Beschädigungen der Membran weitgehend ausschließt und einfach in ihrem Aufbau ist.The aim of the invention is to provide a membrane filter plate which allows the construction of a separator with variable filtration surface, which largely excludes damage to the membrane and is simple in construction.

Wesen der Erfindung:Essence of the invention:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Membranfilterplatte so zu gestalten, daß sie der Membran eine mechanische StabilitätThe invention has for its object to make the membrane filter plate so that it provides the membrane with mechanical stability

verleiht, sie gleichzeitig vor mechanischen Einwirkungen schützt und daß durch Stapeln dieser Platten zwischen Deckplatten, die die Anschlüsse für die Zu- und Ableitungen enthalten, eine Trennvorrichtung nach dem Querstromprinzip aufgebaut werden kann.at the same time protects it from mechanical effects and that by stacking these plates between cover plates containing the connections for the supply and discharge lines, a separation device can be built on the cross-flow principle.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Membranfilterplatte aus einem rechteckigen oder quadratischen stabilen Außenrand besteht, in dem in jeder Seite Steigkanäle mit nach der Mitte weisenden Verbindungskanälen angeordnet sind. Mittig in den Außenrand eingebettet ist eine diesem angepaßte semipermeable Membran, die beidseitig mit einem porösen Stützmaterial abgedeckt ist« Die Verbindungskanäle jeweils zweier gegenüberliegender Seiten sind einmal oberhalb und zum anderen unterhalb der Membran angeordnet.According to the invention the object is achieved in that the membrane filter plate consists of a rectangular or square stable outer edge, in which riser channels are arranged with pointing to the middle connecting channels in each side. Embedded in the outer edge is a semi-permeable membrane adapted to this, which is covered on both sides with a porous support material. The connection channels of two opposite sides are arranged once above and on the other below the membrane.

In bevorzugterAusführung ist das S-tützraaterial ein Gewebe oder Vlies. Der Außenrand ist stärker als die beidseitig mit Stützmaterial versehene Membran.In a preferred embodiment, the S-support material is a woven or nonwoven fabric. The outer edge is stronger than the membrane provided with support material on both sides.

Zum Aufbau einer Trennvorrichtung ist mindestens eine Membranfilterplatte zwischen eine mit Kanälen versehene Grundur.d Deckplatte eingespannt. Vorteilhafterweise sind mehrere Membranfilterplatten zu einem Stapel vereinigt, wobei sie Gesicht auf Gesicht und Rücken auf Rücken zu legen sind. In den abwechselnd entstehenden Filtrat- und Konzentratströmungsräuraen ist ein Drainageraaterial eingelegt, das ein Drahtgewebe, eine profilierte oder eine geprägte Kunststoffolie sein kann.To construct a separator, at least one membrane filter plate is clamped between a channeled Grundur d cover plate. Advantageously, several membrane filter plates are combined to form a stack, face to face and back to back. In the alternately formed filtrate and Konzentratströmungsräuraen a Drainageraaterial is inserted, which may be a wire mesh, a profiled or an embossed plastic film.

Die Filtratströmungsräume werden über die in zwei gegenüberliegenden Seiten befindlichen Steig- und Verbindungskanäle mit Filtrat durchströmt. Ober die in den anderen beiden gegenüberliegenden Seiten angeordneten Steig- und Verbindungskanäle wird einmal die Rohlösung zugeführt, durch den Konzentratströmungsraum geleitet und das Konzentrat abgeleitet. Der Stoffaustausch erfolgt an den eigentlichen semipermeablen Membranen.The Filtratströmungsräume are flowed through the located in two opposite sides of the riser and connecting channels with filtrate. The riser solution is fed once through the riser and connection channels arranged in the other two opposite sides, passed through the concentrate flow space, and the concentrate is discharged. The mass transfer takes place on the actual semipermeable membranes.

Die Anschlüsse für das Filtrat, die Rohlösung und das Konzentrat können sowohl in Grund- und Deckplatte als auch nur in der Grundplatte angeordnet sein.The connections for the filtrate, the crude solution and the concentrate can be arranged both in the base and cover plate as well as only in the base plate.

Ausführungsbeispiel:Embodiment:

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen ZeichnungThe invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment. In the accompanying drawing

zeigendemonstrate

Fig. 1: eine Membranfilterplatte, Fig. 2: einen Schnitt A-A des Außenrandes und Fig. 3: einen Stapel aus Membranfilterplatten mit Grund- und Deckplatte im Schnitt.Fig. 1: a membrane filter plate, Fig. 2: a section A-A of the outer edge and Fig. 3: a stack of membrane filter plates with base and cover plate in section.

Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht die Membranfilterplatte aus einer rechteckigen semipermeablen Membran 1, die ganzflächig durch ein poröses Stützmaterial oben 2 und unten 3 abgedeckt ist. Dieses Stützmaterial ist z.B. feines Drahtgittergewebe aus Kunststoff. Das derart gebildete Sandwich ist mittig in einen Außenrand 4 eingebettet. In dem Außenrand 4 befinden sich senkrecht durchtretende Steigkanäle 5,6,7,8, waagerecht zur Mitte weisende mit den Steigkanälen 5 bis 8 verbundene Verbindungskanäle 9 und Io sowie Stege 11. Die Verbindungskanäle 9 befinden sich oberhalb der Membran 1 und die Verbindungskanäle Io unterhalb der Membran 1. Dadurch wird das im Steigkanal 5 (7) geführte Fluid über die Verbindungskanäle 9 über die Membran 1 zum Steigkanal 7 (5) geleitet. Die Verbindungskanäle Io gewährleisten den Zu- bzw. Abfluß durch die Steigkanäle 6 und 8 und unterhalb der Membran 1. Die Membran 1 mit ihrem Stützgewebe 2, 3 reicht fast bis an die Steigkanäle 5 bis 8. Die Dicke des Sandwiches beträgt o,2 mm während der Außenrand 4 1,8 mm dick ist. Die Membranfilterplatte kann durch Gießen härtbarer Harze oder Silikongummi bzw. durch Spritzen aus Thermoplast hergestellt werden.As shown in Fig. 1, the membrane filter plate consists of a rectangular semipermeable membrane 1, which is covered over the entire surface by a porous support material top 2 and bottom 3. This support material is e.g. fine wire mesh fabric made of plastic. The sandwich thus formed is embedded in the middle in an outer edge 4. In the outer edge 4 are vertically penetrating riser channels 5,6,7,8, horizontally to the middle pointing connected to the riser channels 5 to 8 connecting channels 9 and Io and webs 11. The connecting channels 9 are located above the membrane 1 and the connection channels Io below As a result, the fluid guided in the riser channel 5 (7) is conducted via the connecting channels 9 via the membrane 1 to the riser channel 7 (5). The connecting channels Io ensure the inflow and outflow through the riser channels 6 and 8 and below the membrane 1. The membrane 1 with its supporting fabric 2, 3 extends almost to the riser channels 5 to 8. The thickness of the sandwich is o, 2 mm while the outer edge 4 is 1.8 mm thick. The membrane filter plate can be made by casting curable resins or silicone rubber or by injection molding from thermoplastic.

Zum Aufbau einer Trennvorrichtung werden, wie Fig. 3 zeigt, die Membranfilterplatten gestapelt. Dabei werden diese immer Gesicht auf Gesicht und Rücken auf Rücken gelegt, so daßTo construct a separation device, as shown in FIG. 3, the membrane filter plates are stacked. These are always placed face to face and back to back, so that

zwischen den Membranen Konzentratströmungsräume 12 und Filtratströmungsräume 13 entstehen. Diese sind mit einem Drainagematerial 14 ausgelegt, das z.B. eine Drahtgewebe sein kann. Die Außenränder 4 der Membranfilterplatten werden durch Kleben oder flächiges Schweißen verbunden. Der Stapel 15 aus Membranfilterplatten ist zwischen einer Deckplatte 16 und einer Grundplatte 17 fest eingespannt. Die Anschlüsse für die Fluide (nicht gezeichnet) sind an der Grundplatte angeordnet, in der sich auch Kanäle 18 und 19 für die Zuführung der Rohlösung und die Abführung des Konzentrates sowie zwei weitere um 9o versetzte Zu- und Abführungskanäle für das Filtrat befinden. Die Rohlösung wird über den Kanal 18 und den Ste^gkanal 8 mit Verbindungskanal Io in den Konzentratströmungsraum 12 geleitet. Das Konzentrat fließt über den Steigkanal 6 in den Kanal 19 der Grundplatte 17. Das Filtrat fließt über die 9o° dazu liegenden Kanäle in der Grundplatte 17 (nicht dargestellt), den Steigkanal 5, die Verbindungskanäle 9, die Membran 1 und den Steigkanal 7.between the membranes concentrate flow spaces 12 and Filtratströmungsräume 13 arise. These are designed with a drainage material 14, e.g. a wire mesh can be. The outer edges 4 of the membrane filter plates are connected by gluing or surface welding. The stack 15 of membrane filter plates is firmly clamped between a cover plate 16 and a base plate 17. The connections for the fluids (not shown) are arranged on the base plate, in which there are also channels 18 and 19 for the supply of the crude solution and the discharge of the concentrate and two further offset by 9o supply and discharge channels for the filtrate. The crude solution is passed via the channel 18 and the Steπ- channel 8 with connection channel Io in the concentrate flow space 12. The concentrate flows via the riser channel 6 into the channel 19 of the base plate 17. The filtrate flows via the 9o ° thereto lying channels in the base plate 17 (not shown), the riser channel 5, the connecting channels 9, the membrane 1 and the riser channel 7.

Ein derartiger Stapel 15 kann je nach Anwendungsfall mit einer beliebigen Anzahl von Membranfilterplatten ausgestattet werden, Es kann auch vorteilhaft sein, mehrere solche Stapel hintereinander zwischen Grund- und Oeckplatte zu verspannen.Depending on the application, such a stack 15 can be equipped with any number of membrane filter plates. It may also be advantageous to clamp a plurality of such stacks in succession between the base plate and the top plate.

Der Vorteil der erfindungsgeraäßen Lösung besteht insbesondere darin, daß die sehr dünne Membran durch das beidseitig angeordnete Stützmaterial und die feste Einbettung in dem Außenrand wirkungsvoll vor mechanischen Einwirkungen und Zerstörungen geschützt ist.The advantage of erfindungsgeraäßen solution consists in particular that the very thin membrane is effectively protected by the support material arranged on both sides and the solid embedding in the outer edge of mechanical effects and destruction.

Der Aufbau des Außenrandes der Membranfilterplatte gestattet ein sicheres festes Verbinden mehrerer Membranfilterplatten untereinander ohne zusätzliches Dichtungsmaterial.The construction of the outer edge of the membrane filter plate allows a secure tight connection of several membrane filter plates with each other without additional sealing material.

Claims

Invention claim:

Membrane filter plate for the construction of a separator for fluids for cross-flow filtration, in particular for the field of microfiltration and ultrafiltration, with a rectangular or square cross-section and arranged in the outer edges of distribution shafts, characterized in that the membrane filter plate of a rectangular or square stable Outer edge (4) arranged in each side riser channels (5,6,7,8), which are connected to the center facing connecting channels (9 and lo), is that a rectangular or square semipermeable membrane (1) on both sides by a porous supporting material (2,3) is covered and centrally embedded in the outer edge (4) and that the connecting channels (9) on two opposite sides above the membrane (1) and the connecting channels (lo) on the other two opposite sides below the membrane (1) are arranged.

2. membrane filter plate according to item 1, characterized in that the support material is a woven or nonwoven fabric.

3. membrane filter plate according to item 1 and 2, characterized in that the outer edge (4) is thicker than the membrane (1) with support material arranged on both sides (2,3)

4. membrane filter plate according to item 1 to 3, characterized in that for the construction of a separating device at least one membrane filter plate between the base and cover plate (17,16) is clamped and that in the concentrate and the Filtratströmungsräumen (12,13) a Drainagematerisl (14 ) is inserted.

5. membrane filter plate according to item 1 and 4, characterized in that the drainage material (14) is a wire mesh or a profiled or embossed plastic film.

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