DE10126311A1 - Vorrichtung zur Crossflow-Filtration von Füssigkeiten - Google Patents

Vorrichtung zur Crossflow-Filtration von Füssigkeiten

Info

Publication number
DE10126311A1
DE10126311A1 DE10126311A DE10126311A DE10126311A1 DE 10126311 A1 DE10126311 A1 DE 10126311A1 DE 10126311 A DE10126311 A DE 10126311A DE 10126311 A DE10126311 A DE 10126311A DE 10126311 A1 DE10126311 A1 DE 10126311A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
filtrate
channel
barrier
overflow
height
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10126311A
Other languages
English (en)
Inventor
Ulrich Grummert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sartorius AG
Original Assignee
Sartorius AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sartorius AG filed Critical Sartorius AG
Priority to DE10126311A priority Critical patent/DE10126311A1/de
Publication of DE10126311A1 publication Critical patent/DE10126311A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08—Flat membrane modules
    • B01D63/082—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes
    • B01D63/084—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes at least one flow duct intersecting the membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08—Flat membrane modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/08—Prevention of membrane fouling or of concentration polarisation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2321/00—Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
    • B01D2321/02—Forward flushing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Crossflow-Filtration von Flüssigkeiten mit einem selbstregulierenden Transmembrandruck, die sich durch eine verbesserte Filtrationsleistung und eine hohe Standzeit auszeichnet. Die Vorrichtung besteht aus mindestens einem Überströmkanal (3) für die zu filtrierende Flüssigkeit (Speiseflüssigkeit) und aus mindestens einem parallel zu dem Überströmkanal verlaufenden Filtratkanal (1) zur Sammlung eines Filtrates, wobei der Überström- und der Filtratkanal (2, 1) durch ein flexibles Filtermittel (5) voneinander getrennt sind. Die Auslässe für Konzentrat (4) am Überströmkanal (2) und für Filtrat (6) am Filtratkanal (1) sind benachbart angeordnet. Erfindungsgemäß weist der Filtratkanal (1) mindestens eine vom Filtratauslass (6) beabstandet angeordnete, für die Filtratflüssigkeit undurchlässige und den Filtratfluss behindernde Barriere (7) auf. Die Vorrichtungen dienen zur Crossflow-Filtration von Flüssigkeiten im Pharma-, Medizin-, Kosmetik-, Chemie-, Biotechnologie-, Gentechnik-, Umweltschutz- und Laborbereich.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Crossflow-Filtration von Flüssigkeiten mit einem selbstregulierenden Transmembrandruck.
Mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Crossflow-Filtration können Fluide wie Flüssigkeiten, Emulsionen, Suspensionen, Getränke, wie Bier, Wein, Saft, Wasser, Milch, Molke und Bierwürze, Brauch- und Abwasser, Lösungen im Pharma-, Medizin-, Kosmetik-, Chemie-, Biotechnologie-, Gentechnik-, Umweltschutz- und Laborbereich filtriert werden. Sie können zur Wertstoffgewinnung, Stofftrennung, beispielweise von Makromolekülen und Biomolekülen, zur Entpyrogenisierung und Sterilisierung von Lösungen, zur Abtrennung von Schadstoffen aus den Fluiden, für die Filtration und Aufkonzentrierung biologischer Lösungen, für die Abtrennung von Mikroorganismen, wie Bakterien, Hefen, Viren und von Zellbestandteilen, für die Entsalzung von Proteinlösungen und anderen biologischen Medien verwendet werden.
Bei der Crossflow-Filtration durchströmt eine zu filtrierende Speiseflüssigkeit einen Überströmkanal, wobei die Oberfläche von Filtermitteln dabei tangential überströmt wird. Die Speiseflüssigkeit wird in ein Konzentrat bzw. Retentat und ein Filtrat bzw. Permeat aufgespalten. Als Filtermittel werden in der Regel Oberflächenfilter, wie Präzisionsgewebe und Filtermembranen, vorzugsweise mikroporöse Membranen im Ultrafiltrations- und Mikrofiltrationsbereich verwendet. Die Filtermembranen bestehen vorzugsweise aus flexiblen Materialien, insbesondere aus organischen Polymeren.
Die Ultrafiltrationsmembranen sind durch mittlere Porengrößen beziehungsweise Ausschlussgrenzen charakterisiert, die sie zur Rückhaltung von Makromolekülen, etwa im Molmassenbereich zwischen 500 und 1.000.000 Dalton befähigen, während die Mikrofiltrationsmembranen mittlere Porengrößen im Bereich zwischen 0,01 und 10 µm aufweisen. Die Begriffe "mittlere Porengröße", "Ausschlussgrenze" und ihre Ermittlung wird in Übereinstimmung mit den Ausführungen von E.A. Scheuermann im Kapitel 4.3.3 "Membranen" im Handbuch der industriellen Fest/Flüssig-Filtration, herausgegeben von H. Gasper, Hüthig Buch Verlag Heidelberg 1990, Seiten 250 bis 262 benutzt.
Das Konzentrat wird an der überströmten Oberfläche der Filtermittel (z. B. der Membranen) abgeführt und kann im Kreislauf wieder zurückgeführt werden, so dass es die Membranoberfläche als Konzentrat/Speiseflüssigkeit wiederholt überströmt. Das durch die Filtermittel senkrecht zur Oberfläche hindurchpermeierende Filtrat wird an der Unterseite der Filtermittel in einem Filtratkanal gesammelt und abgeführt. Zu gewinnende Zielsubstanzen können im Filtrat (Filtratstoffe) und/oder im Konzentrat (Konzentratstoffe) enthalten sein. Vorrichtungen zur Crossflow-Filtration besitzen einen (DE-A1-196 36 006) oder mehrere Überströmkanäle. Vorrichtungen mit einer Vielzahl von Überströmkanälen werden häufig in Form von Filterkassetten eingesetzt, wie sie beispielsweise in der DE-PS 34 41 249 beschrieben sind. Diese bestehen aus einer Vielzahl benachbarter Filterzellen, die in der Regel aus alternierend angeordneten, flächigen Zuschnitten von einem Speiseflüssigkeits- /Konzentratabstandshalter zur Ausbildung eines Überströmkanals für die zu filtrierende Speiseflüssigkeit, einer ersten Membranlage, einem Filtratabstandshalter zur Ausbildung eines Filtratkanals und einer zweiten Membranlage bestehen. Jeder Überströmspalt ist mit einem Einlass für die zu filtrierende Speiseflüssigkeit und mit einem Auslass für das Konzentrat kommunizierend verbunden und jeder Filtratkanal ist mit einem Auslass für das Filtrat kommunizierend verbunden.
Bei der Überströmung der Filtermitteloberfläche sollen die Konzentratstoffe, die auf Grund ihrer Größe von der Passage durch die Poren des Filtermittels hindurch ausgeschlossen werden, von der Oberfläche fortgespült werden, damit sie die Poren für die Permeierung des Filtrats und der Filtratstoffe nicht verstopfen. Trotzdem bildet sich auf der überströmten Filtermitteloberfläche auf verschiedene Weise eine Deckschicht aus, durch die in der Regel die Filtrationsleistung, und die Standzeit der Vorrichtung zur Crossflow-Filtration beeinträchtigt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Crossflow- Filtration bereitzustellen, die sich durch eine verbesserte Filtrationsleistung und eine hohe Standzeit auszeichnet.
Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 definierte Vorrichtung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen definiert.
Erfindungsgemäß sind die Filtratkanäle der Crossflow-Filtrationsvorrichtung mit vom Filtratauslass beabstandet angeordneten und den Filtratfluss be- oder verhindernden Barrieren versehen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Crossflow-Filtration besteht dabei aus mindestens einem Überströmkanal für die zu filtrierende Flüssigkeit (Speiseflüssigkeit) und aus mindestens einem parallel zu dem Überströmkanal verlaufenden Filtratkanal zur Sammlung des Filtrates, wobei der Überström- und der Filtratkanal durch ein flexibles Filtermittel voneinander getrennt sind. Der Überströmkanal verfügt über mindestens einen Einlass für die Speiseflüssigkeit und über mindestens einen Auslass für ein Konzentrat, und der Filtratkanal verfügt über mindestens einen Auslass für das Filtrat. Die Auslässe für das Konzentrat und das Filtrat sind dabei benachbart zu einander angeordnet oder anders ausgedrückt, sie befinden sich vom Einlass der Speiseflüssigkeit etwa gleich weit entfernt.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass mit den erfindungsgemäßen Crossflow-Filtrationsvorrichtungen Filtratflüsse erzielt werden, die um ein Mehrfaches höher liegen als bei Vorrichtungen des Standes der Technik. Dieser Effekt wird sogar erzielt bei geringeren Energieeinträgen, das heißt bei geringeren Überströmungsgeschwindigkeiten der Speiseflüssigkeit über die Filtermittelfläche hinweg. Die Phasen bis zur erforderlichen Regenerierung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind deutlich länger als bei Vorrichtungen des Standes der Technik.
Diese Effekte werden offensichtlich durch Einhaltung eines gleichmäßigeren Transmembrandrucks über die Filtermittel-/Membranoberfläche hinweg, vom Einlass zum Auslass des Überströmkanals betrachtet, erreicht, was erfindungsgemäß durch die Barrieren im Filtratkanal verursacht wird.
Unter Transmembrandruck TMP soll verstanden werden:
(1) TMP = (PE + PA)/2 - PF
PE = Druck am Einlass des Überströmkanals
PA = Druck am Auslass des Überströmkanals
PF = Druck am Auslass des Filtratkanals.
Wird eine Crossflow-Filtrationsvorrichtung, bei der der Auslass des Filtratkanals zu dem Auslass des Übertrömkanals benachbart angeordnet ist, beispielsweise so betrieben, dass die Drücke am Einlass des Überströmkanals 3 bar, am Auslass des Überströmkanals 1 bar und am Auslass des Filtratkanals 1 bar betragen, ergibt sich daraus ein rein rechnerischer Transmembrandruck von 1 bar. Bezogen auf den Einlassbereich dürfte der Transmembrandruck bei annähernd 3 bar liegen, und eine wesentlich größere Menge an Filtrat würde in diesem Bereich das Filtermittel passieren. Dadurch ist auch die Menge an Stoffen aus der Speiseflüssigkeit, die sich auf der Oberfläche des Filtermittels im Einlassbereich ablagert, höher als in Bereichen mit geringeren Transmembrandrücken. Das bedeutet, dass die Filtrationsfähigkeit des Filtermittels im Einlassbereich der Vorrichtung relativ schnell abnehmen wird.
Nimmt man vereinfacht Linearität des Druckabfalls beziehungsweise des Druckanstiegs von den Einlässen zu den Auslässen in den Überström­ beziehungsweise Filtratkanälen an, ergäbe sich beispielsweise bei Anordnung einer Barriere auf der halben Länge des Filtratkanals bei den vorstehend genannten Betriebsdrücken ein Transmembrandruck von 0,5 bar und zwar sowohl am Auslass der Vorrichtung als auch in der Mitte der Vorrichtung, also an der Barriere. Für den ersten Abschnitt der Vorrichtung, d. h. vom Einlass bis zur Barriere dürften nämlich in Höhe der Barriere folgende Druckverhältnisse vorliegen: PE = 3 bar, PA (in Höhe der Barriere) = 2 bar, PF (an der Barriere) = 2 bar, woraus sich nach Formel (1) ein TMP von 0,5 bar errechnet. Für den zweiten Abschnitt der Vorrichtung, d. h. von Höhe der Barriere bis zum Auslass dürften in Höhe des Auslasses folgende Druckverhältnisse vorliegen: PE (in Höhe der Barriere) = 2 bar, PA = 1 bar, PF = 1 bar, woraus sich nach Formel (1) ein TMP von ebenfalls 0,5 bar ergibt.
Es wird angenommen, dass die Barriere solange einen Filtratfluss aus dem vor ihr liegenden Abschnitt heraus ver- oder behindert, solange der Druck (Filtratdruck oder Permeatdruck) in dem vor der Barriere liegenden Abschnitt des Filtratkanals kleiner ist, als der Druck (Feed-Druck) im Überströmkanal in Höhe der Barriere. Übersteigt er diesen, dürfte das zu einem Anheben des flexiblen Filtermittels führen, wodurch eine Überströmpassage für das Filtrat vergrößert oder überhaupt erst gebildet wird, derart, dass Filtrat in den hinter der Barriere liegenden Teil strömen kann oder ungehinderter dahin strömen kann. Sinkt der Druck im vor der Barriere liegenden Abschnitt des Filtratkanals wieder auf den Druck im Überströmkanal in Höhe der Barriere, so schließt oder vermindert sich die Überströmpassage wieder und eine weitere Passage an Filtrat über die Barriere hinweg wird ver- oder behindert. Somit wirken die Barrieren in den Filtratkanälen gewissermaßen als selbstregulierende Druckventile.
Die Filtratkanäle der erfindungsgemäßen Vorrichtungen weisen mindestens eine Barriere auf, es können jedoch auch mehr als eine Barriere vorhanden sein, die sowohl gleiche als auch unterschiedliche Abstände zueinander besitzen. Vorzugsweise sind die Barrieren quer zur Fließrichtung des Filtrats angeordnet.
Die in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen verwendeten Barrieren sind für die Filtratflüssigkeit im wesentlichen undurchlässig, d. h. es findet kein konvektiver Stofftransport durch die Barriere hindurch statt.
Eine Barriere kann sich erfindungsgemäß über den gesamten Querschnitt des Filtratkanals erstrecken. Sie kann jedoch auch eine geringere Breite und/oder Höhe als der Filtratkanal aufweisen. Ferner können bei Vorhandensein von mehreren Barrieren diese die gleichen oder unabhängig voneinander auch unterschiedliche Abmessungen aufweisen, wobei gleiche Längenabmessungen zur Erzielung gleichmäßiger Druckverhältnisse bevorzugt sind. Vorzugsweise erstrecken sich die Barrieren über die gesamte Breite des Filtratkanals.
Es hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung erwiesen, dass der gewünschte Effekt bei Barrieren, die sich über die gesamte Breite des Filtratkanals erstrecken, ab einer Höhe von etwa der Hälfte des Filtratkanals erzielt werden kann. Bei einer Höhe von etwa zwei Drittel des Filtratkanals ist der Effekt bereits deutlich zu beobachten. Am wirkungsvollsten ist eine Barriere, die sich über die gesamte Höhe und Breite des Filtratkanals erstreckt, diesen also im drucklosen Zustand vollständig absperrt. Bei einer Höhe der Barriere von etwa ein Drittel des Filtratkanals (wobei die Barriere dieselbe Breite aufweist, wie der Filtratkanal) konnte praktisch keine Wirkung festgestellt werden. Es ist somit bevorzugt, dass die Barrieren sich über den gesamten Querschnitt des Filtratkanals erstrecken.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Barrieren in Abhängigkeit von der Größe der Crossflow-Filtrationsvorrichtung bis zu einer Stärke (d. h. Materialstärke bzw. Dicke) von 10 mm auszulegen. Wenn die Filtratkanäle zur Stützung des Filtermittels mit gleichmäßig verteilten, durchlässigen Abstandshaltern ausgefüllt sind, ist es günstig, die Barrieren als Bestandteile der Abstandshalter auszubilden. Vorzugsweise können die Abstandshalter aus einem die Barrieren enthaltenden textilen Material bestehen. Dabei hat es sich bewährt, wenn das textile Material ein Gewebe, Gewirke, Vlies oder Gitter ist, wobei ein Gewebe bevorzugt ist. Als Filtermittel werden vorzugsweise Filtermembranen, bevorzugt aus organischen Polymeren eingesetzt, weil sie über die erforderliche Flexibilität zur Bildung der Überströmpassage verfügen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der Vorrichtung eine Vielzahl von Überström- und Filtratkanälen in alternierender Abfolge angeordnet. Besonders bevorzugt werden Vorrichtungen, die in Form von Filterkassetten ausgebildet sind. Die Barrieren können aus einem starren oder aus einem flexiblen Material bestehen. Vorzugsweise bestehen sie aus elastischen Polymeren, beispielsweise aus einem dauerelastischen Silikonmaterial.
Die Erfindung soll nun anhand der Fig. 1 bis 5 und den Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Dabei zeigen
Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 schematisch einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Abstandshalter eines Filtratkanals mit zwei Barrieren,
Fig. 4 schematisch einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Vielzahl von Überström- und Filtratkanälen und
Fig. 5 eine graphische Darstellung eines Filtrationsverlaufs.
Gemäß der Fig. 1, 2 und 4 verfügen die erfindungsgemäßen Vorrichtungen über Filtratkanäle 1 und Überströmkanäle 2. Die Überströmkanäle werden in ihrer Länge durch Einlässe 3 für Speiseflüssigkeit und Auslässe 4 für Konzentrat begrenzt. Die Filtrat- und Überströmkanäle (1, 2) sind durch flexible Filtermittel 5 voneinander getrennt. Die Filtratkanäle 1 verfügen über Auslässe 6 für Filtrat. Während die Auslässe für Konzentrat 4 möglichst weit von den Einlässen für Speiseflüssigkeit 3 entfernt angeordnet sind, befinden sich die Auslässe für das Konzentrat 4 und für das Filtrat 6 benachbart zu einander. In den Filtratkanälen 1 sind beabstandet von den Filtratauslässen 6 Barrieren 7 vorhanden, die einen freien Filtratfluss zu den Auslässen 6 be- oder verhindern. Die Barrieren 7 sind in den Fig. 1 bis 4 Bestandteile von Abstandshaltern 8, die beispielsweise in Form von Geweben (Fig. 3), Gittern (Fig. 1), Vliesen (Fig. 2) vorliegen. In der Fig. 1 ist die Vorrichtung in einem Filtrationszustand dargestellt, in dem das Filtermittel 5 eine Überströmpassage 9 für das Filtrat aus dem ersten Abschnitt 10 des Filtratkanals 1 in den zweiten Abschnitt 11 des Filtratkanals 1 freigibt.
Fig. 3 zeigt einen Abstandshalter 8 eines Filtratkanals 1 in Form eines Gewebes mit zwei Barrieren 7. Derartige Abstandshalter 8 werden in Filterkassetten gemäß Fig. 4 eingebaut. Bekanntlich sind die Einlässe für die Speiseflüssigkeit 3 und die Auslässe für das Konzentrat 4 von einer Dichtung 12 umschlossen, die ein Eindringen von Speiseflüssigkeit und von Konzentrat in den Filtratkanal 1 über den Abstandshalter 8 verhindern. Die Auslässe für das Filtrat 6 sind dagegen offen.
Die Filterkassette gemäß der Fig. 4 ist ein sogenanntes Weitspalt-Modul, was an den Abstandshalterrahmen 13 zu erkennen ist, die beiderseits der dazwischen liegenden Abstandshalter für die Überströmkanäle 14 (der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt) angeordnet sind.
In den nun folgenden Beispielen 1 und 2 wurden zur Durchführung der Crossflow- Filtration in einer Sartocon® 2Plus-Anlage der Sartorius AG Filterkassetten der Sartorius AG vom Typ Sartocon® verwendet, die mit einer hydrophilen, mikroporösen Membran aus vernetztem Cellulosehydrat mit einer Porengröße von 0,6 µm (Hydrosart®, Sartorius AG) bestanden. Die Crossflow-Filterkassetten besaßen: 32 Membranen, 16 Filtratkanäle, die von einem Gewebe der Dicke von 450 µm ausgefüllt sind, 17 Überströmkanäle für Speiseflüssigkeit mit einem Gewebe der Dicke von 610 µm als Abstandshalter in den Überströmkanälen. Die Gewebe in den Überströmkanälen waren mit Abstandshalterrahmen einer Dicke von 50 µm in ihren Randbereichen bedeckt. Die aktive für die Filtration verfügbare Membranfläche betrug 0,6 m2. Es wurde eine 20%ige Hefelösung über die Crossflow-Filterkassetten bei 25°C filtriert. Der Druck am Einlass der Überströmkanäle PE betrug 4 bar, die Drücke an den Auslässen der Überströmkanäle PA und an den Auslässen der Filtratkanäle betrugen 0 bar.
Beispiel 1
Als erfindungsgemäße Vorrichtung wurde eine vorstehend beschriebene Filterkassette verwendet, bei der die Abstandshaltergewebe in den Filtratkanälen mittig und rechtwinklig zur Überströmrichtung der Speiseflüssigkeit mit jeweils einer Barriere aus dauerelastischem Silikon ausgerüstet wurden. Die Materialstärke bzw. Dicke der Barrieren betrug jeweils 10 mm, die Höhe entsprach der Dicke des Gewebes und damit der Höhe des Filtratkanals. Die Barrieren verliefen sämtlich durchgehend über die gesamte Breite der Filtratkanäle. 5 Minuten nach Beginn der Filtration betrug der Filtratfluss etwa 400 l/h m2. Nach 90 Minuten betrug der Filtratfluss noch etwa 170 l/h m2.
Beispiel 2 (Vergleichsversuch)
Mit einer analogen Filterkassette, die im Unterschied zu der aus Beispiel 1 aber nicht über Barrieren verfügte, wurden folgende Filtratflüsse erreicht: Nach 5 Minuten etwa 110 l/h m2 und nach 90 Minuten etwa 50 l/h m2.
Die Fig. 5 gibt den zeitlichen Verlauf der Filtratflüsse aus beiden Beispielen wieder, wobei auf der Ordinate der Filtratfluss in l/h m2 und auf der Abszisse die Filtrationszeit in Minuten angegeben ist.
Beispiel 3
In diesem Beispiel 3 wurde die vorstehend beschriebene Vorrichtung verwendet, jedoch mit folgenden Unterschieden: Die Crossflow-Filterkassetten besaßen: 14 Membranen, 7 Filtratkanäle und 8 Überströmkanäle. Die aktive, für die Filtration verfügbare Membranfläche betrug 0,3 m2. Die hydrophilen, mikroporösen Membranen aus vernetztem Cellulosehydrat (Hydrosart®, Sartorius AG) wiesen eine Porengröße von 0,45 µm auf.
Es sollte untersucht werden, welchen Einfluss die Höhe der Barriere (welche die gleiche Breite aufweist, wie der Filtratkanal) auf den erfindungsgemäß erzielbaren Effekt ausübt. Dazu wurden drei wie vorstehend beschriebene Vorrichtungen A, B und C bereitgestellt, wobei in Vorrichtung A in jeden Filtratkanal jeweils mittig eine Barriere angeordnet wurde, deren Höhe zwei Drittel der Höhe des Filtratkanals entsprach. In Vorrichtung B entsprach die Höhe der Barrieren ein Drittel der Höhe des Filtratkanals, und Vorrichtung C enthielt keine Barriere.
Als Testmaterial wurde eine 10%ige Hefelösung verwendet.
Der Druck PE am Einlass der Überströmkanäle betrug 3 bar, und der Druck am Auslass der Überströmkanäle und am Auslass der Filtratkanäle betrug jeweils 0 bar.
Die Filtration wurde begonnen, und nach etwa 30 Minuten stellte sich ein praktisch konstanter Filtrat- bzw. Permeatfluss ein. Bei diesen konstanten Strömungsverhältnissen wurden die Flüssigkeitsströme gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 wiedergegeben.
Tabelle 1
Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass der erfindungsgemäße Effekt bei einer Barrierenhöhe von zwei Drittel der Filtratkanalhöhe (Vorrichtung A) deutlich auftritt, wohingegen eine Barriere mit einer Höhe von ein Drittel der Filtratkanalhöhe (Vorrichtung B) gegenüber der Vorrichtung C, in der keine Barriere vorhanden ist, keine Verbesserung zeigt.
Liste der Bezugszeichen
1
Filtratkanal
2
Überströmkanal
3
Einlass für Speiseflüssigkeit
4
Auslass für Konzentrat
5
Filtermittel
6
Auslass für Filtrat.
7
Barriere
8
Abstandshalter im Filtratkanal
9
Überströmpassage
10
erster Abschnitt des Filtratkanals
11
zweiter Abschnitt des Filtratkanals
12
Dichtung
13
Abstandshalterrahmen
14
Abstandshalter für Überströmkanäle.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Crossflow-Filtration von Flüssigkeiten bestehend aus mindestens einem Überströmkanal (2) für die zu filtrierende Flüssigkeit (Speiseflüssigkeit) und aus mindestens einem parallel zu dem Überströmkanal (2) verlaufenden Filtratkanal (1) zur Sammlung eines Filtrates, wobei jeder Überströmkanal (2) durch ein flexibles Filtermittel (5) von dem Filtratkanal(1) getrennt ist und jeder Überströmkanal (2) über mindestens einen Einlass für die zu filtrierende Speiseflüssigkeit (3) und über mindestens einen Auslass für ein Konzentrat (4) verfügt und jeder Filtratkanal (1) über mindestes einen Auslass für das Filtrat (6) verfügt und die Auslässe für das Konzentrat (4) und das Filtrat (6) benachbart angeordnet sind, wobei jeder Filtratkanal (1) mindestens eine vom Filtratauslass (6) beabstandet angeordnete, mindestens einen Teil der Querschnittsfläche des Filtratkanals (1) ausfüllende und für die Filtratflüssigkeit undurchlässige Barriere (7) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Barriere (7) quer zur Fließrichtung des Filtrates liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die mindestens eine Barriere (7) durchgehend über die gesamte Breite des Filtratkanals (1) erstreckt.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Filtratkanal (1) zwei oder mehrere Barrieren (7) mit jeweils gleichen Breiten und Höhen angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Barriere(n) (7) über die gesamte Breite des Filtratkanals (1) erstreckt bzw. erstrecken, und wobei sie eine Höhe aufweist bzw. aufweisen, die mindestens der Hälfte der Höhe des Filtratkanals (1) entspricht.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich die Barriere(n) (7) über die gesamte Breite des Filtratkanals (1) erstreckt bzw. erstrecken, und wobei sie eine Höhe aufweist bzw. aufweisen, die mindestens zwei Drittel der Höhe des Filtratkanals (1) entspricht.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich die Barriere(n) (7) über die gesamte Breite und die gesamte Höhe des Filtratkanals (1) erstreckt bzw. erstrecken.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Barriere(n) (7) eine Stärke von bis zu 10 mm aufweist bzw. aufweisen.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Filtratkanal (1) einen Abstandshalter (8) aufweist und die Barriere(n) (7) Bestandteil des Abstandshalters (8) ist bzw. sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der die Barriere(n) (7) enthaltende Abstandshalter (8) aus einem textilen Material gebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das textile Material ein Gewebe ist.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Filtermittel (5) eine Filtermembran ist.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Vorrichtung eine Vielzahl von Überströmkanälen (2) und Filtratkanälen (1) in alternierender Abfolge angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Vorrichtung in Form einer Filterkassette ausgebildet ist.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Barriere(n) (7) aus einem flexiblen Material gebildet ist bzw. sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das flexible Material ein dauerelastisches Material ist.
DE10126311A 2000-06-10 2001-05-30 Vorrichtung zur Crossflow-Filtration von Füssigkeiten Withdrawn DE10126311A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10126311A DE10126311A1 (de) 2000-06-10 2001-05-30 Vorrichtung zur Crossflow-Filtration von Füssigkeiten

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10028908 2000-06-10
DE10126311A DE10126311A1 (de) 2000-06-10 2001-05-30 Vorrichtung zur Crossflow-Filtration von Füssigkeiten

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10126311A1 true DE10126311A1 (de) 2002-03-14

Family

ID=7645447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10126311A Withdrawn DE10126311A1 (de) 2000-06-10 2001-05-30 Vorrichtung zur Crossflow-Filtration von Füssigkeiten

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6893563B2 (de)
AU (1) AU2001274081A1 (de)
DE (1) DE10126311A1 (de)
WO (1) WO2001096002A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006045440A1 (de) * 2004-10-22 2006-05-04 Microdyn-Nadir Gmbh Vorrichtung zum filtern von stoffen aus flüssigkeiten

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004080601A2 (en) * 2003-03-11 2004-09-23 Phase Inc. Centrifuge with controlled discharge of dense material
US6971525B2 (en) * 2003-06-25 2005-12-06 Phase Inc. Centrifuge with combinations of multiple features
WO2005011833A2 (en) * 2003-07-30 2005-02-10 Phase Inc. Filtration system with enhanced cleaning and dynamic fluid separation
WO2005011848A1 (en) * 2003-07-30 2005-02-10 Phase Inc. Filtration system and dynamic fluid separation method
US7282147B2 (en) * 2003-10-07 2007-10-16 Phase Inc. Cleaning hollow core membrane fibers using vibration
US20070122894A1 (en) * 2005-11-28 2007-05-31 Richardson Casella Linda J Sterile microbiological nutrient media device and methods of using
US7510654B2 (en) 2005-12-29 2009-03-31 Spf Innovations, Llc Method and apparatus for the filtration of biological samples
WO2019059241A1 (ja) * 2017-09-25 2019-03-28 富士フイルム株式会社 濾過装置、濾過システム及び濾過方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2364366A (en) * 1941-11-13 1944-12-05 John L Hutton Fractional removal of liquids from liquid-solid suspensions
CA1098045A (en) * 1976-10-14 1981-03-24 William J. Schnell Dialyzer casing
GB2003053B (en) * 1977-08-19 1982-07-14 Kuraray Co Plate type fluid treatment apparatus
DE3441249A1 (de) * 1983-11-15 1985-05-30 Sartorius GmbH, 3400 Göttingen Stapelfoermiges trennelement aus geschichteten zuschnitten zur behandlung von fluiden
US5868930A (en) * 1986-11-26 1999-02-09 Kopf; Henry B. Filtration cassette article and filter comprising same
US4867876A (en) * 1987-10-02 1989-09-19 Kopf Henry B Filter plate, filter plate element, and filter comprising same
US5096591A (en) * 1990-05-04 1992-03-17 Benn James A Spirally, wound filter cartridge, apparatus system and method of manufacture and use
US5137637A (en) * 1991-06-18 1992-08-11 Exxon Chemical Patents Inc. Rotational high flux membrane device
US5275726A (en) * 1992-07-29 1994-01-04 Exxon Research & Engineering Co. Spiral wound element for separation
JP3538902B2 (ja) * 1994-07-01 2004-06-14 栗田工業株式会社 浸漬型膜分離装置の膜エレメント
US5525144A (en) 1995-04-20 1996-06-11 A/G Technology Corporation Tangential flow filtering and separating
DE19827473C1 (de) * 1998-06-19 1999-08-26 Sartorius Gmbh Verbesserte Crossflow-Filterkassetten
FR2797198B1 (fr) * 1999-08-04 2002-05-03 Tami Ind Membrane pour filtration tangentielle et son procede de fabrication
JP2000051668A (ja) * 1999-08-24 2000-02-22 Toray Ind Inc 液体分離素子および造水方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006045440A1 (de) * 2004-10-22 2006-05-04 Microdyn-Nadir Gmbh Vorrichtung zum filtern von stoffen aus flüssigkeiten
US7892430B2 (en) 2004-10-22 2011-02-22 Microdyn-Nadir Gmbh Apparatus for filtering substances out of liquids

Also Published As

Publication number Publication date
AU2001274081A1 (en) 2001-12-24
US6893563B2 (en) 2005-05-17
WO2001096002A1 (de) 2001-12-20
US20030136722A1 (en) 2003-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19827473C1 (de) Verbesserte Crossflow-Filterkassetten
DE10000196B4 (de) Verbesserte Crossflow-Filtrationseinheit
DE69828597T2 (de) Filter mit darin enthaltener filtrationskassette
DE8990025U1 (de) Spiralförmig gewickelte Membranzelle für Umkehrosmose
DE3914592C2 (de) Verfahren und Filtermodul zur Filtration von Flüssigkeiten im Cross-Flow-Betrieb
DE102016004115A1 (de) Crossflow-Filtrationseinheit zur kontinuierlichen Diafiltration
EP1120150A2 (de) Membrantrennvorrichtung
DE3423594A1 (de) Weinklaerung mittels crossflow-filtration
EP1289631A1 (de) Crossflow-filterkassetten in form von verbesserten weitspaltmodulen
DE602004000058T2 (de) Verfahren zur Filtration
DE10126311A1 (de) Vorrichtung zur Crossflow-Filtration von Füssigkeiten
EP0423609A1 (de) Filterstapel für den Einbau in einer nach dem Crossflow-Prinzip betreibbaren Filtervorrichtung für Fluide
EP1877166A2 (de) Crossflow-filtermembran, membranmodul, verbindungselement zum verbinden von modulkissen, verfahren zur herstellung eines modulelements, modul zur crossflow-filtration, verfahren zur crossflow-filtration und verwendung eines filters
DE3316540C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung von Truebstoffen aus Fluessigkeiten
EP2902086B1 (de) Filter zur Sterilisation von Wasser
DE202014100427U1 (de) Filter zur Sterilisation von Wasser
DE102006029426A1 (de) Kapillar- bzw. Hohlfasermodul zur Filtration und Separation von Fluiden im Dead-End- und/oder Cross-Flow-Betrieb, dessen Anordnung in einem verfahrenstechnischen Gesamtsystem und Betriebsweise desselben
DE2622804C3 (de)
DE2533152A1 (de) Filtrierapparat
EP0952884B1 (de) Wickelmodul
WO1998024538A1 (de) System für die membranfiltration im querstromverfahren
DE19808001C1 (de) Crossflow-Filtrationsvorrichtung und Verfahren zur Crossflow-Filtration von Fluiden
DE3830157A1 (de) Querstrom-filtermodul fuer die behandlung von fluessigkeiten und gasen
DE102019006817A1 (de) Verfahren zum Entlüften einer Querstromdiafiltrationseinheit, Querstromdiafiltrationsverfahren und Querstromdiafiltrationseinheit
DE102016004114A1 (de) Crossflow-Filtrationseinheit

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee