DE10038276A1 - Selbstreinigende Membran zur Trennung von Stoffen in Wässern - Google Patents

Abstract

Bei der Erfindung handelt es sich um eine selbstreinigende Membran zur Trennung von Stoffen in Wässern, bei der mindestens eine Oberfläche mit einander abwechselnden Erhebungen und Vertiefungen ausgerüstet ist. DOLLAR A Der Abstand zwischen diesen Strukturen beträgt nur wenige Mikrometer, so dass Schmutzpartikeln eine geringe Haftfläche geboten wird. Sie wird daher nicht von Schmutz beladen und es kommt nicht zu einer Einschränkung der Trennleistung der Membran. Die durchlässigen Poren der Membran liegen dabei in den Vertiefungen der Membranfläche, während die Erhebungen aus einem wasserabweisenden Material aufgebaut sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstreinigende Membran zur Trennung von Stoffen in Wässern, bei der mindestens eine Oberfläche mit einander abwechselnden Erhebungen und Vertiefungen ausgerüstet ist. Der Abstand zwischen diesen Strukturen beträgt nur wenige Mikrometer, so dass Schmutzpartikeln eine geringe Haftfläche geboten wird. Die derart oberflächenveredelte Filtrationsmembran wird daher nicht von im zu filtrierenden Wasser enthaltenen Schmutz beladen und es kommt nicht zu einer Einschränkung der Trennleistung der Membran.

Die Stoffe, aus denen die Erhebungen bestehen, sind vorzugsweise von ihrer chemischen Natur her wasserabweisend. Dadurch ist eine wirksame Ablösung von Partikeln auf der Membranoberfläche selbst bei sehr geringer Eigenbewegung des zu filtrierenden Wassers begünstigt.

Der Reinigung von Wässern kommt eine wachsende Bedeutung zu. Sowohl die Behandlung von Abwasser als auch die Verwendung von geschlossenen Wasserkreisläufen in der Industrie erfordern Trenntechniken, mit denen bestimmte Stoffe aus dem Wasser entfernt werden können.

In diesem Bereich wird häufig die Membranfiltration eingesetzt. Das zu reinigende Wasser wird dabei durch eine halbdurchlässige Membran gedrückt, welche die abzutrennenden Inhaltstoffe zurückhält. Bei diesem Vorgang wird die Membranoberfläche verunreinigt und die Entfernung der Ablagerungen beansprucht den grössten Teil der Wartungsaufwendungen dieser Trenntechnik.

Zur Reinigung der Membranen werden mechanische Vorrichtungen verwendet, bei denen Bürsten oder Rakel die an der Membran abgeschiedenen Schichten entfernen. Nachteile dieser Geräte sind der Verschleiss beweglicher Teile und die Beanspruchung der Membranoberfläche, die zu einer Beeinträchtigung der Filtrationsleistung führen können.

Weiter ist bekannt, die Beladung der Membran mit Druckstössen abzulösen. Die dazu erzeugten Impulse können die Membran beschädigen, besonders wenn sie auf einem porösen Träger aufgebracht sind. Darüber hinaus muss der Filtrationsvorgang für die Reinigung unterbrochen werden, was in vielen Anwendungen nicht durchführbar ist.

Es ist bekannt, dass Oberflächen selbstreinigende Eigenschaften erhalten, wenn sie aus einer abwechselnden Folge von Erhöhungen und Vertiefungen bestehen, deren Abstand nur wenige Mikrometer beträgt. Diese Eigenschaft der Oberflächen wird als Lotusblatteffekt bezeichnet, weil bestimmte Pflanzenblätter an ihren Aussenseiten derartige Erhöhungen und Vertiefungen aufweisen, die ein Anhaften von Schmutz wirksam verhindern. Dieser Effekt wird zur Ausrüstung von Oberflächen in chemischen Apparaten sowie bei Aussenanstrichen von Gebäuden angewendet.

Die Erfindung löst das Problem der Membranreinigung dadurch, dass auf der Seite der Membran, die dem zu trennenden Wasser zugewandt ist, abwechselnd Erhöhungen und Vertiefungen angebracht sind, deren Abstand zueinander nur wenige Mikrometer beträgt. Anhaftende Partikel finden so nur eine sehr kleine Haftfläche vor und werden von der Eigenbewegung des Wassers ohne zusätzliche Massnahmen abgelöst. Die Membran bleibt auf diese Weise frei von Ablagerungen und jede mechanische Beanspruchung oder Unterbrechung des Filtrationsvorgangs wird vermieden.

Die Wirksamkeit der Erhöhungen und Vertiefungen auf den Selbstreinigungseffekt wird noch verbessert, indem die Erhöhungen aus einem Material bestehen, das von seiner stofflichen Natur heraus Wasser abweisend ist. Um das Hindurchtreten des Wassers durch die Membran zu ermöglichen, werden die Poren der Membran auf die Bereiche der Vertiefungen beschränkt.

Claims (3)

1. Selbstreinigende Membran zur Trennung von Stoffen in Wässern, dadurch gekennzeichnet, dass diejenige Oberfläche der Membran, die dem zu trennenden Wasser zugewandt ist, mit sich abwechselnden Erhebungen und Vertiefungen ausgerüstet ist, deren Abstand zueinander nur wenige Mikrometer beträgt und dadurch anhaftenden Schmutzpartikeln nur eine geringe Haftfläche bietet.

2. Selbstreinigende Membran nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen auf der Membranoberfläche aus einem Material aufgebaut sind, das wasserabweisende chemische Eigenschaften hat.

3. Selbstreinigende Membran nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen zwischen den Erhebungen vollständig oder teilweise als Poren ausgebildet sind, durch welche bestimmte Stoffe innerhalb des zu trennenden Wassers bevorzugt durchtreten.